Разработка эскизного проекта четырехтактного дизеля воздушного охлаждения для трактора тягового класса 1,4 (ЛТЗ-60). Часть 3. Тракторный рядный четырехцилиндровый дизель воздушного охлаждения номинальной мощностью 45 кВт при частоте вращения коленчатого вала n=2100 мин-1 с разработкой системы смазки с улучшенной очисткой масла

АННОТАЦИЯ 6
Определения, обозначения и сокращения 7
ВВЕДЕНИЕ 8
1. Расчет цикла дизеля 9
1.1. Цель разработки и технические требования 9
1.2. Обоснование выбора исходных данных 9
1.3 . Анализ вычисленных показателей и параметров 10
2. Динамический расчет 10
2.1. Расчет и обоснование исходных данных 10
2.2. Уравновешивание двигателя 12
2.3. Обоснование выбора расчетного режима 13
2.4. Силы, действующие на шатунные шейки коленчатого вала 14
2.5. Силы, действующие на коренные шейки 15
2.6. Набегающие моменты на коренные и шатунные шейки 16
3. Оценка технического уровня двигателя 17
4. Расчет коленчатого вала 19
4.1.Обоснование выбора расчетной схемы, материала и конструкции коленчатого вала 19
4.1 . Расчет коренной шейки 22
4.2 .Расчет шатунной шейки 25
4.4. Расчет щеки коленчатого вала 31
5. Расчет шатуна 32
5.1. Расчет поршневой головки шатуна 33
5.2. Расчет стержня шатуна 37
5.3. Расчет кривошипной головки 38
5.4. Расчет шатунных болтов 42
6. Расчет поршня 47
6.1. Расчет поршневого пальца 47
6.2. Расчет поршневых колец 56
7. Расчет механизма газораспределения 61
7.1. Расчет профиля безударного кулачка 63
7.2.Расчёт клапанной пружины 64
7.3. Расчёт масла распределительного трапеции вала 69
7.4. рисуно Расчет слипанию штанги 71
8. Описание систем проектируемого двигателя 71
9.Исследовательский раздел 72
9.1.Назначение системы смазки 72
9.2.Описание системы смазки разрабатываемого дизеля 74
10.Состав и свойства моторных масел 75
11.Классификация фильтров для моторного масла 77
11.1.Масляный фильтр механической очистки 78
11.2.Масляный фильтр гравитационного типа 79
11.3.Масляный фильтр центробежного типа 80
11.4.Масляный фильтр магнитного типа 82
12. Обзор центрифуг для очистки масла 82

12.1. Центробежная центрифуга для тонкой очистки масла 82
12.2.Центрифуга для очистки масла с уменьшенным сопротивлением вращения ротора 83
12.3.Центрифуга с дозатором присадки 84
12.4.Центрифуга повышенной надежности 86
12.5.Центрифуга с улучшенной очисткой масла 87
13.Датчик состояния масла 88
14.Применение электрического масляного насоса в двигателе 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 94
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 94

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время двигатель внутреннего сгорания продолжает оставаться одним из самых распространенных и востребованных источников энергии для автомобилей и другой техники.
Несмотря на все новые технологии и альтернативные источники энергии, такие как электрические двигатели и водородные топливные элементы, ДВС продолжает быть наиболее доступным, надежным и универсальным решением для большинства потребителей.
В этом контексте, понимание актуальности ДВС и его особенностей, а также новых разработок и тенденций в области двигателей внутреннего сгорания, остается важной темой для обсуждения и изучения.
В выпускной квалификационной работе выполнен эскизный проект четырехтактного дизельного двигателя воздушного охлаждения номи-нальной мощностью Nен = 45 кВт при частоте вращения nн = 2100 мин-1 с разработанной системой смазки с улучшенной очисткой масла.

