Зейнетдинов Р.А., Дьяков И.Ф., Ярыгин С.В. Проектирование автотракторных двигателей

Подождите немного. Документ загружается.

160

Определяют расчётный средний момент сопротивлению проворачива-

нию коленчатого вала двигателя T

С.СР

, Нּм, по формуле

πτ

⋅

CPC

(8.19)

где p

– среднее давление трения, Па;

– количество тактов рабочего цикла

двигателя; V

– рабочий объём двигателя, л ;

Для бензиновых двигателей при n

=50…150 мин

–1

;

20...1=

тыс. мм

/с; при

≤

;)04.09.4(

5.0

⋅⋅+=

ПT

при

;)027.05.3(

5.0

⋅⋅+=

ПT

Для дизелей при n

=50…200 мин

–1

;

20...1

тыс. мм

/с; при

≤

;)032.024(

37.0

⋅⋅+=

ПT

при

6≥i

;)032.010(

41.0

⋅⋅+=

ПT

Рис. 8.8. Вязкостно-температурные характеристики смазочных масел:

1- М-10Г

; 2-М-8В; 3-М-8ДМ; 4-М-В

; 5-М-6Г

ФС

; 6-М-4

/8В

4. Требуемая мощность пусковой системы, кВт

пер

ПCPC

knT

⋅⋅

⋅

103

где к – коэффициент, учитывающий возможное снижение мощности

пускового устройства в процессе эксплуатации : к = 1,1…1,5;

пер

= КПД зуб-

чатой передачи в приводе пускового устройства, зависящий от числа зубча-

тых пар; для передачи с одной парой шестерён

.85,0

пер

161

Заключение

Представленное учебное пособие составлено на основе государственного

стандарта и отвечает тем требованиям, с какой степенью детализации следу-

ет освоить эту дисциплину. Прежде всего, полученные знания должны быть

достаточными для того, чтобы правильно понять технические возможности

автомобиля с целью совершенствования тягово-скоростных и топливно-

экономических свойств в условиях эксплуатации.

При проектировании двигателей внутреннего сгорания следует учитывать,

что уже сейчас многие заводы-изготовители переходят на современную тех-

нологию с использованием средств вычислительной техники, оснащения

двигателей электронной системой впрыска топлива, управления газораспре-

деления, охлаждения, степенью сжатия, управления оптимальными режима-

ми движения и торможения. В дальнейшем развитии механизации и автома-

тизации производства двигателей эти тенденции будут углубляться. Этим

предопределяются высокие требования к изучению конструкции и выполне-

нию точных расчетов двигателей.

Вторая особенность изучения этой дисциплины заключается в том, что ав-

томобилестроение представляет собой весьма динамичную систему и при из-

ложении этого материала необходимо знать те проблемы, которые стоят в

будущем перед проектировщиком.

Особого внимания заслуживают вопросы правильного и последовательно-

го выполнения теплового и динамического расчетов, которые изложены в

данном учебном пособии достаточно полно, даны сравнительные результаты

расчета различных двигателей, приведены схемы механизмов, справочный

материал для проектирования. Более полно эти вопросы освещаются в спе-

циальной литературе.

На основе представленного материала можно перейти к оптимальному

проектированию. В этой области ведутся исследования по алгоритмам опти-

мизации и имеется опыт работы кафедры «Основы проектирования машин»

Ульяновского госуниверситета по теории нелинейного прграммирования, ко-

торая в будущем приведет к численным методам оптимизации.

Авторы надеются, что данное учебное пособие поможет студентам, инже-

нерам-конструкторам в улучшении свойств двигателей для автотранспорт-

ных средств.

162

Приложение 1

Основные данные карбюраторных четырехтактных двигателей

Параметры МеМЗ

-968

УМЗ-

451

ГАЗ-

52-04

ВАЗ-

2103

ГАЗ-

24-01

Номинальная мощность N

, кВт (л. с.) 29,4

(40)

52,8

(72)

55,0

(75)

56,5

(77)

62,3

(85)

Частота вращения коленчатого вала

при номинальной мощности n

мин

1−

4200-

4400

4000 2600 5600 4500

Число и расположение цилиндров 4 -V 4 - Р 6 - Р 4 - Р 4 - Р

Степень сжатия

7,2 6,7 6,7 8,5 6,7

Отношение хода поршня к диаметру

цилиндра S/D

0868 1 1,341 1,053 1

Диаметр цилиндра D, мм 76 92 82 76 92

Ход поршня S, мм 66 92 110 80 92

Рабочий объем цилиндра двигателя

, дм

/л

1,197 2,445 3,484 1,451 2,445

Удельная мощность на 1 дм

л,

кВт/дм

,(л. с./л)

24,6

(33,4)

21,6

(29,4)

15,8

(21,5)

38,9

(53,1)

25,5

(34,8)

Скорость поршня

п.ср.

