Avtomobilnye_dvigateli_Kursovoe_proektirovanie

ппном

Хунтах = 2ХС = 21т^ = 2XntjrV 30

=2-0,28-1,48-0,05'3,14-5 ООО42 = 11361 н.

v30 /

Двигатель 2Р (5 = 180°) имеет неравномерное чередование рабочих ходов соответственно через 180 и 540° поворота коленчатого вала, что обусловливает его повышенную неуравновешенность по опрокидывающему моменту.

Анализ уравновешенности V-образного двигателя

Анализ проведем на примере восьмицилиндрового двигателя с углом развала цилиндров у = 90° и крестообразным коленчатым валом с 5 = 90°.

Двигатель 8V (у = 90°) имеет диаметр цилиндров D = 100 мм, ход поршня

f

S - 100 мм, радиус кривошипа г - 50 мм, X = — = 0,28 и номинальную часто-

Аи

ту вращения пном = 5 000 мин1.

Схема кривошипно-шатунного механизма данного двигателя приведена на рис. П23.5.

При анализе уравновешенности двигатель 8V (у = 90°) можно представить как совокупность четырех двухцилиндровых V-образных двигателей (2V) с углом развала цилиндров у = 90°, т.е. кривошипы которых расположены в двух плоскостях, находящихся под углом 90°, и которые вращаются синхронно.

При анализе уравновешенности V-образного многоцилиндрового двигателя с у = 90° каждый условный двухцилиндровый двигатель, состоящий из кривошипа и одноименных цилиндров правого (п) и левого (л) рядов, заменяется кривошипом со следующими приложенными к нему силами (рис. П23.6): силой, направленной по его оси от центра вращения

r=K;+C

10, W

Я1уп

R = K'r+C = (m'r + rrij)rсо2,

и суммарной силой

XPyn=V2XCcos2<p,

к+

+2тш к).

Сучетом сказанного на рис. П23.7 представлена силовая схема

кривошипно-шатунного механизма анализируемого двигателя.

На каждом из кривошипов этого двигателя действуют силы Я0 4) и Х^но 4), геометрическая сумма которых

4

=+^2)+ ^3) + ^4) = О,

а момент этих сил

1 ^ = ^ ( 1 - 4 ) + ^ Л (2—3)•

Здесь момент сил R{[) и Я{4), действующий в плоскости 1 и 4-го кривошипов

уВ(4)

/в

УЩ2) ^ ^

Ф1 = 18°26' пр

Модуль суммарного момента сил R

скости 1-го кривошипа.

Для уравновешивания данного момента в этой плоскости на продолжении крайних щек располагаются два противовеса, центробежные силы которых Кпр создают на плече b уравновешивающий момент М^ = Мст прсо2Ь и необходимый для уравновешивания статический момент противовесов

MCTnp=VTo(m'r + ntjо)г

Значение масс, совершающих вращательное движение

определяется по статистическим данным, приведенным в табл. 2.1 и 2.5, согласно которым

т'к = 300 кг/м2; т'ш = 2В = 200 кг/м2; ^ = 0,27;

An

/и; = [300 + 2 ( 1 - 0 , 2 7 ) - 2 0 0 ] ^ ^ - = 4,65 кг,

ш я£>2 = [1,35>100+0,27 200]3,1440,12 = 1,48 кг.

Iш

Значение а = 120 мм и b = 510 мм определяются по компоновочным чертежам кривошипно-шатунного механизма.

Статический момент противовесов

Суммарная сила инерции 2-го порядка

Двигатель 8V (у = 90°) при наиболее распространенном порядке работы цилиндров 1л— 1п— 4л— 4п— 2п— Зл— Зп— 2л— 1л обеспечивает равномерное, через 90 °ПКВ, чередование рабочих ходов.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

При графическом оформлении чертежей необходимо:

•соблюдать существующие чертежные стандарты и ЕСКД;

•поперечный и продольный разрезы двигателя выполнять в соответствии с ГОСТ 2.109—73 карандашом на ватмане;

•принимать формат чертежного листа А1 согласно ГОСТ 2.301 —68;

•масштаб чертежей по ГОСТ 2.109—73 принимать натуральным (1:1);

•конструкции всех сборочных единиц прорабатывать достаточно полно

ипояснять их необходимым числом сечений, разрезов и выносок;

•на чертежах проставлять диаметр цилиндра D и его ход S (или радиус кривошипа г).

