Разработка двигателя для грузового автомобиля массой до 40 тонн (Глава 1 курсового проекта)

ВВЕДЕНИЕ .

Данный курсовой проект ставит своей целью расчет рабочего цикла двигателя ,определение конструктивных размеров и проверочный расчет отдельных деталей цилиндропоршневой ,кривошипно-шатунной групп ,газораспределительного механизма и их элементов на прочность и выносливость .

Дополнительным требованием при проектировании двигателя является высокая литровая мощность .

Заданием на данный курсовой проект было предложено разработать двигатель для грузового автомобиля массой до 40 т .Тип двигателя – дизельный .Номинальная мощность Ne=310 кВт при частоте вращения коленчатого вала ne=2900 об/мин.

1.  ВЫБОР ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ .

1.1.  Выбор конструктивных параметров .

Тактностью двигателя называется число тактов ,приходящихся на один рабочий цикл двигателя .Выбираю четырёхтактный двигатель .

Уровень форсирования оценивается литровой мощностью ,Nл двигателя :

Nл=Nе/Vл     ,кВт

,где  Ne – максимальная эффективная мощность двигателя ,кВт

Vл – рабочий объём (литраж) двигателя ,л

Nл=310/9.794=31.202    ,кВт;

Для проектируемого двигателя применяю средний наддув .Pk=(1.5 …2.2)Po

,где Pk – давление воздуха на выходе компрессора ,Мпа

       Po – атмосферное давление  ,Po=0.1 МПа .

Pk=0.2∙0.1=0.2      ,МПа.

        Система охлаждения должна удовлетворять сложному комплексу требований .Системы охлаждения бывают жидкостными и воздушными .Выбираю жидкостную систему охлаждения , т.к. она обуславливает меньшую тепловую напряженность деталей камеры сгорания .

Число и расположение цилиндров является одним из основных факторов ,определяющих конфигурацию двигателя .Выбираю V-образный 12-ти цилиндровый двигатель .Такая конструкция двигателя обеспечивает уравновешенность и равномерность работы .

Для работы дизельного двигателя необходимо ,чтобы температура в конце такта сжатия была достаточна для воспламенения горючей смеси .Она достигается степенью сжатия ,которая для дизельных двигателей с наддувом лежит в пределах ε=11…17 .Выбираю ε=13 .

Форма камеры сгорания оказывает существенное влияние на конструкцию дизельных двигателей и его оценочные параметры .Выбираю неразделённую камеру сгорания с объёмным смесеобразованием .Такой тип камеры обеспечивает хорошее смесеобразование и позволяет применять наддув .

Отношение хода поршня к диаметру цилиндра является одним из основных параметров ,влияющих на конструкцию двигателя .Для дизельных двигателей отношение лежит в интервале S/D=0.9…1.2 ,принимаю S/D=0.95 .

Для современных двигателей отношение радиуса кривошипа к длине шатуна лежит в пределах R/λ=0.23…0.3 ,выбираю R/λ=0.25 .

Коэффициент избытка воздуха α выбирается с учётом того ,что расчёт двигателя производится при режиме максимальной мощности ,а следовательно состав смеси должен быть мощностным . Значения α для дизельных двигателей с наддувом лежит в интервале α=1.3…2.2 ,принимаю α=1.5 .

Коэффициент наполнения ηv для дизельных двигателей с наддувом лежит в интервале  ηv=0.80…0.97 ,принимаю ηv=0.9 .

Средняя скорость поршня Cp является критерием быстроходности двигателя .Для дизельных двигателей Cp=6.5…12 м/с ,принимаю Cp=9.473 м/с .

Величина степени повышения давления λ для дизельных двигателей зависит ,в основном ,от количества топлива ,подаваемого в цилиндр ,формы камеры сгорания и способа смесеобразования .Дизельные двигатели с неразделёнными камерами сгорания и объёмным смесеобразованием имеют λ=1.4…2.5 .Принимаю λ=1.8  .

1.2.  Выбор параметров топлива .

Основными видами топлива для автомобильных двигателей являются бензин и дизельное топливо. Элементарный состав жидкого топлива обычно выражается в единицах массы (кг) :

C + H + O = 1

Где C ,H ,O –массовые доли углерода ,водорода и кислорода соответственно в 1 кг топлива .

Для дизельного топлива :С=0.87 ,Н=0.126 ,О=0.004 .Молекулярная масса топлива μт=120 … 200 кг/кмоль ,принимаю μт=190 .

Низшая теплота сгорания дизельного топлива Hu=42200…42700 кДж/кг ,принимаю Hu=42500 кДж/кг .

1.3.  Определение начальных параметров ТВС .

При работе двигателя с наддувом воздух поступает в цилиндры из компрессора ,где он предварительно сжимается .В этом случае за давление и температуру свежего заряда на впуске принимается давление Pk и температура Tk на выходе