Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тюменский Государственный Нефтегазовый Университет

Институт Транспорта

КАФЕДРА “АТХ”

Пояснительная записка

к курсовой работе на тему:

«Расчёт ДВС»

Выполнил:

Студент гр. АТХ-06-1 Постовалов М.А.

Проверил: Оганесян Г.Ф.

Тюмень 2009

оглавление

Задание на курсовую работу.. 3

АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР. 4

1 Обоснование исходных данных для расчета двигателя. 9

1.1 Обоснование мощности автомобильного двигателя. 9

1.2 Обоснование степени сжатия двигателя. 11

1.3 Обоснование числа цилиндров. 12

1.4 Обоснование способа смесеобразования. 12

1.5 Обоснование номинальной частоты вращения коленвала. 13

2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ. 15

2.1 Топливо. 15

2.2 Процесс впуска. 17

2.3 Процесс сжатия. 18

2.4 Процесс сгорания. 19

2.5 Процесс расширения. 21

2.6 Индикаторные параметры рабочего цикла. 22

2.7 Эффективные показатели двигателя. 22

2.8 Основные параметры цилиндра и двигателя. 23

2.9 Построение индикаторной диаграммы дизеля. 24

2.10 Тепловой баланс. 27

3 КИНЕМАТИКА.. 30

3.1 Выбор λ и длины шатуна L_Ш. 30

3.2 Перемещение поршня. 30

3.3 Скорость поршня. 32

3.4 Ускорение поршня. 33

4 ДИНАМИКА.. 36

4.1 Силы давления газов. 36

4.2 Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма. 37

4.3 Полные и удельные силы инерции. 38

4.4 Удельные суммарные силы, действующие в КШМ.. 39

4.5 Крутящие моменты.. 45

4.6 Силы, действующие на шатунные шейки коленчатого вала V-образного двигателя 47

5 РАСЧЁТ ВНЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИЗЕЛЯ.. 51

6 расчет поршня дизеля.. 54

7 расчет поршневого кольца дизеля.. 56

8 расчет топливного насоса высокого давления.. 59

9 расчет форсунки.. 61

заключение. 62

Список использованной литературы.. 65

задание на курсовую работу

Произвести расчет четырехтактного дизеля, предназначенного для грузового автомобиля. Дизель восьмицилиндровый с не разделенными камерами сгорания, объемно-пленочным смесеобразованием, частотой вращения коленчатого вала при максимальной мощности n = 2400 об/мин, мощностью Р = 260 л.с. и степенью сжатия e = 16. Расчет выполнить для дизеля с турбонаддувом. Прототипом двигателя служит ЯМЗ – 238.

АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

Открытое акционерное общество «Автодизель» (Ярославский моторный завод) – одно из старейших предприятий российского автомобилестроения. В 1920 – 50-е годы здесь был освоен выпуск первых в стране 3-12 тонных автомобилей, самосвалов, троллейбусов, автобусов, автомобильных дизельных двигателей.

С 1958 г. Ярославский моторный завод специализируется на разработке и производстве дизельных силовых агрегатов многоцелевого назначения и является признанным лидером отечественного двигателестроения.

Спектр применения двигателей ЯМЗ.

Ярославские двигатели устанавливаются более чем на 300 объектах, в том числе на:

§ автомобилях, магистральных автопоездах, самосвалах седельных тягачах, лесовозах, автокранах МАЗ, КрАЗ, УралАЗ, ЗИЛ;

§ карьерных самосвалах, скреперах, подземных автопоездах, трайлерах, аэродромных тягачах БелАЗ, МоАЗ;

§ промышленных и сельскохозяйственных тракторах, фронтальных погрузчиках ЧЗПТ, ХТЗ, «Кировского завода» (г. С. – Петербург), МоАЗ;

§ специальных транспортных машинах и специзделиях (МО РФ) МЗКТ, КЗКТ, ИЗТМ, БАЗ, Арзамасского и Курганского машзаводов;

§ зерно- и кормоуборочных комбайнах «Ростсельмаш», Красноярского завода;