Для всех видов чертежей ГОСТ 2.109—73 устанавливает одну основную надпись, которую размещают в правом нижнем углу чертежа.

После вычерчивания в тонких линиях и тщательной проверки разрезов двигателя с позиции соблюдения правил ЕСКД и соответствия размеров вычерченных элементов расчетным руководитель утверждает проект, после чего производится обводка чертежей и окончательное их оформление.

Расчетно-пояснительную записку (ГОСТ 2.105 — 95 и 2.106—68) окончательно оформляют на основе черновых записей, которые составляются в процессе проектирования. Расчетно-пояснительную записку пишут разборчивым почерком на одной стороне стандартной писчей бумаги формата А4.

Расчет каждой детали или элемента системы выделяется с помощью соответствующего подзаголовка.

Необходимо выполнить эскиз детали, привести расчетную схему и дать расчетный режим работы. Также следует указать марку материала детали и его механические свойства.

На всех страницах текста записки необходимо выполнить рамку, оставив слева и справа страницы поля шириной 20 мм (слева — для брошюровки, справа — для вынесения результатов расчета), а сверху и снизу — шириной 5 мм.

Запись вычислений следует производить по следующей схеме: формула— числовые значения входящих в нее величин—результат—размерность.

Расчетно-пояснительная записка должна содержать:

•оглавление;

•задание на проект;

•тепловой расчет двигателя;

•динамический расчет двигателя и анализ его уравновешенности;

•расчет деталей двигателя и элементов его систем;

•принципиальные схемы систем смазывания и охлаждения спроектированного двигателя;

•заключение;

•список использованной литературы (ГОСТ 7.32—91).

Список использованной литературы приводится в конце записки. Структура его оформления следующая:

•фамилия и инициалы автора;

•название работы;

•выходные данные книги и число ее страниц.

Расчетно-пояснительная записка должна иметь обложку и титульный лист, принятые и утвержденные на кафедре.

Оформленная пояснительная записка и чертежи представляются на проверку и подпись преподавателю-консультанту, решением которого проект допускается к защите на комиссии.

При защите курсового проекта необходимо кратко изложить основные параметры и особенности конструкции спроектированного двигателя, а также обосновать принятые в процессе проектирования решения.

17.Как определить среднее индикаторное давление pt по индикаторной диаграмме?

18.В чем состоит различие между индикаторными и эффективными показателями? Какие индикаторные и эффективные показатели определены в тепловом расчете?

19.Какие показатели характеризуют экономичность и работоспособность рабочего цикла двигателя? Как эти показатели изменяются при вариациях скоростного и нагрузочного режимов работы в двигателях различного типа?

Системы питания двигателя топливом и воздухом

1.Какой тип карбюраторов используется в конструкциях ДсИЗ?

2.Какие сервисные системы входят в состав конструкций карбюраторов? Поясните назначение и принцип функционирования.

3.Какие недостатки присущи карбюраторным системам питания ДсИЗ? Каковы перспективы их использования в новых конструкциях двигателей?

4.Какие системы впрыскивания топлива используются в современных ДсИЗ? Дайте характеристику каждой из них. В чем состоят преимущества двигателей с системами впрыскивания по сравнению с карбюраторными двигателями?

5.В чем состоит отличие организации процесса топливоподачи в дизелях с различными способами организации рабочего процесса?

6.В чем заключается разница между традиционными и перспективными системами питания дизелей? Как осуществляется дозирование топлива в том и в другом случаях?

7.Какие системы наддува используются в современных ДВС? Каковы особенности их использования в двигателях различного типа и назначения?

8.С какой целью, в каких случаях и каким образом применяется промежуточное охлаждение наддувочного воздуха?

9.Какие способы организации работы турбины турбокомпрессора используются в современных двигателях?

10.С какой целью и каким образом реализуется регулирование наддува?

Кинематика КШМ

1. Какие типы КШМ применяются в поршневых ДВС? В чем состоит их

конструктивное и функциональное различие?

у

2. Как влияет значение Х = — на кинематику КШМ двигателя?

Аи

3.В каких фазах рабочего цикла имеют место экстремальные значения перемещения, скорости и ускорения поршня?

4.Чем объясняется наличие составляющих 1-го и 2-го порядков в законах движения поршня?

5.Как изменятся кинематические параметры КШМ при увеличении и уменьшении длины шатуна?

Динамика и конструкция КШМ

1.Какие силы нагружают элементы КШМ при работе двигателя?

2.Какими свойствами обладают газовые силы и чем они уравновешиваются? Как рассчитать зависимость Рт =Лф)?

3.С какой целью вводится поправка Брикса при развертывании индикаторной диаграммы по углу ПКВ?

4.Как осуществляется переход от действительной системы масс КШМ к динамически эквивалентной системе?

5.Какие силы инерции действуют в КШМ? Как определяются для эквивалентной системы КШМ массы, совершающие возвратно-поступательное

ивращательное движение?

6.Какие массы в эквивалентной модели замещают шатун и исходя из каких условий определяются их значения?

7.В каких фазах рабочего цикла (при каких значениях (р) равны нулю

силы N, КиТ?

8.Как определяются массы, совершающие вращательное движение?

9.В каких точках графика сил инерции возникают экстремальные значения? Чему равна скорость поршня в этих точках?

10.В каком случае нормальная сила К может быть равна нулю в точках,

11.Как определить на графике сил инерции амплитуду силы РА? Как определить на графике сил инерции амплитуду силы PjUl

12.Какие силы нагружают шатунную шейку коленчатого вала? Как определяется их равнодействующая?

13.Как производится построение полярной диаграммы нагрузок на шатунную шейку (ПДНШШ)? Для чего она используется?

14.При каких допущениях строится теоретическая диаграмма износа шатунной шейки? Для чего она используется при проектировании двигателя?

15.Как изменится ПДНШШ при увеличении (уменьшении) частоты вращения коленчатого вала в два раза?

16.Как определить положение оси коренной шейки по ПДНШШ?

17.Как изменится характер ПДНШШ при замене поршня из алюминиевого сплава на поршень из чугуна?

18.Как определить положение шатуна для заданной на ПДНШШ произвольной точки?

19.Что определяется по развернутой по углу поворота кривошипа ПДНШШ? При конструировании какого элемента двигателя и каким образом используются эти данные?

20.Как формируется суммарный крутящий момент двигателя М?.

21.Каков алгоритм построения зависимости М1Ъ =Лф)? К а к определяется период изменения и среднее значение крутящего момента (Л/,т)ср?

22.Как изменится (M/Z)cp при замене поршня из алюминиевого сплава на поршень из чугуна?

23.Каким показателем и на каком режиме работы двигателя оценивается неравномерность крутящего момента? Какие конструктивные параметры двигателя влияют на его значение?

24.Чем вызывается неравномерность хода двигателя? По какому показателю она оценивается? Какие конструктивные параметры двигателя на нее влияют?

25.В чем состоит назначение маховика (дать полный ответ)?

26.Какими силовыми факторами вызываются колебания двигателя на подвеске? При каких условиях возникают резонансные колебания в системе

двигатель—подвеска?

27.Что является причиной возникновения связанных колебаний двигателя на подвеске?

28.Какие требования предъявляются к конструкции подвески двигате-

ля?

29.Какие силовые факторы вызывают внешнюю неуравновешенность двигателя?

30.В чем заключается причина технологической неуравновешенности двигателя?

31.Как уравновешиваются суммарные силы инерции PJb PJU и А^иих моменты? Как этот вопрос решен в проектируемом двигателе?

32.С какой целью устанавливают противовесы на самоуравновешенных коленчатых валах?

