Автомобиль. Рабочие процессы и экологическая безопасность двигателя

МИНИСТЕРСТВО  ОБЩЕГО  И  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ   РФ

     СЕВЕРО   -   ЗАПАДНЫЙ      ЗАОЧНЫЙ       ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ      ИНСТИТУТ



                            КАФЕДРА   АВТОМОБИЛЬНОГО    ТРАНСПОРТА



     КУРСОВАЯ    РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ : РАБОЧИЕ           ПРОЦЕССЫ         И
                                            ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
                                           АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ


  ВЫПОЛНИЛ СТУДЕНТ     III    КУРСА ФАКУЛЬТЕТА    ЭМ и АП


  СПЕЦИАЛЬНОСТЬ  2401          ШИФР ____________



                                                                        =
  .   .                       =



  РУКОВОДИТЕЛЬ РАБОТЫ :                  = А.  Д.  ИЗОТОВ  =



                                                       г. ЗАПОЛЯРНЫЙ

                                                  1998 г.



1. ВведенИЕ                                              Стр.3
2.  ЗАДАНИЕ  НА  КУРСОВОЕ   ПРОЕКТИРОВАНИЕ   И   ВЫБОР   АНАЛОГА   ДВИГАТЕЛЯ
                                                              Стр.4.
3.                ТЕПЛОВОЙ                 РАСЧЕТ                 ДВИГАТЕЛЯ.
            Стр.5
1  ПРОЦЕСС ВПУСКА                                             Стр.6
2  ПРОЦЕСС   СЖАТИЯ                                            Стр.6
3  ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ                                            Стр.6
4  ПРОЦЕСС РАСШИРЕНИЯ                                     Стр.7
5  ИНДИКАТОРНЫЕ  ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ.    Стр.7
6  ЭФФЕКТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ .                     Стр.8
7  ПОСТРОЕНИЕ  ИНДИКАТОРНОЙ   ДИАГРАММЫ.                  Стр.9
4. ДИНАМИЧЕСКИЙ   РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ.                            Стр.10
1  КИНЕМАТИКА КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА.             Стр.10
2  ПОСТРОЕНИЕ РАЗВЕРНУТОЙ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ.   Стр. 12
3  РАСЧЕТ РАДИАЛЬНОЙ (N) , НОРМАЛЬНОЙ (Z) И ТАНГЕНЦИАЛЬНОЙ  СИЛ  ДЛЯ  ОДНОГО
  ЦИЛИНДРА.                                         Стр.13
4  ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНЫХ НАБЕГАЮЩИХ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ СИЛ И
СУММАРНОГО НАБЕГАЮЩЕГО КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА.           Стр.17
5. ВЫВОДЫ.                                                     Стр.18
5. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.                                     Стр.19



     1. ВВЕДЕНИЕ .
      На наземном транспорте наибольшее распространение  получили  двигатели
внутреннего  сгорания.  Эти  двигатели  отличаются  компактностью,   высокой
экономичностью,  долговечностью  и  применяются  во всех отраслях  народного
хозяйства.
      В настоящее время особое  внимание  уделяется  уменьшению  токсичности
выбрасываемых в атмосферу вредных веществ  и  снижению  уровня  шума  работы
двигателей .
      Специфика технологии производства двигателей и повышение требований  к
качеству двигателей при возрастающем объеме  их  производства  ,  обусловили
необходимость  создания  специализированных  моторных  заводов  .   Успешное
применение двигателей внутреннего сгорания , разработка опытных  конструкций
и  повышение  мощностных  и  экономических  показателей  стали  возможны   в
значительной  мере  благодаря  исследованиям  и  разработке  теории  рабочих
процессов в двигателях внутреннего сгорания .
      Выполнение  задач  по   производству   и   эксплуатации   транспортных
двигателей  требует  от  специалистов  глубоких  знаний  рабочего   процесса
двигателей  ,  знания  их  конструкций  и  расчета  двигателей   внутреннего
сгорания .
      Рассмотрение отдельных процессов в двигателях и  их  расчет  позволяют
определить предполагаемые показатели цикла , мощность и  экономичность  ,  а
также давление газов , действующих в надпоршневом пространстве цилиндра ,  в
зависимости от угла поворота коленчатого вала  .  По  данным  расчета  можно
установить основные размеры двигателя (диметр цилиндра  и  ход  поршня  )  и
проверить на прочность его основные детали .



