Проект вихрокамерного 4-циліндрового дизельного двигуна для легкового автомобіля
Курсовой проект - Транспорт, логистика
Другие курсовые по предмету Транспорт, логистика
сила, що розриває, МН:
Рj = mх х * R * ?х хmax * (1 + ?) = [0,72 * 0,04 * 455,3 * (1 + 0,25)] * 10= 0,074
Напруження розриву, МПа:
?Р= Рj / Fх х = 0,074/0,001208 = 4,5
Напруження у верхній кільцевій перемичці:
зрізу, МПа
? = 0,0314 * Рz * D/hп = 0,0314 * 10,332 * 75/4 = 6,08
згинання, МПа
?сг = 0,0045 * Рz * (D/hп) = 0,0045 * 10,332 * 75/4 = 0,87
складне, МПа
?? = v?сг + 4? = v 18,6 + 4 * 6,4 = v345,96 + 163,84 = 22,5
Питомий тиск поршня на стінку циліндра, МПа:
q1 = Nmax/ (hю*D) = 0,00345/(0,057*0,075) = 0,81
q2 = Nmax/ (Н*D) = 0,00345/(0,1156 *0,075) = 0,39
Діаметри головки та юбки поршня, мм:
DГ = D ?Г = D 0,006*D = 75 0,45 = 74,55
DЮ = D ?Г = D 0,002*D = 75 0,15 = 74,85
Діаметральні зазори у гарячому стані, мм
?Г = D*[1+?Ц * (ТЦ ТО)] DГ*[1+?П * (ТГ ТО)] = 75*[1+22*10? * (388 293)] 74,85 *[1+22*(10?)* (553 293)] = 75,26665 75,07425 = 0,1924
?Ю = D*[1+?Ц * (ТЦ ТО)] DЮ*[1+?П * (ТЮ ТО)] = 75*[1+(11*10) * (388 293)] 74,85 *[1+(11*(10?)) * (450 293)] = 75,0851 74,9793 = 0,1058
де ?Ц = ?П = 22*10? 1/К коефіцієнти лінійного розширення матеріалів поршня та циліндра;
ТЦ = 338, ТГ = 553, ТЮ = 450 К віддповідно температури стінок циліндра, головки та юбки поршня в робочому стані прийняті з урахуванням рідинного охолоджен-ня двигуна.
Розрахунок поршневого пальця
Під час роботи двигуна поршневий палець попадає під дію змінних навантажень, що приводять до виникнення напружень згинання, зсуву, зминання та овалізації.
Розрахунок поршневого пальця включає визначення питомих тисків пальця на втулку верхньої головки шатуна та на бобишки, а також напруження від згинання, зрізута овалізації.
Відносно існуючим відношенням приймаємо:
Зовнішній диаметр пальця dп = 35мм (dп/ D);
Внутрішній діаметр пальця dв = 21 мм (dв/ D;
Довжину пальця lп = 86 мм (lп/ D);
Довжину втулки шатуна lш = 46 мм (lш/ D);
Відстань між торцями бобишек b = 40 мм (b / D);
Матеріал поршневого пальця сталь 12ХН3А, Е = 2,2*10?
Палець плавуючого типу.
Розрахункова сила, що діє на поршневий палець:
газова, МПа
Рzmax = Рzmax * Fп = 10,332 * 0,008 = 0,08266
Інерційна, МПа
Рj = mп * R * ? * (1 + ?) = [ 0,824 * 0,04 * 314 * (1 + 0,25)] * 10? = 0,0041
де ? = ? * nN/30 = (3,14 * 3000)/30 = 314 с
розрахункова
Р = Рzmax к * Рj = 21 0,72 * 0,0041 = 0,08266 0,0029 = 0,07976 МПа
Питомий тиск пальця на втулку поршневої головки шатуна, МПа
qш = Р/(dп * lш) = 0,07976/(0,035 * 0,046) = 0,08266 / 0,000161 = 513,4
Питомий тиск пальця на бобишки, МПа
qб = Р/[ dп * (lп b)] = 0,07976 /[ 0,035 * (0,086 0,04)] = 0,08266 /0,00161 =51,34
Напруження згинання в середньому перерізі пальця, МПа
?сг = [Р * (lп + 2b 1,5 * lш)]/[1,2 * (1 ??) * dп] = [0,08266 *(0,086 + 2 * 0,04 1,5 * 0,046)]/ [1,2 * (1 0,6?) * 0,035] = 138,24
де ? = dв/dп = 21/36 = 0,6
Дотичні напруження зрізу в перерізах між бобишками і головкою шатуна, МПа
? = [0,85 * Р * (1 + ? + ?)]/[(1 ??) * dп] = [0,85 * 0,07976 * (1 + 0,6 + 0,6)]/[(1 0,6?) 0,035 ] = 99,55
