Работы по тракторам и автомобилям.
Тема 1. Основы теории и расчёта автотракторных двигателей.
Для студентов очного и заочного
Обучения специальности С. 03.01.00 и слушателей ФПК.
МИНСК 2001 г.
Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании методической комиссии агромеханического факультета и рекомендованы к изданию на ротапринте БАТУ.
Протокол № 2 от 24 октября 2001 г.
Cоставители: к.т.н., проф. Мащенский А.А.
К.т.н., проф. Синкевич П.Н.
К.т.н., доц. Cолонский М.А.
Ассистент Поздняков Н.А.
Н.с. УП “БелНИИМСХ” Гришков А.В.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ................................................................................................... 4
Общие методические указания...................................................................... 5
1. Выбор основных параметров двигателя.................................................. 6
1.1. Выбор отношения радиуса кривошипа к длине шатуна...................... 6
1.2. Выбор размеров и числа цилиндров..................................................... 7
1.3. Выбор камеры сгорания, коэффициента избытка
воздуха и степени сжатия....................................................................... 10
1.4. Обоснование необходимости наддува и определение его давления.... 10
2. Определение параметров рабочего цикла дизеля................................... 11
2.1. Расчет индикаторных параметров четырехтактного дизеля................ 11
2.2. Построение и анализ индикаторной диаграммы.................................. 15
2.3. Определение основных размеров двигателя, показателей
топливной экономичности и КПД.......................................................... 17
2.4. Анализ результатов теплового расчета................................................. 18
3. Определение параметров рабочего цикла
карбюраторного двигателя.................................................................... 19
3.1 Особенности теплового расчета четырехтактного
бензинового двигателя............................................................................ 19
3.2. Построение и анализ индикаторной диаграммы.................................. 21
3.3. Особенности теплового расчета двигателя,
работающего на газообразном топливе................................................ 23
4. Построение теоретических характеристик двигателя.............................. 25
4.1. Общие методические указания............................................................... 25
4.2. Теоретическая регуляторная характеристика дизеля........................... 25
4.3. Теоретическая скоростная характеристика двигателя
с искровым зажиганием.......................................................................... 25
5. Динамический расчет двигателя............................................................... 32
5.1. Определение сил, действующих на поршень
и поршневой палец................................................................................. 32
5.2. Определение сил, действующих на шатунную
шейку коленчатого вала......................................................................... 38
5.3. Расчет момента инерции и параметров маховика................................. 40
ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................................. 45
ЛИТЕРАТУРА............................................................................................... 55
ВВЕДЕНИЕ
Автотракторные двигатели – сложные технические устройства. В результате длительного периода развития они в настоящее время обладают достаточно высокой степенью совершенства и приемлемыми мощностными и экономическими показателями, а также достаточно надежны в работе. Однако, необходимость повышения эффективности использования тракторов, автомобилей и других мобильных энергетических средств требует дальнейшего совершенствования как самих машин, так и их силовых установок.
Особенности конструкций автомобильных и тракторных двигателей и тенденции их развития полностью определяются требованиями к автомобилям и тракторам в соответствии с потребностями народного хозяйства страны. Кроме того, машины должны быть конкурентоспособными на мировом рынке.
Тракторы, автомобили и самоходные сельскохозяйственные машины используются для выполнения различных операций в течении года. Эти различия определяют особые требования к типам силовых установок, их ресурсу, экономичности и экологической безопасности. Поэтому важное значение имеют вопросы правильной организации эксплуатации автотракторных двигателей, при которой будут достигнуты вышеуказанные требования. Инженер-механик сельскохозяйственного производства должен владеть вопросами теории автотракторных двигателей, без которых невозможно дальнейшее изучение предметов эксплуатации, диагностики и ремонта сложной сельскохозяйственной техники. Целью курсовой работы является систематизация и закрепление знаний по основным разделам дисциплины «Основы теории автомобильных и тракторных двигателей».
Общие методические указания
Целью теплового и динамического расчетов двигателя является определение основных размеров двигателя, индикаторных параметров рабочего цикла, КПД и экономичности, сил и моментов, нагружающих детали кривошипно-шатунного механизма и определение требуемого момента инерции маховика, а также определение параметров внешней характеристики двигателя.
Исходными данными для выполнения расчетов двигателя являются:
- номинальная частота вращения коленчатого вала nн, мин-1;
- отношение хода поршня к диаметру цилиндра, S/D;
Номинальная мощность двигателя Neн указывается в задании и принимается равной мощности Nн, определенной по данным тягового расчета автомобиля или трактора в зависимости от массы, тягового усилия, скорости движения, условий движения, КПД трансмиссии и допускаемой степени загрузки двигателя.
Предварительно следует определить тип двигателя, руководствуясь следующими соображениями. Для тракторов предпочтителен дизельный двигатель с низкой частотой вращения, и как следствие - повышенным вращающим моментом. Для автомобилей грузоподъемностью до 3 т предпочтительны карбюраторные бензиновые или газовые двигатели; от 3 до 6 т можно использовать как карбюраторные, так и дизельные двигатели, а для автомобилей грузоподъемностью выше 6т предпочтительнее дизели. Для мини-тракторов тягового класса 0,2 и ниже обычно используются карбюраторные бензиновые двигатели.