 2. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ .
  По  заданным  параметрам  двигателя  произвести  тепловой  расчет  ,   по
результатам расчета построить индикаторную диаграмму ,  определить  основные
параметры поршня  и  кривошипа  .  Разобрать  динамику  кривошипно-шатунного
механизма определить радиальные , тангенциальные ,  нормальные  и  суммарные
набегающие силы действующие  на  кривошипно-шатунный  механизм  .  Построить
график средних крутящих моментов .
  Прототипом двигателя по заданным параметрам может служить двигатель  ЗИЛ-
164 .

ТАБЛИЦА 1. Параметры двигателя .
|Номиналь|Число    |Расположе|Тип      |Частота  |Степень  |Коэффицие|
|ная     |цилиндров|ние      |двигателя|вращения |сжатия . |нт       |
|мощность|         |цилиндров|.        |К.В.     |         |избытка  |
|КВт.    |         |.        |         |         |         |воздух   |
|90      |6        |Рядное . |Карбюрато|5400     |8,.2     |0,95     |
|        |         |         |р.       |         |         |         |



     3. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ .
      При проведении теплового расчета необходимо правильно выбрать исходные
данные и опытные коэффициенты , входящие в  некоторые  формулы  .  При  этом
нужно учитывать скоростной  режим  и  другие  показатели  ,  характеризующие
условия работы двигателя .

ТОПЛИВО :
Степень  сжатия    (  =  8,2  .  Допустимо  использование  бензина  АИ-93  (
октановое число = 81(90 ) .  Элементарный  состав  жидкого  топлива  принято
выражать в единицах массы . Например  в  одном  килограмме  содержится  С  =
0,855 , Н = 0,145 , где От - кислород ; С- углерод ; Н - водород . Для  1кг.
жидкого топлива , состоящего из долей углерода , водорода ,  и  кислорода  ,
при отсутствии серы можно записать :   С+Н+От = 1 кг .

ПAРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ТЕЛА:
Определение  теоретически  необходимого  количества   воздуха   при   полном
сгорании жидкого топлива . Наименьшее  количество  кислорода  Оо  ,  которое
необходимо подвести извне к топливу для полного его окисления  ,  называется
теоретически необходимым количеством кислорода .  В  двигателях  внутреннего
сгорания необходимый для сгорания кислород содержится в  воздухе  ,  который
вводят в цилиндр во время впуска . Зная , что кислорода в воздухе  по  массе
0,23% , а по объему 0,208% ,  получим  теоретически  необходимое  количество
воздуха для сгорания 1кг топлива :
                      [pic] кг.
                     [pic] кмоль.
Действительное количество воздуха , участвующего в сгорании  1  кг.  топлива
при (=0,9 :  (lo = 0.9*14.957 =  13.461 кг ; (Lo = 0,9 *  0,516  =  0,464  .
При молекулярной массе паров топлива (т  =  115  кмоль  ,  найдем  суммарное
количество свежей смеси :
М1 = 1/ (т + (Lo = 1/115+0,464 = 0,473 кмоль.
При неполном сгорании топлива ( ((1 ) продукты сгорания  представляют  собой
смесь окиси углерода (СО) , углекислого газа (СО2) , водяного пара  (Н2О)  ,
свободного водорода (Н2) , и азота (N2) . Количество отдельных  составляющих
продуктов  сгорания  и  их  сумма  при   К=0,47  (постоянная  зависящая   от
отношения количества водорода к окиси углерода ,  содержащихся  в  продуктах
сгорания).:
Мсо =  2*0,21*[(1-()/(1+K)]*Lo = 0,42*(0,1/1,47)*0,516 = 0,0147 кмоль.
МСО2 = С/12- Мсо = 0,855/12-0,0147 = 0,0565 кмоль.
МН2 = К* Мсо = 0,47*0,0147 = 0,00692 кмоль.
МН2О = Н/2 - МН2 = 0,145/2-0,00692 = 0,06558 кмоль.
МN2 = 0,792*(Lo = 0,792*0,9*0,516 = 0,368 кмоль.