§ экскаваторах, кранах, дорожных катках, автогрейдирах Воронежского, Ковровского, Костромского, Нижнее-Тагильского, Тверского экскаваторных заводов, Ивановского, Юргинского крановых заводов, Челябинского Рыбинского, Орловского заводов дорожных машин;

§ путевых железнодорожных машинах, автомотрисах Муромского, Калужского, Людиновского, Тихорецкого, Кировского машзаводов;

§ городских и пригородных автобусах АМАЗ, ЛАЗ, «Волжанин», МАРЗ, ЛИАЗ;

а также на дизель-электрических станциях, и агрегатах, компрессорных станциях, насосных, судовых установках; на снегоуборочной, пожарной, валочно-пакетирующей технике, на катерах, асфальтоукладчиках, снегоболотоходах, автобетоносмесителях и других машинах.

Оценка двигателей ЯМЗ – 238.

Сегодня под маркой “ЯМЗ” выпускается:

два семейства (размерности D × S = 130 × 140 мм и D × S = 140 × 140 мм) четырехтактных 6-, 8- и 12 цилиндровых двигателей мощностью от 150 до 800 л.с. включающих около 60 моделей и модификаций, свыше 250 комплектаций.

Давно заслужили признание потребителей высокие эксплуатационные качества ярославских моторов: надежность и экономичность при работе в различных климатических условиях; простота технического обслуживания; значительный моторесурс до капитального ремонта (до 800 тыс. км пробега).

Предприятие также осуществляет разработку и установку на технику заказчика оригинальных моделей двигателей с соответствующей корректировкой технических характеристик.

По разрешению ОАО "КАМАЗ" и его документации производится переоборудование автомобилей КАМАЗ различных модификаций силовыми агрегатами ЯМЗ-238М2 взамен штатных КАМАЗ-740.

Преимуществом двигателя ЯМЗ-238М2 является более высокий крутящий момент развиваемый при более низкой частоте вращения коленчатого вала, чем у двигателей КАМАЗ-740. Это обеспечивает высокие тяговые качества автомобиля. "КАМАЗЫ" с дизелями ЯМЗ - победители ралли-марафонов: "ПАРИЖ-ПЕКИН-95", "ПАРИЖ-ДАКАР-96", "ПАРИЖ-УЛАН-БАТОР 96", "ОПТИК 2000 97", "МАСТЕР-РАЛЛИ 97".

V8-цилиндровые дизельные двигатели марки ЯМЗ-238 с турбонаддувом:

Дизельные двигатели размерности D × S=130х140 мм, рабочим объёмом 14, 86 л, 4-тактные, с V-образным расположением цилиндров, турбонаддувом, непосредственным впрыском топлива и жидкостным охлаждением. Модификации с обозначением "Е", "Е2", предназначены под установку охладителя наддувочного воздуха типа "воздух-воздух" на автомобилях.

Соответствуют правилам ЕЭК ООН –– № 85, 24-03, 49-02А (Евро-1), № 85, 24-03, 49-02В (Евро-2).

Характеристика двигателя прототипа.

Двигатель ЯМЗ –– 238М2, дизельный, четырехтактный, с воспламенением от сжатия, V – образный, с углом развала 90^° с; диаметр цилиндров и ход поршня 130 × 140 мм; рабочий объем 14,86 л; степень сжатия 16,5; номинальная мощность 240 л.с; максимальный крутящий момент 882 Н·м; номинальное число оборотов 2100 об/мин, при максимальном крутящем моменте 1250 ÷ 1450 об/мин, число оборотов на холостом ходу минимальное 450 ÷ 550 об/мин, максимальное 2225 ÷ 2275 об/мин; удельный расход топлива по скоростной характеристике: минимальный 157 г/л.с.·ч, нумерация и порядок работы цилиндров 1 – 5 – 4 – 2 – 6 – 3 – 7 – 8; направление вращения коленчатого вала правое.

