Конструкция двигателей внутреннего сгорания

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА  С.П. КОРОЛЕВА

(НАЦИОНАЛЬНЫЙ  ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»  (СГАУ)

 

 

Кафедра конструирования  и проектирования

двигателей  летательных аппаратов

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому  проекту по дисциплине 

«Конструкция  двигателей внутреннего сгорания»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                  Студент: Павлов А.В.

                                                                                  Группа: 2403

                                                                                  Преподаватель: Паровай Ф.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Самара 2012

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

Курсовой  проект.

Пояснительная записка: страниц - 18, рисунков - 3,  источников - 3.

Графическая часть: 2 листа А1, 2 листа А4.

 

 

ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ, ПРУЖИНА  КЛАПАНА, РАСПРЕДВАЛ, ПРОХОДНОЕ СЕЧЕНИЕ, ГОРЛОВИНА, КУЛАЧОК, МАСЛЯНЫЙ НАСОС, МАСЛЯНЫЙ РАДИАТОР, ЦЕНТРИФУГА.

 

 

 

В данной работе проведен расчет газораспределения и системы смазки четырехтактного дизельного двигателя, прототипом которого был двигатель ЯМЗ – 236.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                  

 

 

 

 

                                                                 СОДЕРЖАНИЕ

 

   Введение………………………………………………………………….............

   Расчетно-проектировочная  часть……………………….....................................

   1.Расчет механизма газораспределения  дизельного двигателя……………….

   1.1 Основные размеры проходных  сечений в горловине и клапане………….

   1.2 Основные размеры впускного  кулачка……………………………………..

   1.3 Профилирование безударного  кулачка с роликовым толкателем………...

   2.Расчет пружины клапана………………………………………………………

   3.Расчет распределительного  вала………………………………………………

   4.Расчет элементов системы  смазки…………………………………………….

   4.1 Расчет масляного насоса……………………………………………………..

   4.2 Расчет центрифуги……………………………………………………………

   4.3 Расчет масляного радиатора…………………………………………………

   5.Расчет шатунного подшипника………………………………………………..

   6.Расчет коренного подшипника…………………………………………………

   Список использованных источников…………………………………………….

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Спроектирован двигатель - четырехтактный, схема V – 6. Рассчитан ГРМ, система смазки. Исходные данные взяты из курсовых работ по «Теории ДВС» и «Динамики и Прочности ДВС».

Прототип – Двигатель ЯМЗ – 236.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет газораспределительного механизма

Расчет  газораспределения

Из  теплового расчета имеем: диаметр цилиндра D=132,5 мм, площадь поршня F_П=150,66см², частота вращения при номинальной мощности n_N=2100 об/мин, угловая частота вращения коленчатого вала ω=219,905 рад/с, радиальная частота вращения распределительного вала ω_к=ω/2=219,905/2=109,95 рад/с, средняя скорость поршня v_п.ср=9,7 м/с, скорость смеси в проходном сечении седла клапана при его максимальном подъеме ω_вп=70 м/c.

Механизм  газораспределения верхнеклапанный (1 впускной, 1 выпускной) с нижним расположением распределительного вала.

Основные  размеры проходных сечений в  горловинах и клапанах

Площадь проходного сечения в клапане, исходя из условия неразрывности  потока несжимаемого газа по условной средней  скорости в сечении седла при  максимальном подъёме клапана на режиме номинального числа оборотов, не должна быть ниже значения

 см² ;

Диаметр горловины  клапана:

,

где F_гор = 1,12F_кл = 1,12·20,87717 = 23,38243 см² – площадь проходного сечения горловины клапана.

Из условия возможного расположения клапанов в головке  при верхнем их расположении диаметр  головки не должен превышать d_гор = (0,38...0,42)D.

d_гор = 0,38·132,5 = 52,63 мм

Окончательно принимаем d_гор = 53 мм

 

Максимальная  высота подъема клапана при угле фаски α=45^˚:

 мм

Основные  размеры кулачков для впускных клапанов

Радиус  начальной окружности кулачка принимаем  r₀=25 мм.

Максимальный  подъем толкателя:

h_т.max=h_кл.max∙ l_т/ l_кл = 15,48896∙33/55= 9,293378 мм

 

где l_т=33 мм и l_кл=55 мм – расстояния от опоры до кулачка и клапана, принятые по конструктивным соображениям.

 

Профилирование безударного кулачка с роликовым толкателем

Продолжительность участка сбега кулачка, соответствующего выбору зазора (ΔS) на участках набегания и сбега кулачка:

где ΔS=0,25 мм – величина зазора, включающего в себя температурный зазор и упругие   деформации механизма газораспределения; ω^’ _ток=(0,008 – 0,022) мм/град – скорость толкателя при набегании, принята ω^’ _ток=0,02 мм/град.

В соответствии с принятыми фазами газораспределения устанавливается  угловая продолжительность каждого  участка ускорений при соблюдении требований закона ускорений безударного  кулачка Курца:

участок положительных ускорений – Ф₁=23^˚30’=0,410152 рад,

первый  участок отрицательных ускорений  – Ф₂=4^˚= 0,069813 рад,

второй  участок отрицательных ускорений  – Ф₃=37^˚=0,645772 рад.

Проверка  принятых величин:

Ф₁+Ф₂+Ф₃-π· φ_ρ0/180=0;

0,410152+0,069813+0,645772-3,14159∙64,5/180=0;

Ф₂/Ф₃=0,069813/0,645772=0,108 – находится в допустимых пределах (0,1…0,25);

(Ф₂+Ф₃)/Ф₁=(0,069813+0,645772)/0,410152=1,745 – находится в допустимых пределах (1,5…3,0).