Суммарное количество продуктов сгорания :
        М2 = 0,0147+0,0565+0,00692+0,06558+0,368 = 0,5117 кмоль.
Проверка : М2  =  С/12+Н/2+0,792*(Lo  =  0,855/12+0,145/2+0,792*0,9*0,516  =
0,5117 .
Давление и температура окружающей среды : Pk=Po=0.1 (МПа) и Tk=To=  293  (К)
, а приращение температуры в  процессе  подогрева  заряда   (Т  =  20о  С  .
Температура остаточных газов : Тr =  1030o К . Давление остаточных газов  на
номинальном режиме определим по формуле : PrN = 1.16*Po = 1,16*0,1  =  0,116
(МПа) .
[pic] , где
РrN - давление остаточных  газов  на  номинальном  режиме  ,  nN  -  частота
вращения коленчатого вала на номинальном режиме равное 5400  об/мин.  Отсюда
получим :
Рr=Р0((    1,035+    Ар(10-8    (n2)=    0,1((1,035+0,42867(10-8(54002)    =
0,1((1,035+0,125)=0,116 (Мпа)

     1  ПРОЦЕСС ВПУСКА .

      Температура подогрева свежего заряда (Т  с  целью  получения  хорошего
наполнения двигателя на номинальном скоростном режиме принимается  (ТN  =10о
С .
Тогда :
[pic]
(Т = Ат ( (110-0,0125(n) = 0,23533((110-0,0125(5400)= 10о С .
Плотность заряда на впуске будет : [pic] ,
где Р0 =0,1 (Мпа) ; Т0 = 293 (К) ; В - удельная  газовая  постоянная  равная
287 (Дж./кг*град.) ( (0 = ( 0,1*106)/(287*293) = 1,189 (кг/м3).
      Потери давления на впуске (Ра , в соответствии со  скоростным  режимом
двигателя
(примем ((2+(вп)= 3,5 , где (  -  коэффициент  затухания  скорости  движения
заряда в рассматриваемом сечении  цилиндра  ,  (вп  -  коэффициент  впускной
системы ) ,
(Ра = ((2+(вп)* Аn2*n2*((k /2*10-6) , где Аn = (вп/ nN , где (вп  -  средняя
скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной  системы  ((вп  =  95
м/с) , отсюда Аn= 95/5400 = 0,0176 . : (k = (0 = 1,189 ( кг/м3)  .(   (Ра  =
(3,5(  0,1762(54002(1,189(10-6)/2  =  (3,5(0,0003094(29160000(1,189(10-6)  =
0,0107 (Мпа).
Тогда давление в конце впуска составит : Ра = Р0  -  (Ра  =  0,1-  0,0107  =
0,0893 (Мпа).
Коэффициент остаточных газов :
[pic] , при Тк=293 К ; (Т = 10 С ; Рr = 0,116 (Мпа) ; Тr = 1000 K ;
 Pa= 0.0893 (Мпа);( = 8,2 , получим : (r =  (293+10)/1000*0,116/(8,2*0,0893-
0,116) =0,057.

Коэффициент наполнения :[pic] (К).

     2  ПРОЦЕСС СЖАТИЯ.

      Учитывая характерные значения политропы сжатия для заданных параметров
двигателя примем средний показатель политропы n= 1,37  .  Давление  в  конце
сжатия:
Рс = Ра ((n = 0.0893( 8.21.37 =  1,595 (Мпа). Температура в конце  сжатия  :
Тс = Та(((n-1) = 340,6(8,20,37 = 741,918( 742 (К).
      Средняя молярная теплоемкость в  конце  сжатия  (  без  учета  влияния
остаточных газов): mcv’ = 20,16+1,74(10-3(Тс = 20,16+1,74(10-3(742  =  21,45
(Кдж/кмоль(град.)
Число молей остаточных  газов  :  Мr  =  (((r(L0  =  0,95(0,057(0,516=0,0279
(кмоль).
Число молей газов в конце сжатия до  сгорания:  Мс=  М1+Мr  =  0,473+0,0279=
0,5(кмоль)
 3  ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ .

  Средняя  молярная  теплоемкость  при  постоянном  объеме  для   продуктов
сгорания жидкого топлива в карбюраторном двигателе при  (  ((1)  :  mcв’’  =
(18,4+2,6(()+(15,5+13,8(()(10-4(Тz= 20,87+28,61(10-4(Тz  =  20,87+0,00286(Тz
(Кдж/кмоль(К).
  Определим  количество  молей  газов  после  сгорания  :  Мz  =  M2+Mr   =
0,5117+0,0279  =  0,5396  (кмоля)  .  Расчетный  коэффициент   молекулярного
изменения рабочей смеси находится по формуле : ( = Мz / Mc  =  0,5397/0,5  =
1,08 .
  Примем коэффициент использования теплоты (z  =  0,8  ,  тогда  количество
теплоты , передаваемой на участке lz  при сгорании топлива в 1  кг.  :  Q  =
(z((Hu-(QH) , где Hu - низшая теплотворная способность топлива равная  42700
(Кдж/кг)., (QH  =119950((1-()(  L0  -  количество  теплоты  ,  потерянное  в
следствии химической неполноты сгорания :
(QH = 119950((1-0,95) (0,516 = 3095 (Кдж/кг) , отсюда  Q =  0,8((42700-3095)
=31684  (Кдж/кг).  Определим  температуру  в  конце  сгорания  из  уравнения
сгорания для карбюраторного двигателя (((1) :
                             [pic]  , тогда получим :
                                 1,08(20,87+0,00286*Тz)*Tz                 =
36636/(0,95*0,516*(1+0,057))+21,45*742
                  22,4Тz +0,003Тz2 = 86622     (      22,4 Тz +0,003  Тz2  -
86622 = 0
[pic]
  Максимальное давление в конце процесса  сгорания  теоретическое  :  Рz  =
Pc*(*Tz  /Tc  =  1,595*1,08*2810/742  =   6,524   (Мпа)   .   Действительное
максимальное  давление  в  конце  процесса  сгорания  :  Рzд  =  0,85*Рz   =
0,85*6,524 =5,545 (МПа) . Степень повышения  давления  :  (  =  Рz  /  Рс  =
6,524/1,595 = 4,09

4  ПРОЦЕСС РАСШИРЕНИЯ .

  С  учетом  характерных  значений  показателя  политропы  расширения   для
заданных  параметров   двигателя   примем   средний   показатель   политропы
расширения n2 = 1,25
Давление и температура в конце процесса расширения :
[pic]6,524/13,876=0,4701(МПа).[pic]2810/1,7=1653 К
Проверка ранее принятой температуры остаточных газов :
[pic]1653/ 1,6 =  1037 К . Погрешность составит :
(= 100*(1037-1030)/1030 = 0,68% , эта температура удовлетворяет  условия  ((
1,7 .

 5  ИНДИКАТОРНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ЦИКЛА .

  Теоретическое среднее индикаторное давление определенное по формуле :
[pic]=1,163 (МПа) . Для определения среднего индикаторного  давления  примем
коэффициент полноты индикаторной диаграммы равным (и = 0,96 , тогда  среднее
индикаторное давление получим : рi = 0,96* рi’ = 0,96*1,163 = 1,116 (МПа)  .

Индикаторный  К.П.Д.  :   (i  =  pi  l0  (  /  (QH  (0   (v   )   =   (1,116
*14,957*0,9)/(42,7*1,189*0,763) = 0,388 , Qн = 42,7 МДж/кг.
Индикаторный  удельный  расход  топлива  :  gi  =   3600/   (QH   (i   )   =
3600/(42,7*0,388) =217 г/КВт ч.

 6  Эффективные показатели двигателя .