Совершенствование конструкции выпускаемых двигателей семейства 140х130 мм и создание на их базе новых моделей:

В настоящее освоено производство модернизированных 6-ти и 8-ми цилиндровых наддувных двигателей ЯМЗ, сертифицированных по нормативам ЕиКО-1: ЯМЗ-236НЕ мощностью 230 л.с; ЯМЗ-236БЕ - 250 л.с.; ЯМЗ-238БЕ - 300 л.с.; ЯМЗ-238ДЕ - 330 л.с. Двигатели имеют жидкостно-масляный теплообменник; односекционный масляный насос, что позволяет установить на автомобилях охладители наддувочного воздуха. На некоторых модификациях 6-цилиндровых двигателей (в основном для автомобилей ЗИЛ) предусмотрена установка V-образных ТНВД производства ЯЗДА. Для снижения уровня шума установлена муфта включения вентилятора.

Перспективы и достижения завода.

Сегодня предприятие выпускает два семейства 6-, 8-, 12-цилиндровых дизелей, включающих более 45 моделей и 100 комплектаций. В соответствии с "Национальной стратегией развития автомобильной промышленности в Российской Федерации", а также Межгосударственной программой Беларуси и России "Развитие дизельного автомобилестроения", ОАО "Автодизель" разработало долгосрочную программу технического перевооружения и организации выпуска, модернизированных и новых высокоэффективных силовых агрегатов многоцелевого назначения с повышенными потребительскими качествами по технико-экономическим и экологическим показателям. Данная программа предусматривает выполнение резко ужесточающихся (через 3 года) международных нормативных ограничений ЕЭК ООН по вредным выбросам с отработавшими газами, снижение виброактивности и шумности, расхода топлива и масла, а также повышение уровня форсирования двигателей с расширением диапазона мощностного ряда и достижение высокой надежности и долговечности в эксплуатации.

С 21 по 25 августа 2002 года в Москве на территории выставочного комплекса "Экспоцентр" на Красной Пресне прошла 7-я международная автомобильная выставка Мотор-шоу 2002. В работе выставки принял участие ОАО "Автодизель", входящее в автомобильный холдинг "РусПромАвто". Ярославцы представили последние разработки в области дизельных двигателей для автомобильной техники с показателями Евро-2. Посетители стенда "Автодизель" впервые увидели все модели двигателей 530-семейства размерностью 102х122 мм, отвечающие экологическим нормам Евро-2 (с возможностью выхода на Евро-3).

В настоящее время в России и странах СНГ нет современного дизельного двигателя в диапазоне мощностей от 60 до 250 л.с., который подходил бы для легкой и средней техники, поэтому новый ярославский мотор с большой удельной мощностью (40-50 л.с.) на 1 литр рабочего объема двигателя является перспективной моделью, ожидаемой десятками отечественных производителей. На выставке представлены три модификации двигателей нового семейства - в 3-х, 4-х и 6-ти цилиндровом исполнении - ЯМЗ-533, ЯМЗ-534 и ЯМЗ-536. Двигатели проходят успешные стендовые и дорожные испытания в составе автомобилей и автобусов ЗИЛ, ПАЗ, МАЗ и проч.

Другими ключевыми экспонатами "Автодизеля" являются серийно выпускаемые силовые агрегаты ЯМЗ-7511 и ЯМЗ-7601 (также отвечают стандартам Евро-2) с новой коробкой перемены передач ЯМЗ-239, первую партию которых моторостроители изготовили в марте 2002 года в рамках совместной российско-белорусской программы "Развитие дизельного автомобилестроения". Модели ЯМЗ-7511 и ЯМЗ-7601 отражают техническую политику "Автодизеля" по выпуску двигателей, соответствующих текущим международным нормативам по экологии. Производство двигателей Евро-2 (ЯМЗ-7511 и его модификаций) составляет на настоящий момент до 10% от общего выпуска моторов; на 2003-2004 гг. запланирован рост до 20-25%. На базе семейства ЯМЗ-7511 ведутся конструкторско-исследовательские работы по достижению нормативов Евро-3. Применяются новые двигатели на автомобилях МАЗ, МЗКТ, "Урал", КрАЗ, стационарных агрегатах.

Разработки ярославцев в сфере соответствия двигателей экологическим показателям Евро-2 и Евро-3 весьма актуальны: согласно Концепции развития автомобильной промышленности РФ, с 2003 года 75% выпускаемой автомобильной техники должны соответствовать нормам Евро-2, с 2004 года - 100%, а с 2008 года в России планируется введение Евро-3 и начало перехода на Евро-4.