- •Ефимов м. А. Акимочкин а. В. Курсовое проектирование по тракторам и автомобилям
- •1 Тепловой расчёт двигателя
- •1.1 Исходные данные для расчёта
- •1.2 Параметры рабочего тела
- •1.2.2 Количество свежего заряда
- •1.2.3 Количество отдельных компонентов продуктов сгорания
- •1.2.4 Общее количество продуктов сгорания
- •1.3 Расчёт впуска
- •1.3.1 Давление воздуха на впуске
- •1.3.2 Температура воздуха на впуске
- •1.3.3 Плотность заряда на впуске
- •1.3.5 Коэффициент остаточных газов
- •1.3.6 Температура в конце впуска
- •1.3.7 Коэффициент наполнения
- •1.4 Расчёт сжатия
- •1.4.1 Показатель политропы сжатия
- •1.4.2 Давление в конце сжатия
- •1.4.3 Температура в конце сжатия
- •1.4.4 Средняя молярная теплоёмкость заряда в конце сжатия без учёта влияния остаточных газов
- •1.4.5 Число киломолей остаточных газов
- •1.4.6 Число киломолей газов в конце сжатия до сгорания
- •1.5 Расчёт сгорания
- •1.5.1 Средняя молярная теплоёмкость продуктов сгорания при постоянном объёме.
- •1.5.2 Средняя молярная теплоёмкость продуктов сгорания при постоянном давлении (для дизельных двигателей)
- •1.5.3 Число киломолей газов после сгорания
- •1.5.4 Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси
- •1.5.5 Количество теплоты, передаваемое газам при сгорании одного килограмма топлива
- •1,5.6 Максимальная температура сгорания
- •1.5.7 Максимальное давление сгорания
- •1.6.4 Давление в конце расширения
- •1.6.5 Температура в конце расширения
- •1.7 Выпуск
- •1.7.1 Расчётное значение температуры остаточных газов.
- •1.7.2 Проверка ранее принятых параметров процесса выпуска
- •1.8 Расчёт и построение индикаторной диаграммы
- •1.8.1 Выбор масштаба и расположение характерных точек на диаграмме
- •1.8.2 Построение линии сжатия и линии расширения
- •1.9 Расчёт индикаторных показателей
- •1.9.1 Теоретическое среднее индикаторное давление
- •1.9.3 Рабочий объём одного цилиндра
- •1.9.4 Индикаторная мощность
- •1.9.5 Индикаторный коэффициент полезного действия (кпд)
- •1.9.6 Индикаторный удельный расход топлива
- •1.10 Расчёт эффективных показателей
- •1.10.1 Средняя скорость поршня
- •1.10.2 Давление механических потерь
- •1.10.3 Мощность механических потерь
- •1.10.4 Среднее эффективное давление
- •1.10.5 Механический кпд
- •1.10.6 Эффективная мощность
- •1.10.7 Эффективный кпд
- •1.10.8 Эффективный удельный расход топлива
- •2 Расчёт и построение характеристик двигателя
- •2.1 Расчёт и построение характеристики двигатели в функции от частоты вращения коленчатого вала
- •2.1.1 Определение максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу
- •2.1.2 Определение текущих значений эффективной мощности.
- •2.1.3 Определение текущих значений эффективного
- •2.1.4 Определение текущих значений эффективного удельного расхода топлива
- •2.1.5 Определение текущих значений часового расхода топлива
- •2.2 Построение характеристик в функции от эффективной мощности и крутящего момента двигателя
- •3 Тепловой баланс двигателя
- •4 Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма
- •4.1 Расчёт перемещения поршня
- •4.2 Расчёт скорости поршня
- •4.3 Расчёт ускорения поршня
- •5 Динамический расчет двигателя
- •5.1. Определение сил, действующих вдоль оси цилиндра на поршневой палец
4 Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма
Основная задача кинематического расчёта состоит в определении закона движения поршня и шатуна.
При рассмотрении кинематики кривошипного механизма в расчёте делается допущение, что вращение коленчатого вала происходит с постоянной угловой скоростью , что позволяет рассчитывать все кинематические параметры механизма в зависимости от угла поворота кривошипа коленчатого вала . За исходное положение принимается положение механизма соответствующее верхней «мёртвой» точке (В.М. Т.) поршня.
Расчёты ведутся с интервалом <р = 30° от 0 до 360°
4.1 Расчёт перемещения поршня
Перемещение поршня S, м, в зависимости от угла поворота кривошипа для двигателей с центральным кривошипно-шатунным механизмом определяется по формуле:
(4.1)
где R - радиус кривошипа, м. В расчётах принимают:
, где S - ход поршня, м;
- угол поворота кривошипа в градусах;
- постоянная кривошипно-шатунного механизма, которая представляет собой отношение радиуса кривошипа к длине шатуна, принимается по двигателю прототипу, либо задаётся в исходных данных.
Перемещение поршня в соответствии с выражением (4.1) может быть представлено как сумма гармонических перемещений первого и второго порядков:
(4.2)
где - перемещение первого порядка, м;
- перемещение второго порядка, м.
Отсюда следует, что при повороте кривошипа из положения В. М. Т. на первую четверть окружности ( = 90°) поршень проходит больший путь, чем при повороте кривошипа на вторую четверть окружности. Это объясняется тем, что движение поршня происходит под влиянием двух причин: перемещение шатуна вдоль оси цилиндра и отклонение шатуна от оси цилиндра, с которой он совпадает при положении поршня в В. М. Т. и Н. М. Т. Оба эти фактора вызывают перемещение поршня в одном направлении, вследствие чего поршень за первые девяносто градусов поворота коленчатого вала проходит больше половины своего пути. При этом перемещение первого порядка отличается от перемещения второго порядка на величину ,которую называют поправкой Ф. Брикса.
Результаты расчётов перемещения первого, второго порядка и суммарное заносят в таблицу 5.
4.2 Расчёт скорости поршня
Скорость поршня , м/с. зависит от угла поворота кривошипа и определяется путём дифференцирования уравнения перемещения поршня по времени, исходя из выражения:
(4.3)
где - угловая скорость вращения кривошипа, с
(4.4)
где - номинальная частота вращения коленчатого вала, мин .
Скорость поршня в соответствии с выражением (4.3) может быть представлена как сумма скоростей первого и второго порядков:
(4.5)
где - скорость поршня первого порядка, м/с;
- скорость поршня второго порядка, м/с.
Результаты расчётов скорости первого, второго порядков и суммарной - заносят в таблицу 5.