  При средней скорости поршня Сm = 15 м/с. , при ходе поршня S=  75  мм.  и
частотой вращения коленчатого вала  двигателя n=5400  об/мин.  ,  рассчитаем
среднее давление механических потерь : Рм = А+В* Сm  , где коэффициенты А  и
В определяются соотношением S/D =0,75(1 , тогда А=0,0395  ,  В  =  0,0113  ,
отсюда Рм = 0,0395+0,0113*15 =0,209 МПа.
  Рассчитаем среднее  эффективное давление : ре = рi -  pм  =  1,116-0,209=
0,907 МПа.
Механический К.П.Д. составит : (м = ре / рi = 0,907/ 1,116 = 0 ,812
Эффективный К.П.Д. и эффективный удельный расход топлива :
(е=  (i (м = 0,388*0,812 = 0,315   ;  ge = 3600/(QH (е) =  3600/(42,7*0,315)
= 268 г/КВт ч
  Основные параметры цилиндра и двигателя.
1. Литраж двигателя : Vл = 30(( Nе / (ре n) = 30*4*90/(0,907*5400)  =  2,205
  л.
2. Рабочий объем цилиндра : Vh = Vл / i = 2,205 / 6 = 0,368 л.
3. Диаметр цилиндра : D = 2(103(( Vh((S)  =  2*10^3*(0,368/(3,14*75))^(0,5)=
  2*103*0,0395 = 79,05 мм.( 80 мм.
4. Окончательно приняв S = 75 мм. и D = 80мм. объем двигателя составит :  Vл
  = (D2Si / (4*106) = (3,14*6400*75*6)/(4000000)= 2,26 л.
5. Площадь поршня : Fп = (D2 / 4 = 20096/4 = 5024 мм2 = 50,24 (см2).
6.  Эффективная  мощность  двигателя  :   Nе   =   ре   Vл   n   /   30(   =
  (0,907*2,26*5400)/(30*4) = 92,24 (КВт.).
7.  Эффективный  крутящий  момент  :   Ме   =   (3*104   /   ()(Ne   /n)   =
  (30000/3,14)*(92,24/5400) = 163,2 (н(м)
8.  Часовой  расход  топлива  :  Gт  =  Ne  (ge  (10-3  =  92,24(268(10-3  =
  92,24*268*10^(-3)=24,72 .
9.   Удельная   поршневая   мощность   :   Nn   =   4(    Ne    /i(((D2    =
  (4*92,24)/(6*3,14*80*80) =30,6

 7  ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ ДВИГАТЕЛЯ .

  Индикаторную диаграмму строим для номинального режима  двигателя  ,  т.е.
при Ne=92,24 кВт. И n=5400 об/мин.
Масштабы диаграммы :масштаб хода поршня 1 мм. ; масштаб давлений 0,05 МПа  в
мм.
Величины соответствующие рабочему объему цилиндра и объему  камеры  сгорания
:
АВ = S/Ms = 75/1,0 =75 мм. ; ОА = АВ / ((-1) = 75/(8,2-1) = 10,4 мм.
Максимальная высота диаграммы точка Z :  рz / Mp = 6,524/0,05 = 130,48 мм.
Ординаты характерных точек :
ра / Мр = 0,0893/0,05 = 1,786 мм. ; рс / Мр = 1,595/0,05 = 31,9 мм.  ; рв  /
Мр = 0,4701/0,05 = 9,402 мм. : рr / Мр = 0,116/0,05 = 2,32 мм. ; р0 /  Мр  =
0,1/0,05 = 2 мм.


  Построение политроп сжатия и расширения аналитическим методом :
1.  Политропа  сжатия  :  Рх  =  Ра  (Vа  Vх  )n1  .  Отсюда  Рх  /   Мр   =
  (Ра/Мр)(ОВ/ОХ)n1 мм. , где ОВ= ОА+АВ= 75+10,4 = 85,4 мм. ; n1 = 1,377 .

ТАБЛИЦА 2. Данные политропы сжатия :


[pic]

ТАБЛИЦА 3. Данные политропы расширения .:
Рх / Мр = Рв (Vв /Vх)n2  , отсюда Рх / Мр = (рв/Мр)(ОВ/ОХ)n2 , где ОВ=  85,4
; n2 =1.25

[pic]

[pic]
Рис.1. Индикаторная диаграмма.



 4. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ .

  Кинематика кривошипно-шатунного механизма .
Sn = (R+()- ( R cos.(+(cos.()= R[(1+1/()-( cos.(+1/( cos.()] , где ( =R /  (
, тогда Sn = R[(1+ (/4)-( cos.(+ (/4 cos.2()] , если (=180о то Sn=S  -  ходу
поршня , тогда : 75 = R[(1+(/4)-(-1+(/4)]  ; 75 = R[1.0625+0.9375]  ;  75  =
2R  (  R = 75/2 = 37.5 мм.=0,0375 м.
(=R/Lш  ( Lш = R/(= 37,5/0,25 = 150 мм.=15 см. т.к. (= 0,25
Находим  скорость  поршня   и  ускорение  в  зависимости  от  угла  поворота
кривошипа :
Vп = dSn/dt = R(( sin( + (/2sin2() ,  jn = d2Sn/dt = R(2(cos( + (cos2() ,
Угловую скорость найдем по формуле : ( = (n/30 = 3,14*5400/30 = 565,2  рад/с
.

ТАБЛИЦА 4.. Числовые данные определяющие соотношения :
1- ( sin( + (/2sin2() ; 2- (cos( + (cos2()
[pic]

Подставив  эти  значения  в  формулы  скорости  и  ускорения   и   подсчитав
результаты занесем их в таблицу 5.

ТАБЛИЦА 5. Скорость поршня при различных углах поворота кривошипа.(м/с)

|(   |0   |30  |60  |90  |120 |150 |180 |210 |240 |270 |300 |330 |
|Vп  |0   |12,8|20,6|21,2|16,0|8,31|0   |-8,3|-16,|-21,|-20,|-12,|
|    |    |9   |5   |    |6   |    |    |1   |06  |2   |65  |89  |
|(   |360 |390 |420 |450 |480 |510 |540 |570 |600 |630 |660 |690 |
|Vп  |0   |12,8|20,6|21,2|16,0|8,31|0   |-8,3|-16,|-21,|-20,|-12,|
|    |    |9   |5   |    |6   |    |    |1   |06  |2   |65  |89  |

ТАБЛИЦА 6. Ускорение поршня при различных углах поворота кривошипа .

|(   |0   |30  |60  |90  |120 |150 |180 |210 |240 |270 |300 |330 |
|jп  |1497|1187|4492|-299|-748|-887|-898|-887|-748|-299|4492|1187|
|    |4   |2   |    |5   |7   |7   |5   |7   |7   |5   |    |2   |
|(   |360 |390 |420 |450 |480 |510 |540 |570 |600 |630 |660 |690 |
|jп  |1497|1187|4492|-299|-748|-887|-898|-887|-748|-299|4492|1187|
|    |4   |2   |    |5   |7   |7   |5   |7   |7   |5   |    |2   |



[pic]
Рис.2 График зависимости скорости поршня от угла поворота кривошипа .

[pic]Рис. 3 График зависимости ускорения поршня от угла  поворота  кривошипа
.
     2  ПОСТРОЕНИЕ РАЗВЕРНУТОЙ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ.

      Отрезок ОО1 составит :  ОО1= R(/2 = 0,25*3,75/2 = 0,47  (см).  Отрезок
АС :
АС = mj (2 R(1+() = 0,5 Рz = 0,5*6,524 = 3,262 (МПа) ;  Рх  =  3,262/0,05  =
65,24 мм.
Отсюда можно выразить массу движущихся частей :
      [pic]
      Рассчитаем отрезки BD и EF :
BD = - mj (2 R(1-() = - 0,000218*319451*0,0375*(1-0,25) = -1,959 (МПа) .
EF = -3 mj (2 R( = -3*0,000218*319451*0,0375*0,25 = -1,959 (МПа ). ( BD= EF


[pic]
Рис.4 Развернутая индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя.