Определение вспомогательных величин и коэффициентов  закона движения толкателя по формулам (16,24 – 16,26) рекомендации [1]:

z=5/8;

k₁=8·z·(Ф₂/π)²=8·5/8·(0,069813/3,1415926)²=0,002469;

k₂=Ф²₃·(5+z)/6=0,645772²·(5+5/8)/6=0,390957;

k₃=Ф₃·(4+2·z)/3=0,645772·(4+10/8)/3=1,130101;

K₁=k₁+k₂+k₃·Ф₂=0,002469+0,390957+1,130101·0,069813=0,472322;

K₂=k₃+4·z·(Ф₂/π)=1,130101+4·5/8·(0,069813/3,1415926)=1,185656;

с₁₁=( K₁·ω_ток^’’+ K₂·hтmax)/(2· K₁+ K₂·Ф₁)=( 0,472322·1,145916+1,185656·9,293378):

:(2·0,472322+1,185656·0,410152)= 8,078582,

где ω_ток^’’= ω_ток^’·180/π=0,02·180/3,1415926=1,145916;

с₁₂=(с₁₁- ω_ток^’’)·Ф₁/π=(8,078582-1,145916)· 0,410152/3,1415926=0,905097;

с₃₂=(2· с₁₁- ω_ток^’’)/K₂=(2·8,078582-1,145916)/ 1,185656=12,66071;

c₂₁=c₃₂·k₃=12,66071·1,130101=14,30788;

c₂₂=c₃₂·k₁=12,66071·0,002469=0,031259;

с₃₃= c₃₂·k₂=12,66071·0,390957=4,949793;

с₃₁=с₃₂·(1-z)/6·Ф²₃=12,66071·(1-5/8)/6·0,645772 ²=1,897497.

Проверка  вычисленных значений коэффициентов  по формулам (16,23) рекомендации [1]: условия  равенства перемещений:

с₁₁·Ф₁+с₂₁·Ф₂+с₂₂+с₃₃-h_тmax=0;

       8,078582·0,410152 +14,30788·0,069813 +0,020755+4,949793-9,293378=-0,000003277;

с₃₁·Ф₃⁴-с₃₂· Ф₃²+с₃₃=0;

       1,897497·0,645772 ⁴-12,66071·0,645772 ²+4,949793=0,000007306;

условие равенства скоростей:

с₁₁-с₁₂·π/Ф₁- ω_ток^’’=0;

       8,078582-0,905097/0,410152·3,1415926-1,145916=0;

с₂₁+4·с₃₁·Ф₃³-2·с₃₂·Ф₃=0;

       14,30788+4·1,897497·0,645772 ³-2·12,66071·0,645772 =0,0000221;

с₁₁+с₁₂·π/Ф₁-с₂₁-с₂₂· π/2·Ф₂=0;

8,078582+0,905097/0,410152·3,1415926-14,30788-0,031259·3,1415926/2·

       ·0,069813 =0,0000299; 

условия равенства ускорений:

с₂₂·(π/2·Ф₂)²+12·с₃₁·Ф₃²-2·с₃₂=0;

       0,031259·(3,1415926/2·0,069813)²+12·1,897497·0,645772 ²-2·12,66071=-0,000793857.

Полученные  результаты находятся в допустимых пределах, так как несовпадение перемещений  и скоростей в точках перехода одного участка в другой меньше 0,0001, а ускорений – меньше 0,001.

В приведенном ниже расчете безударных кулачков все текущие значения перемещений, скоростей и ускорений толкателя  подсчитываются с точностью до шестого  знака после запятой. Это требование необходимо в целях получения  реального закона движения толкателя  для безударных кулачков.

Выражения для пути, скорости и ускорения  толкателя при безударном кулачке  для различных участков профиля  кулачка приведены ниже.

 

 

Полученные значения перемещений, рассчитанные по вышеприведенным  формулам, сводим в таблицу.

Определяем скорость толкания:

где ω_к – угловая скорость вращения распределительного вала

 

 

 

Ускорение толкателя  определяем по следующим формулам:

Значения ускорения  толкателя, полученные по вышеперечисленным  формулам, сносим в таблицу.

Минимальный и максимальный радиусы кривизны безударного кулачка:

2. РАСЧЕТ  ПРУЖИНЫ КЛАПАНА

 

Из расчёта  газораспределения имеем: частоту  вращения n_p=0,5n_N=1050 об/мин и угловую скорость вращения ω_к=109,9525 рад/с распределительного вала; максимальную высоту подъема впускного клапана h_{кл max}=15,48896 мм; диаметр горловины впускного клапана

d_гор=53 мм; размеры кулачка:  r₀=25 мм,  r_к=24,75 мм; диаграммы подъема, скорости и ускорения толкателя (Рис2.1). Расположение клапанов верхнее с приводом от распределительного вала, размещенного в головке блока. Усилие от кулачка передается непосредственно на толкатель, имеющий плоскую поверхность соприкосновения с кулачком. Материал пружин – пружинная сталь, τ_-1=350 МПа, σ_в=1500 МПа.

 

 

Н,

где - коэффициент запаса;

кг = 397 г – суммарная масса клапанного механизма, - конструктивная масса.

Задаем  характеристику пружины линейную.

Задаем  предварительную деформацию пружины  мм.

Тогда полная деформация мм.

Жёсткость пружины:

кН/м.

Минимальная сила упругости пружины

Н.

Распределение усилий между  наружной и внутренней пружинами: