Проєкт 4-тактного дизельного двигуна з участю доповнені методичних вказівок для динамічного розрахунку КШМ

ВІДОКРЕМЛЕНИЙ СТРУКТУРНИЙ ПІДРОЗДІЛ "ПЕРВОМАЙСЬКИЙ ФАХОВИЙ КОЛЕДЖ Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова" Відділення «Двигуни та автомобілі» Циклова комісія «Обслуговування автомобілів та виробництво двигунів» Допущений до захисту Голова циклової комісії _______ Алла НЕРУБАЩЕНКО « ___» ___________ 2024 р. Пояснювальна записка До кваліфікаційної роботи (дипломний проєкт) фаховий молодший бакалавр (освітньо-кваліфікаційний ступень) на тему: Проєкт 4-тактного дизельного двигуна з участю доповнені методичних вказівок для динамічного розрахунку КШМ Виконав: здобувач освіти 4курсу, групи 431-ВД-20 Галузь знань: 13 Механічна інженерія Спеціальність: 133 Галузеве машинобудування Освітньо-професійна програма: Виробництво, сервісне обслуговування та експлуатація двигунів внутрішнього згоряння ______________________ Станіслав КУНИЦЬКИЙ (підпис) Керівник _________ (підпис) (прізвище та ініціали) Ігор КОВАЛЕНКО (прізвище та ініціали) Нормоконтролер __________________ Федір БЕЛЬСЬКИЙ ( підпис) Рецензент _________ (підпис) Дата захисту ______________ (прізвище та ініціали) Федір БЕЛЬСЬКИЙ (прізвище та ініціали) Оцінка за захист ____________________ Первомайськ – 2024 року Відокремлений структурний підрозділ «ПЕРВОМАЙСЬКИЙ ФАХОВИЙ КОЛЕДЖ Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова» Відділення: «Двигуни та автомобілі» Циклова комісія: «Обслуговування автомобілів та виробництво двигунів» Освітньо-кваліфікаційний ступень: фаховий молодший бакалавр Галузь знань: 13 Механічна інженерія Спеціальність: 133 Галузеве машинобудування Освітньо-професійна програма: «Виробництво сервісне обслуговування та експлуатація двигунів внутрішнього згоряння ЗАТВЕРДЖУЮ Голова циклової комісії «Обслуговування автомобілів та виробництво двигунів» _______________ Алла НЕРУБАЩЕНКО “____” _________________ 2024 року З А В Д А Н Н Я НА ДИПЛОМНИЙ ПРОЄКТ ЗДОБУВАЧУ ОСВІТИ Станіслав КУНИЦЬКИЙ (ім’я, ПРІЗВИШЕ) 1. Тема Проєкт 4 тактного дизельного двигуна з участю у доповнені методичних вказівок для динамічного розрахунку КШМ керівник проєкту Ігор КОВАЛЕНКО затверджені наказом вищого навчального закладу від “15” березня 2024 року № 35-у 2. Строк подання студентом проєкту: 09.06.2024 3. Вихідні дані до проекту: Потужність Ре = 347 кВт, Частота обертання колінчастого валу n = 500 хв -1, ступень стиску Е =13 4.Зміст розрахунково – пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно розробити) 1. КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ 1.1 Розрахунок робочого процесу двигуна. 1.2 Розрахунок індикаторної діаграми. 1.3 Аналіз ефективних показників проєктованого двигуна й прототипу. 1.4 Динамічний розрахунок двигуна. 1.5 Розрахунок теплового балансу двигуна 1.6 Розробка конструкції деталі , вузла, системи. 1.6.1 Призначення, описування та обґрунтування проєктованої системи вузла, деталі. 1.6.2 Вибір матеріалу, визначення розмірів і розрахунок на міцність деталі, вузла. 1.6.3 Пропозиції по удосконаленню проєктованої системи, конструкції, вузла, деталі. 2 2. РЕАЛЬНА ЧАСТИНА 2.1 Призначення виконаної роботи. 2.2 Описання виконаної роботи. ЛІТЕРАТУРА ДОДАТКИ 1.Специфікації складальних креслень. 5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень) Аркуш 1 Поперечний розріз двигуна СК А1 Виконання спеціальної частини Комп'ютерний набір методичних вказівок для виконання динамічного розрахунку КШМ ( приклад динамічного розрахунку КШМ) 6. Дата видачі завдання 19.04.2024 КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН № з/п 1 2 3 4 5 6 Назва етапів дипломного проєкту Строк виконання етапів проєкту Розділ 1 Розділ 2 Аркуш 1 Виконання реальної частини Перевірка проєкту на плагіат Оформлення проєкту Примітка 26.04.2024 06.05.2024 10.05.2024 17.05 2024 30.05.2024 07.06.2024 Здобувач освіти _____________ Станіслав КУНИЦЬКИЙ Керівник проєкту _____________ Ігор КОВАЛЕНКО ( підпис ) ( підпис ) (ім’я, ПРІЗВИЩЕ) (ім’я, ПРІЗВИЩЕ) ЗМІСТ 1 Конструкторський розділ 3 1.1 Розрахунок робочого процесу двигуна 3 1.2 Розрахунок індикаторної діаграми 10 1.3 Аналіз ефективних показників проектованого двигуна і 14 прототипу 1.4 Динамічний розрахунок двигуна 15 1.5 Розрахунок теплового балансу дизельного двигуна 23 1.6 Розробка конструкції поршня 28 1.6.1 Призначення, умови роботи поршня 28 1.6.2 Розрахунок поршня 31 2 Реальна частина 35 2.1 Призначення виконаної роботи 35 2.2 Описання виконаної роботи 35 Література 36 ДОДАТКИ Додаток А Креслення “ Дизель 6ЧН 25/34“ Додаток Б Специфікація “ Дизель 6ЧН 25/34“ ВСП ПФК НУК 133.431.24.11 ПЗ Змн. Арк. Розроб. Перевір. № докум. Куницький С. Коваленко І.М Рецензент Н. Контр. Бельський Ф.В Затверд. Нерубащенко А. Підпис Дата Пояснювальна записка Літ. Арк. Акрушів 2 36 431-ВД-20 1 КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ 1.1 Розрахунок робочого процесу двигуна Розрахунки виконані за допомогою програми Microsoft Excel Умова завдання Ефективна потужність Частота обертання колінчастого валу. Ступінь стиску Pе= 347 кВт n= 500 хв-1 13 ε = Вихідні дані теплового розрахунку. Число циліндрів Тиск наддуву Коефіцієнт надлишку повітря Тиск навколишнього середовища і= Pв = α = Ра= Температура навколишнього середовища Підігрів свіжого заряду Тиск залишкових газів Та= ∆T = Рr= Температура залишкових газів Ступінь підвищення тиску Коефіцієнт використання теплоти в точці "Z" Коефіцієнт повноти індикаторної діаграми Паливо Дизельне пальне Л - 0.2 - 40 ДСТУ 3868-99 Середній елементарний склад палива Вуглець С=0,86; Водень Н=0,13; Кисень О=0,01 Найнижча теплота згорання палива QH=42500 кДж/кг Тr= λ = ξ z = ξ = 6 0,125 МПа 1,85 0,101 МПа [1] [1] 293 К 12 К 0,125 МПа [1] [1] [1] 835 К 1,65 0,9 0,921 [1] [1] [1] [1] Параметри робочого тіла. Теоретично необхідна кількість повітря для згоряння 1кг. палива L0 = 1  C H O  1  0,86 0,13 0,01 кмоль × + −  = × + − / кг  = 0.495 0.21  12 4 32  0.21  12 4 32  l0 =28.95×L0 =28.95×0. 495=14.33кг Кількість свіжого заряду M1 = α × L0,кмоль/ кг M 1 = 0,91575 кмоль/кг Кількість окремих компонентів продуктів згоряння C кмоль , / кг 12 Н кмоль M Н2 О = , / кг 2 M co2 = Кількість СО2: Кількість Н2О: 0,0717 кмоль/кг 0,065 кмоль/кг Кількість О2: Mo =0,21×(α−1) ×L0, кмо/лькг 0,0884 кмоль/кг Кількість N2: MN =0,79 × α×L0, кмоль/кг 0,7234 кмоль/кг 2 2 Загальна кількість продуктів згоряння M2=MCO2+MH2O+MO2+MN2,кмоль/кг 0,9485 кмоль/кг Параметри процесу газообміну Температура повітря після нагнітача nк − 1  Р  nк T в = Т а ×  в  ,К  Ра  де nk= 1,654 показник політропи стиску повітря в нагнітачі Тв = 320,0268 К Тиск в кінці впуску Pd = (0.9 − 0.95) × Pв МПа число з інтервалу 0,945 Рd= 0,118125 МПа Коефіцієнт залишкових газів γr = Tв − ∆T1 + ∆T Pr × Tr ε × Pd − Pr де ∆T1 = (30 − 500 ) ступінь охолодження повітря ∆ T1 = 43 К γ r = 0,030673 Температура в кінці впуску T − ∆Т1 + ∆Т + γ r × Tr Td = в ,K 1+γ r 305,2748 К Td= Коефіцієнт наповнення Фс = Р Т − ∆Т 1 ε × d × в ε − 1 Pв Т d (1 + γ r ) Фс = 0,901372 Густина заряду на впуску ρв = Р в × 10 6 , кг 3 м R П × (Т в − ∆Т 1 ) де RП=287 Дж /кг x к - універсальна газова постійна для повітря ρ в = 1,572195 кг/м3 Параметри процесу стиску Вибираємо значення n1 = 1,367 Тиск в кінці стиску Pc = Pd × ε n1 , МПа 3,936429 МПа Pc = Температура в кінці стиску Т с = Т d × ε n1 −1 , K 782,543 К Tc = Середня мольна теплоємкість повітря mC v′ =19.88+ 0.002638 ×TC, КДж mC v ′ = Кмоль × К 21,9443 КДж/Кмоль*К Параметри процесу згоряння Теоретичний коефіцієнт молекулярної зміни β0 = М2 М1 β 0 = 1,035727 Дійсний коефіцієнт молекулярної зміни β +γr β = 0 1+γ r β = 1,034663 Емпіричні формули середніх мольних теплоємкостей окремих газів при сталому об'ємі для О2: mCv''o2=23,3+0,00155xTZ для N2: mCv''N2=21,554+0,001457xTZ для CO2: mCv''co2=38,609+0,003349xTZ для H2O: mCv''H2O=25,459+0,004438xTZ Середня мольна теплоємкість продуктів згоряння при сталому об'ємі mCv′ = 1 MCO2×(mCv′CO2) +MH2O×(mCv′H2O) + КДж =, Кмоль×К M2 +MO2 ×(mCv′O2) +MN2 ×(mCv′N2)  Після підстановки одержимо рівняння mC v′′ = а + в ×TZ , КДж Кмоль × К де: а= в= 23,27296 0,001813 Середня мольна теплоємкість продуктів згоряння при сталому тиску m C ′′p = mC v ′′ + 8 . 134 , КДж Кмоль × К Після підстановки одержимо рівняння mC ′′p = а + в ×TZ , КДж Кмоль × К де: а= в= 31,40696 0,001813 Максимальний тиск згоряння Pmax = λ × Pc , МПа Рmax = 6,495107 МПа Максимальна температура процесу згоряння ξ Z × QH + (mC ′v + 8.134× λ) × TC = β (mC′′p) × TZ M1 × (1 + γ r ) Після підстановки одержимо квадратне рівняння A×TZ2 +B ×TZ −c =0 де: А= В= С= Звідки: TZ = 0,001876 32,49563 68200,99 − B + B 2 + 4 × A× C ,K 2× A ТZ= 1892,118 К Ступінь попереднього розширення ρ = β × TZ λ × Tc ρ = 1,516 Параметри процесу розширення Ступінь наступного розширення δ = δ = ε ρ 8,574093 Середній показник політропи розширення Вибираємо значення n2 = 1,268 Тиск в кінці розширення Pmax , МПа δ n2 Pв = Рв = 0,425896 МПа Температура в кінці розширення TZ δ n2 −1 Тв = ,К 1063,785 К Tв = Індикаторні показники робочого тіла Середній теоретичний індикаторний тиск Pmi′ = PC  λ×ρ  1  1  1  × λ ×( ρ −1) + × 1− n −1  − × 1− n −1 , МПа ε −1  n2 −1  δ 2  n1 −1  ε 1  ′ Р mi = 1,074802 МПа Дійсний середній індикаторний тиск ′ , МПа Pmi = ξ × Pmi Рmi = 0,989892 МПа Індикаторний ККД Pmi × l 0 × α ηi = Q H × ρ в × Ф с × 10 − 3 η i = 0,435719 Питома індикаторна витрата палива 3600 кг ві = , кв т.год. Q H ×η i ві= 0,194405 кг/кв год Ефективні показники робочого циклу Середній тиск механічних втрат PM = 0.089 + 0.0118 ×VП.СР, МПа де середня швидкість поршня V П .СР. = S ПР . × n М , С 30 0,34 м Хід поршня по прототипу SПР= V П . СР . = P M = 5,66667 м/с 0,15587 МПа Середній ефективний тиск Pme = Pmi − Pm,МПа = P me 0,834026 МПа Механічний К.К.Д. Pme Pmi ηM = ηM = 0,842542 Ефективний К.К.Д. ηe = ηi ×ηM η e = 0,367112 Питома ефективна витрата палива ве = 3600 кг , квт. год. QH × η e в е = 0,230736 кг/кв год Годинна витрата палива B = в е × Ре , кг B= год 80,06542 кг/год Основні розміри циліндра і двигуна Літраж двигуна Pe V St = 30 × Z × ,Л Pme × n де Z=4 - Коефіцієнт тактності Vst= 99,85305 Л Робочій об'єм циліндра Vs = Vs = V st ,Л i 16,64217 Л Діаметр циліндра 4 × Vs =, мм π ×m d = 100 × S ПР d ПР = m де d ПР = m= d= 0,25 м Діаметр поршня прототипу 1,36 249,8046 мм Хід поршня S = m × d =, мм 339,7343 мм S= Уточненні розміри циліндра і двигуна Діаметр циліндра d= 250 мм Хід поршня S= 340 мм Літраж двигуна VSt = π × d 2 × S ×i =, Л 4 × 10 6 V = St 100,0875 Л Ефективна потужність двигуна Pep = Pme × VSt × n =, КВт 30 × Z Pep= 347,8147 кВт Отримана величина Рер відрізняється від заданої на: Рер − Ре ∆Ре = Реср = Реср × 100 % Рер + Ре 2 Pеср= 347,4074 кВт ∆Ре = 0,23452 % 1.2 Розрахунок індикаторної діаграми Розрахунки виконані за допомогою програми Microsoft Excel Розрахунок теоретичної індикаторної діаграми Вихідні дані Pmi= 0,990 МПа Середній індикаторний тиск Рd= 0,1181 МПа Тиск в кінці впуску n1= 1,367 13,000 6,4951 МПа Показник політропи стиску Ступінь стиску Максимальний тиск в циліндрі εc = Pmax = n2= ρ = mp= 1,268 Показник політропи розширення 1,5162 Ступінь попереднього розширення 0,035 МПа/мм Масштаб по осі тиску Таблиця 1.1 Результати розрахунку V V c PСТ , МПа PСТ , мм Pроз , МПа P роз , мм Pср , МПа 1 3,936429 1,250 2,901526 1,500 2,261443 1,5162 2,228478 1,75 1,831763 2 1,52614 3 0,876754 4 0,591679 5 0,436124 6 0,339914 7 0,27533 8 0,229392 9 0,195278 10 0,169084 11 0,148429 12 0,131784 13 0,118125 112,47 82,901 64,613 63,671 6,495082 52,336 5,415164 43,604 4,571701 25,05 2,733973 16,905 1,898331 12,461 1,430507 9,7118 1,135241 7,8666 0,933683 6,5541 0,788253 5,5794 0,678898 4,831 0,593997 4,2408 0,526378 3,7652 0,471392 3,375 0,425896 2,5587 185,57 154,72 130,62 78,114 54,238 40,872 32,435 26,677 22,522 19,397 16,971 15,039 13,468 12,168 3,0456 1,8572 1,3067 0,9944 0,7953 0,6584 0,5589 0,4836 0,4249 0,3779 