Силы инерции рассчитаем по формуле : Рj = - mj (2 R(cos( + (cos2()



ТАБЛИЦА 7.  Силы инерции .
|(   |0   |30  |60  |90  |120  |150  |180 |210  |240  |270 |300 |330 |
|Рj  |-3,2|-2.5|-0,9|0,65|1,625|1,927|1,95|1,927|1,625|0,65|-0,9|-2,5|
|    |5   |8   |8   |    |     |     |    |     |     |    |8   |8   |
|(   |360 |390 |420 |450 |480  |510  |540 |570  |600  |630 |660 |690 |
|Pj  |-3,2|-2,5|-0,9|0,65|1,625|1,927|1,95|1,927|1,625|0,65|-0,9|-2,5|
|    |5   |8   |8   |    |     |     |    |     |     |    |8   |8   |


Расчет радиальной , нормальной и тангенциальной сил для одного цилиндра :
Определение движущей силы , где Р0 = 0,1 МПа , Рдв =  Рr +Pj - P0 ,  где  Рr
- сила давления газов на поршень , определяется  по  индикаторной  диаграмме
теплового расчета .  Все  значения  движущей  силы  в  зависимости  от  угла
поворота приведены в таблице 8. Зная движущую силу  определим  радиальную  ,
нормальную и тангенциальную силы :
 N= Рдв*tg(   ;  Z = Рдв * cos((+()/cos(   ; T = Рдв * sin((+()/cos(



ТАБЛИЦА 8. Составляющие силы .

 [pic]
[pic]

По результатам расчетов построим графики радиальной N (рис.5)  ,  нормальной
(рис.6) , и тангенциальной (рис.7)   сил  в  зависимости  от  угла  поворота
кривошипа .

[pic]
Рис.5 График радиальной силы N в зависимости от угла поворота кривошипа .


[pic]
Рис 6. График зависимости нормальной силы от угла поворота кривошипа.


[pic]
Рис.7.  График тангенциальной силы в зависимости от угла поворота кривошипа

     4  ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНЫХ НАБЕГАЮЩИХ  ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ  СИЛ  И  СУММАРНОГО
        НАБЕГАЮЩЕГО КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА .

      Алгебраическая сумма касательных сил , передаваемых от всех предыдущих
по расположению цилиндров , начиная  со  стороны  ,  противоположной  фланцу
отбора мощности , называется набегающей касательной силой на этой шейке .  В
таблице 10 собраны тангенциальные силы для каждого цилиндра  в  соответствии
с работой двигателя и определена суммарная  набегающая  тангенциальная  сила
на каждом последующем цилиндре .
      Суммарный набегающий крутящий момент будет : ( Мкр = ( (( Тi) Fп  R  ,
где Fп - площадь поршня : Fп =  0,005  м2  ,  ;  R=  0,0375  м  .  -  радиус
кривошипа . Порядок работы поршней в шести цилиндровом рядном двигателе : 1-
4-2-6-3-5 .
Формула перевода крутящего момента : Мкр =98100* Fп R



[pic]
[pic]
[pic]
Рис. 8. График среднего крутящего момента в  зависимости  от  угла  поворота
кривошипа.

Определим средний крутящий момент : Мкр.ср = ( Мmax + Mmin)/2
Мкр.ср = (609,94+162,2)/2 = 386 н( м .


      5. ВЫВОДЫ.
      В результате проделанной работы были рассчитаны индикаторные параметры
рабочего  цикла  двигателя  ,  по  результатам   расчетов   была   построена
индикаторная диаграмма тепловых характеристик.
      Расчеты динамических показателей дали размеры поршня , в частности его
диаметр и ход , радиус кривошипа , были построены графики  составляющих  сил
, а  также  график  суммарных  набегающих  тангенциальных  сил  и  суммарных
набегающих крутящих моментов.
      Шестицилиндровые  рядные  двигатели  полностью  сбалансированы  и   не
требуют дополнительных мер балансировки .



      6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. КОЛЧИН А. И. ДЕМИДОВ В. П. РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЬНЫХ И ТРАКТОРНЫХ  ДВИГАТЕЛЕЙ.
М.: Высшая школа, 1980г.;
2.  АРХАНГЕЛЬСКИЙ   В.   М.   и   другие.   АВТОМОБИЛЬНЫЕ   ДВИГАТЕЛИ.   М.:
Машиностроение, 1967г.;
3. ИЗОТОВ А. Д. Лекции по  дисциплине:  «Рабочие  процессы  и  экологическая
безопасность автомобильных двигателей» . Заполярный, 1997г..