υ при n

, м/с

9,24 -

9,68

12,27 9,53 14,93 13,80

Максимальный крутящий момент

emax

, Н· м (кГ· м)

74,6

(7,6)

166,8

(17,0)

206,0

(21,0)

105,9

(10,8)

171,7

(17,5)

Частота вращения коленчатого вала

при максимальном крутящем момен-

те n

, об/мин

2700 –

2900

2000 1400-

1600

3500 2200-

2400

Среднее эффективное давление при

номинальной мощности Р

, МПа

(Н/см

)

0,67 –

0,70

(6,8 –

7,1)

0,65

(6,6)

0,73

(7,4)

0,83

(8,5)

068

(6,9)

Среднее эффективное давление при

максимальном крутящем моменте

, МПа (Н/см

)

0,78

(8,0)

0,86

(8,8)

0,74

(7,5)

0,92

(9,4)

0,88

(9,0)

Минимальный удельный расход топ-

лива g

emin

, г/кВт · ч (г/л.с. · ч)

333

(245)

341

(250)

341

(250)

307

(225)

307

(225)

Расположение клапанов верхнее ниж-

нее

верхнее

Охлаждение

Воз-

душ-

ное

жидкостное

163

Приложение 2

164

165

Библиографический список

1. Автомобильные двигатели / Аргангельский В.М., Вихерт М.М., Войнов А.Н. и др. Под

ред. Проф. Ховаха М.С.- М: Машиностроение, 1977. – 591 с.

2. Артамонов М.Д., Марин М.М. Основы теории конструирования автотракторных двига-

телей. Ч. 1. Теория автомобильных и тракторных двигателей. Учебник для вузов. – М:

Высшая школа, 1973. – 206 с.

3. Белов П.М., Бурячко В.Р. Двигатели армейских машин. Часть первая. Теория.- М: Воен-

издат,1971. –512 с.

4. Белов П.М., Бурячко В.Р. Двигатели армейских машин. Часть вторая. Конструкция и

расчет.- М: Воениздат,1971. – 512 с.

5.Болтинский В.Н. Теория. Конструкция и расчет тракторных и автомобильных двигате-

лей.- М.: Сельхозиздат, 1962. – 391 с.

6.Ваншейд В.А. Судовые двигатели внутреннего сгорания. –Л.:Судостроение, 1977.–391 с.

7.Вихерт М.М., Доброгаев Р.П. и др. Конструкция и расчет автотракторных двигателей./

Под ред. Проф. Степанова Ю.А.- М.: Машиностроение, 1964. – 552 с.

8.Гаврилов А.К. Системы жидкостного охлаждения автотракторных двигателей. - М.:

Машиностроение, 1966. – 240 с.

9.Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей. 4-

е издание/ Под ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова.- М.: Машиностроение, 1983. –372 с.

10.Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых

и комбинированных двигателей. 4-е издание/ Под ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова.- М.:

Машиностроение, 1984. – 384 с.

11.Двигатели внутреннего сгорания. Системы поршневых и комбинированных двигате-

лей. 4-е издание./ Под ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова.- М: Машиностроение, 1985. –465 с.

12.Дизели. Справочное пособие конструктора./ Под ред. проф. Ваншейдта В.А. и др.- Л.:

Машиностроение 1977. – 480 с.

13.Дмитриев В.А. Детали машин.- Л.: Судостроение, 1970. – 792 с.

14.Дьяченко Н.Х., Костин А.К. и др. Теория двигателей внутреннего сгорания./ Под ред.

Н.Х.Дьяченко.- Л.: Машиностроение, 1974. – 551 с.

15.Дьяченко Н.Х.,Харитонов Б.А. Конструирование и расчет двигателей внутреннего сго-

рания./ Под ред. проф. Дьяченко Н.Х. –Л.: Машиностроение, 1979. – 332 с.

16.Железко Б.Е. и др. Расчет и конструирование автомобильных и тракторных двигателей:

Учебное пособие для вузов.- М.: Машиностроение, 1987.– 247 с.

17.Колчин А.И., Демидов А.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей.- М.:

Высш. школа, 1980. – 400 с.