33.Как осуществляется фиксация коленчатого вала от осевого смещения? Чем вызываются осевые смещения коленчатого вала?

34.Какие элементы обычно устанавливаются на переднем носке коленчатого вала?

35.В чем состоит разница между полноопорными и двухпролетными коленчатыми валами? Каковы преимущества и недостатки конструкций двигателей с двухпролетными и полноопорными коленчатыми валами?

36.Какие существуют методы упрочнения коленчатых валов?

37.Каковы особенности конструкции шатунных и коренных подшипников двигателя?

38.В каких случаях и с какой целью в качестве коренных и шатунных подшипников используют подшипники качения? Как они монтируются на коленчатом валу? Как монтируется коленчатый вал с подшипниками качения в корпусе двигателя?

39.Какие компоновочные схемы корпусов ДВС используются в автодвигателестроении? Из каких конструкционных материалов выполняются корпуса ДВС? По какой схеме выполнен корпус проектируемого двигателя?

40.Какие конструктивные мероприятиями используются для повышения жесткости и надежности остова двигателя без существенного увеличения его массы?

41.В чем состоит конструктивное различие между сухой и мокрой гильзами? Какие конструктивные и технологические мероприятия используются для повышения их долговечности и надежности? В чем заключаются достоинства и недостатки негильзованных блоков цилиндров?

42.Что является причиной и каковы последствия кавитационного износа цилиндров? Какие конструктивные приемы используются для уменьшения вредного воздействия кавитационных процессов на цилиндры двигателя?

43.Какие требования предъявляются к конструкции съемных крышек коренных подшипников? Как осуществляются их крепление и фиксация относительно верхней части коренного подшипника?

44.С какой целью крышки коренных подшипников объединяют в единый блок, либо каждую из них блокируют с помощью болтов с боковыми стенками картера?

45.Каково функциональное назначение головки цилиндров? Какие элементы и системы двигателя монтируются на головке цилиндров? Какая зона головки цилиндров является наиболее термонагруженной и как эта проблема устраняется в двигателях различного типа?

46.С какой целью и каким образом осуществляется уплотнение газового стыка? Каковы конструкция и материал прокладок используемых для уплотнения газового стыка ДсИЗ и дизелей?

47.Какие требования предъявляются к силовым шпилькам (болтам) и каково их конструктивное исполнение?

48.Какие силы нагружают силовые шпильки при работе двигателя? По какому показателю и на каком режиме работы двигателя оценивается их работоспособность?

49.Как сказывается на работоспособности силовой шпильки (болта) податливость элементов газового стыка?

50.Какие функциональные требования предъявляются к конструкции поршня и отдельных его элементов?

51.Пояснить функциональное назначение днища, уплотняющего пояса

июбки поршня.

52.Какие конструктивные приемы используются для устранения «холодных стуков» поршня в ДсИЗ и дизелях?

53.Как взаимодействуют между собой юбка поршня и стенка цилиндра при перекладке поршня? С какой целью юбкам поршней современных двигателей по образующей придается бочкообразная форма? Какую форму по образующей имеет головка поршня?

54.Через какие элементы конструкции поршня отводится теплота от его днища в систему охлаждения?

55.Из каких соображений выбирается число компрессионных колец, устанавливаемых в уплотняющем поясе поршня?

56.С какой целью минимальный диаметр юбки поршня принимается большие, чем максимальный диаметр его головки?

57.Из каких соображений юбке поршня и его головке в плане придается овальная форма? Как сориентированы большие оси этих овалов относительно продольной оси поршневого пальца?

58.Какие типы поршневых пальцев применяются в поршневых ДВС?

Вчем состоят их достоинства и недостатки?

59.Отчего возникают и какой характер носят основные эксплуатационные дефекты поршневых пальцев?

60.Какие конструктивные приемы используются для решения проблемы «горячих стуков» защемленных поршневых пальцев?

61.В чем заключаются принципиальные отличия в конструкции компрессионных и маслосъемных поршневых колец? Какие особенности