Весь текст будет доступен после покупки

Расчет цикла дизеля
1.1. Цель разработки и технические требования
Выполнить эскизный проект четырехтактного дизельного двигателя номинальной мощности Nен = 45 кВт при частоте вращения nн = 2100 мин-1, с коэффициентом запаса крутящего момента ?н ? 12 %. Для проектируемого двигателя; (скоростной коэффициент Кn = nн/nМе мах ? 0,57) nMemax = 2100·0,66 = 1386 мин-1, принимаем nMemax = 1400 мин-1; Так как номинальный запас крутящего равен µ = ((Memax - Мeн) / Мeн) ·100%. Максимальный крутящий момент должен быть равен Memax = Мeн*(1+µ). Крутящий момент на номинальном режиме исследуемого двигателя равен:
Мен = (9550Nен) / nн = (9550·45) / 2100 = 204,6 Н·м.
В качестве прототипа рекомендуется выбрать дизель Д-144 номинальной мощности Nен = 46,3 кВт; nн = 2200 мин-1.
1.2. Обоснование выбора исходных данных
Расчет цикла проектируемого двигателя проводим на двух режимах: номинальном и максимального крутящего момента. В соответствии с заданием номинальная мощность и частота вращения коленчатого вала на этом режиме для проектируемого двигателя равны: Nен= 46 кВт и nн= 2100 мин?1.
Ориентируясь на прототип, принимаем отношение S/D=1,14. Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна Lш= r /Lш = 0,279, а диаметр цилиндра D=105 мм и ход поршня S= 120 мм. Исходные данные для расчета цикла дизеля на двух режимах выбираем в соответствии с рекомендациями, изложенными [1,3]
Результаты расчета цикла дизеля по программе DIZ (разработанной на кафедре) на режимах номинального и максимального крутящего момента приведены в приложениях А и Б.

. Анализ вычисленных показателей и параметров
Анализ полученных показателей и параметров по результатам расчетов цикла двигателя с воспламенением от сжатия на двух режимах показал, что они находятся в допустимых пределах [1,3]. Все вычисленные показатели находятся в рекомендуемых диапазонах.
Номинальный коэффициент запаса крутящего момента для проектируемого дизеля равен по результатам расчета равен:
?н=(Ме мах - Мен)/Мен·100%=(253,76-211,99)/211,99·100% = 19,7%.?12, то есть задание на проектирование выполнено.
Динамический расчет
2.1. Расчет и обоснование исходных данных
Для проведение динамического расчета необходимо определить приведенные массы деталей, совершающих вращательное движение (неуравновешенные массы кривошипа: щеки, шатунная шейка, часть массы шатуна, отнесенная к шатунной шейке). Кроме того, необходимо определить массы деталей, совершающих возвратно-поступательное движение.
Для расчета сил инерции деталей, совершающих возвратно-поступательное и вращательное движения, установим приведенные массы деталей кривошипно-шатунного механизма.
Поскольку в качестве прототипа нами взят дизель Д-144, то вместо приближенных значений масс элементов КШМ [2] примем для расчета значение действительных масс, приведенных в литературе [2, 3, 5, 6]. Результаты выбора приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Массы элементов КШМ проектируемого дизеля
Наименование элементов КШМ Масса, кг
1. Поршень m_пор
2. Поршневой палец m_(п.п.)
3. Поршневые кольца (три компрессионных и одно маслосъемное) m_(п.к.)
4. Стопорные кольца для фиксации поршневого пальца m_(с.к.)
5. Шатун mш
6. Щека (масса равна приведенной к оси шатунной шейки) mщ
7. Шатунная шейка 1,32
0,534

0,060

0,004
2,33

0,445
0,823

Тогда масса поршневой группы равна:
m_пг=m_пор+m_(п.п.)+m_(п.к.)+?+m?_(с.к.)=1,32+0,534+0,060+ 0,004=1,918кг
Часть массы шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца [2]:
m1 = 0,25mш = 0,25·2,33 = 0,583 кг;
Часть массы шатуна, сосредоточенная на оси шатунной шейки [2]:
m2 = 0,75mш = 0,75·2,33 = 1,752 кг
Cуммарные массы, совершающие возвратно-поступательное движение [2]:
mj =mпг + m1 = 1,918+ 0,583 = 2,501 кг
Cуммарные массы, совершающие вращательное движение [5]:
mr = 2mщ+ mшш+m2 = 2ч0,445 + 0,823 +1,752 = 3,465кг.

2.2. Уравновешивание двигателя
Для определения приведенных масс противовесов для уравновешивания неуравновешенных масс кривошипа установим противовесы на продолжении щек первой, четвертой, пятой и восьмой (рисунок 1).