18.Луканин В.Н., Морозов К.А. и др. Двигатели внутреннего сгорания Кн. 1. Теория рабо-

чих процессов./ Под ред. проф. Луканина В.Н.- М.: Высш. школа, 1995. – 368 с.

19.Луканин В.Н., Морозов К.А. и др. Двигатели внутреннего сгорания Кн. 2. Динамика и

конструирование./ Под ред. проф. Луканина В.Н.- М.: Высш. школа, 1995. – 319 с.

20.Мамедова М.Д., Васильев Ю.Н. Транспортные двигатели на газе.- М.: Машинострое-

ние, 1994. – 224 с.

21.Микутенок Ю.А. и др. Смазочные системы дизелей.- Л: Машиностроение, 1986. –125 с.

22.Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей.- М.: Ко-

лос, 1992. – 414 с.

23.Попык К.Г. Динамика автомобильных и тракторных двигателей.- М: Машиностроение,

1970. – 328 с.

24.Танатар Д.Б. Компоновка и расчёт быстроходных двигателей. – М: Морскрй транспорт,

1952. – 368 с.

166

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМОГО

ДВИГАТЕЛЯ

1.1.Общие сведения . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.2. Методика проведения теплового расчета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ

2.1. Процесс наполнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2. Процесс сжатия . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. .. . .. .. . . . . . . . .

2.3. Процесс сгорания . . . . . ... . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.4. Процесс расширения и выпуска . . . . . ... . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . ..

2.5. Индикаторные показатели цикла .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .

2.6. Эффективные показатели двигателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.7. Основные размеры цилиндра двигателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.8. Показатели напряженности двигателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.9. Построение индикаторной диаграммы . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .

2.10. Тепловой баланс двигателя . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . .. . . . . . .

3.ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ

3.1. Кинематика кривошипно-шатунного механизма . . .. . . . .. . . . . . . .

3.2. Кинематика шатуна . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .

3.3. Динамика кривошипно-шатунного механизма . . . . .. .. . . . . . . . . . .

3.4. Неравномерность хода двигателя и расчет маховика . . . . .. . . . . . .

4. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ

4.1. Предпосылки к расчету и расчетные режимы . . . . . . . . . .. . . . . . .

4.2. Критерии прочности при расчете двигателей . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.3. Блок-картер . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.4. Расчет деталей поршневой группы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.5. Расчет поршневого кольца . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ ШАТУННОЙ ГРУППЫ

5.1. Расчет шатуна . . . . . . . . . . . . . .. . .. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . .. . . .

5.2. Расчет на прочность элементов шатуна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.2.1. Расчет поршневой головки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.3. Напряжение от сжимающей силы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.4. Расчет стержня шатуна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.5. Расче крышки кривошипной головки шатуна . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.6. Расчет шатунных болтов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . ...

5.7. Коленчатый вал . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.7.1. Расчет коренных шеек . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.7.2. Расчет шатунных шеек . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .

5.7.3. Расчет щеки коленчатого вала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

6.1. Проверка пропускной способности клапана . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.2. Кинематика и динамика клапанного механизма газораспределения.

6.3. Динамика клапанного механизма газораспределения . . . . . . . . . . . .

100

102

104

106

108

113

115

117

123

167

6.4. Расчет клапанных пружин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .

6.5. Определение размеров пружины клапана . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .

6.6. Расчет распределительного вала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.7. Расчет толкателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.8. Расчет штанги . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.9. Расчет коромысла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ

7.1. Расчет радиатора . .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7.2. Расчет жидкостного насоса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7.3. Расче вентилятора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8.РАСЧЕТ СМАЗОЧНОЙ И ПУСКОВОЙ СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЯ

8.1. Расчет смазочной системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .

8.2. Расчет масляного насоса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .

8.3. Расчет масляного радиатора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8.4. Расчет подшипника скольжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8.5. Расчет системы пуска . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .

Заключение . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Приложение 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. ..

Приложение 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

125

129

131

136

139

140

142

144

147

149

150

151

153

159

161

162

163

165

168

Учебное издание

Зейнетдинов Рахимулла Арифулович

Дьяков Иван Фёдорович

Ярыгин Сергей Владимирович

Проектированию автотракторных двигателей. Учебное пособие

Редактор В.П. Родин

Подписано в печать 30.11.2003

Печать трафаретная. Формат 60х84/16. Бумага писчая. Усл. п.л. 9,765 Уч. –изд. л. 10,41

Тираж 200 экз. Заказ

Ульяновский государственный технический университет,

432027, Ульяновск, ул. Северный Венец, д. 32.

Типография УлГТУ, 432027, Ульяновск, ул. Северный Венец, д. 32