Найбільше збільшення горизонтального діаметру пальця при овалізації, мм
? dп max = [(1,35 * Р)/(Е * lп)] * [(1 + ?)/(1 ?)] * [0,1 (? 0,4)] = [(1,35 * 0,07976)/(2,2 * 10? * 0,086)] * [(1 + 0,6)/(1 0,6)] * [0,1 (0,6 0,4)] = 0,024
Напруження овалізації на зовнішній поверхні пальця:
В горизонтальній площині (точки 1, ? = 0?), МПа
?? 0? =(15 * Р)/(lп * dп) * [0,19 * {(2 + ?)(1 + ?)/( 1 ?)} 1/ 1 ?)]* [0,1*(? 0,4)] =(15 * 0,08266)/(0,086 * 0,035) * [0,19 * {(2 + 0,6)(1 + 0,6)/( 1 0,6)} 1/ 1 0,6)]* * [0,1*(0,6 0,4)] = 72,89
В вертикальній площині (точки 3, ? = 90?), МПа
?? 90? =(15*Р)/(lп*dп) * [0,174 * {(2+?)(1 + ?)/(1?) * ?} + 0,636/(1?)]*[0,1 (? 0,4)] =(15 * 0,08266)/(0,086 * 0,035) * [0,174 * {(2+0,6) * (1 + 0,6) / (10,6) * 0,6} + 0,636 / (1 0,6)]*[0,1 (0,6 0,4)] = 184,98
Напруження овалізації на внутрішній поверхні пальця:
В горизонтальній площині (точки 2, ? = 0?), МПа
?і 0? =(15 * Р)/(lп * dп) * [0,19 * {(2 + ?)(1 + ?)/( 1 ?) * ?} + 1/(1 ?)]* [0,1*(? 0,4)] =(15 * 0,08266)/(0,086 * 0,035) * [0,19 * {(2 + 0,6)(1 + 0,6)/( 1 0,6) * 0,6} + + 1/ 1 0,6)] * [0,1*(0,6 0,4)] = 288,97
В вертикальній площині (точки 4, ? = 90?), МПа
?і 90? =(15*Р)/(lп*dп) * [0,174 * {(2+?)(1 + ?)/(1?) + 0,636/(1?)]*[0,1 (? 0,4)] =(15 * 0,08266)/(0,086 * 0,035) * [0,174 * {(2+0,6) * (1 + 0,6) / (10,6) 0,636 / (10,6)]*[0,1 (0,6 0,4)] = 145,14
8. Четвертий етап. Розрахунок систем двигуна
Розрахунок системи мащення.
Розрахунок масляного насосу
Загальна кількість тепла, виділеного паливом на протязі 1с, визначається за даними теплового розрахунку Q0 = 105,1 кДж/
Кількість тепла,відведеного від маслом від двигуна:
Qм = 0,026 * Q0 = 0,026 * 105,1 = 2,73 кДж/с
Теплоємкість масла см = 2,094 кДж/(кг*К)
Щільність масла ?м = 900 кг/м
Температура нагріву масла в двигуні ?Тм = 10 К
Циркуляційна витрата масла
VЦ = Qм/(?м см ?Тм) = 2,73/(900 * 2,094 * 10) = 2,73/18846 = 0,00014 м/с.
Циркуляційна витрата з урахуванням стабілізації тиску масла у системі
V = 2VЦ = 2 * 0,00014 = 0,00028 м/с.
Обємний коефіцієнт подачі
?н = 0,8
Розрахункова продуктивність насоса
Vр = V/ ?н = 0,00028/0,8 = 0,00035 м/с.
Модуль зачеплення зуба m = 5мм = 0,005м.
Висота зуба h = 2m = 2 * 5 = 10мм = 0,01 м.
Число зубців шестерні z = 8.
Діаметр початкового кола шестерні D0 = m z = 8 * 5 = 40мм = 0,04м.
Діаметр навколищнього кола шестерні D = m (z + 2) = 5 * (8 + 2) = 50мм = 0,05м.
Механічний ККД масляного насоса ?м.н = 0,89
Потужність, що витрачається на привід масляного насоса, кВт:
NН = Vрр/(?м.н * 10) = 0,00035 * 5 * 10?/(0,89 * 10) = 0,196
Розрахунок системи охолодження
Розрахунок водяного насоса
За данними теплового балансу кількість тепла, відведеної від двигуна рідиною: Qв = 55768,9 Дж/с; середня теплоємкість води сж = 4187 Дж/(кг*К); середня щільність води ?ж = 1000 кг/м. Натиск, що здійснюється насосом, приймається рж = 80000 Па, частота обертання насоса nв.н = 2000 об/хв.
Циркуляційна витрата води у системі охолодження
Gж = Qв/(сж ?ж ?Тж) = 55768,9 /(4187*1000*10) =0,0013 м/с,
де ?Тж = 10 тем?/p>