Рисунок 1 - Уравновешивание центробежных сил инерции

Для двигателя прототипа расстояние между осями первой и четвертой щеки (см. рисунок 1) a =215 мм, а межцилиндровое расстояние L=142 мм. Тогда момент неуравновешенных масс первого и второго кривошипа mraдолжна быть уравновешена моментом от центробежных сил противовесов mпрL, т.е.mra = mпрL. Отсюда масса противовеса:
m_пр=(m_r a)/L=(3,465?215)/142=5,25кг
Поскольку внешне коленчатый вал уравновешен (см. направление моментов на рисунке 1), то для уменьшения изгиба вала уменьшим противовесы на 60 %. Тогда приведенная масса противовеса равна
m_пр=5,25?0,4=2,10кг.

2.3. Определение сил и моментов, действующих в КШМ. Обоснование выбора расчетного режима
На рисунке 2 приведены силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме поршневого двигателя: суммарная сила Ps как результат сложения газовой Pr и инерционной Pj сил; а после разложения этой силы получаем боковую силу N, действующую на стенки цилиндра, и силу S, действующую вдоль оси шатуна. После разложения силы S на две получаем нормальную K, действующую в плоскости кривошипа, а также тангенциальную T, которая на радиусе кривошипа r и создает крутящий момент дизеля.

Рисунок 2 - Силы, действующие в КШМ
В разработанной на кафедре программе динамического расчета Dinn [2,3] определяются удельные силы – действительные силы, отнесенные к площади поршня Fп(м2) (размерность МПа). В приложениях В, Г приведены исходные данные для динамического расчета на режимах номинальном и максимального крутящего момента. В приложении Д приведены данные для выбора наиболее нагруженного режима. Из анализа полученных результатов видно, что наиболее нагруженный режим – максимального крутящего момента, для которого в приложении Д приведены удельные нагрузки, действующие в КШМ.
Крутящие моменты
Крутящий момент одного цилиндра равен Мкр = Т • r = 0,047·T Н·м. Период изменения крутящего момента четырехтактного однорядного четырехцилиндрового двигателя с равными интервалами между вспышками: ? = 720°/ i = 720°/4 =180°.
В соответствии с порядком работы цилиндров 1 – 3 – 4 – 2 величина крутящего момента от каждого кривошипа изменяется с периодом 180°. Значения суммарного крутящего момента Mкр=?Miц, где Мiц – крутящий
момент от i-го кривошипа. В приложении В приведены значения крутящих моментов Мiц от каждого цилиндра, а также суммарный индикаторный крутящий момент двигателя Мкр по углу поворота коленчатого вала (суммируется по строкам).
Эффективный крутящий момент исследуемого двигателя по данным расчета цикла 253,76 Н • м; по данным динамического расчета 232,70 Н • м
Погрешность вычисления составляет:
? = [(253,41— 232,10)/232,10] • 100 % =0,08 %.
Максимальное и минимальное значения крутящего момента двигателя равны Мкрmax = 1208 Н·м; Мкрmin = - 461H·м, а размах крутящего момента ?Мкр = 1669 Н·м.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Гаврилов А.А., Игнатов М.С., Эфрос В.В. Расчет циклов поршневых двигателей: учеб. пособие / Владим. гос. ун-т. Владимир, 2003.
2. Порядок проектирования автомобильных и тракторных двигателей: учеб. пособие /А.Н. Гоц, В.В. Эфрос; Владим. гос. ун-т. Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2007.
3. Кинематика и динамика кривошипно-шатунного механизма поршневых двигателей: учеб. пособие / А.Н. Гоц; Владим. Гос. ун-т.- Владимир: Редакционно-издательский комплекс ВлГУ, 2006.
4. Гоц, А. Н. Анализ уравновешенности и методы уравновешивания автомобильных и тракторных двигателей: учеб. пособие / А. Н. Гоц; Владим. гос. ун-т. – Владимир: Редакционно-издательский комплекс ВлГУ, 2006.
5. Расчет на прочность деталей ДВС при напряжениях, переменных во времени: учеб. пособие / А.Н. Гоц; Владим. гос. ун-т.-Владимир: Редакционно-издательский комплекс ВлГУ, 2005.
6. Двигатели внутреннего сгорания: Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей /Д.Н. Вырубов, Н.А. Иващенко, С.И.Ефимов и др.; Под ред.А.С. Орлина, М.Г. Круглова. - М.: Машиностроение, 1984.
7. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для вузов по специальности «Двигатели внутреннего сгорания»/Д.Н. Вырубов, Н.А. Иващенко, В.И. Ивин и др.; Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова.–4-е изд., перераб. и доп.–М.: Машиностроение, 1983.

Весь текст будет доступен после покупки