0,3396 0,3078 Pmiд= 0,985 Похибка середнього індикаторного тиску ∆ Pmi = Pmi − PmiД Pmi ср × 100% Pmi + PmiД Pmi ср = , МПа 2 Pmi cр= 0,987446 МПа DPmi= 0,495447 % Похибка не перевищує 5% Побудова дійсної індикаторної діаграми С ′, ДоВМТ точка подачі палива форсункою (подачі іскри) Визначається кутом випередження впорску палива (випередження запалювання) f , ДоВМТ точка початку згорання, визначається кутом затримки 0 згорання: ∆ϕ1 =, ПКВ ∆ϕ 2 , ПісляВМТ кут після ВМТ, де тиск максимальний b′, ПісляВМТ точка відкриття випускного клапану r ′, ДоВМТ точка відкриття впускного клапану r ′′, ПісляВМТ точка закриття випускного клапану d ′, ДоВМТ точка закриття впускного клапану с ′′ точка тиску газів в ВМТ в кінці такту стиску Zd точка максимального тиску газів Вихідні дані. λL = [AB]= ∆ ϕ 1 = Pr= mp= S= Pc= Pmax= 0,250 Кривошипно-шатунне відношення 210,000 мм Відстань від ВМТ до НМТ на діаграмі 0 10,000 ПКВ Кут затримки згорання 0,125 МПа Тиск залишкових газів 0,035 МПа/мм Масштаб тиску 340,000 мм Хід поршня 3,936 МПа Тиск в кінці стиску 6,495 МПа Максимальний тиск Таблиця 1.2 Визначення точок дійсної індикаторної діаграми Позначка Положення Постійна Відстань від λ точки точки X = (1−cosϕ) + L ×(1−cos2ϕ) ВМТ до точки [ АВ] ϕ 0 , ПКВ 4 відносно X× , мм 0 2 ВМТ, ϕ , ПКВ С ′, ДоВМТ f , ДоВМТ 14 0,037 3,887 4 0,003 0,320 ∆ϕ 2 , ПісляВМТ b′, ПісляВМТ 10 0,019 1,991 130 1,716 180,195 70 0,768 80,678 50 0,431 45,209 150 1,897 199,214 r ′, ДоВМТ r ′′, ПісляВМТ d ′, ДоВМТ Ордината точки r Pr , мм mp 3,571 мм Тиск газів в ВМТ. Pc′′ = (1.15 − 1.25) × Pc 1,23 Число з інтервалу P c′′ = P c′′ = 4,842 МПа 138,337 мм Максимальний тиск згорання для дизелів: Pzd=Pmax МПа 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Рисунок 1 Індикаторна діаграма 9 10 11 12 13 V/Vc 1.3 Аналіз ефективних показників проектованого двигуна і прототипу Таблиця 1.3 Параметри двигунів Найменування параметру Позначення Прототип 345 500 Двигун, що проектується 347 500 12,5 830 0,222 13 834 0,231 250 340 133,5 120 250 340 133,5 125 6ЧН25/34 Ефективна потужність Частота обертання колінчатого валу Ступінь стиску Середній ефективний тиск Питома ефективна витрата пального Діаметр циліндра Хід поршня Літраж двигуна Тиск наддуву Ре, кВт п, хв.-1 ε Рме, кПа Ве, кг/кВтгод d, мм S, мм Vst,л Рв, кПа Потужність проектованого двигуна більша потужності прототипу за рахунок збільшення тиску наддуву, що в свою чергу привело до підвищення середнього ефективного тиску. Літраж двигуна та частота обертання колінчастого валу залишились без змін. Збільшилась в порівняні з прототипом питома ефективна витрата пального за рахунок менш оптимального вибору вихідних даних розрахунку робочого процесу. Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.24.11 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 14 1.4 Динамічний розрахунок двигуна Розрахунки виконані за допомогою програми Microsoft Excel На деталі КШМ діють Сили тиску газу π ×d2 Fг = (Рц − Pa ) × ,H 4 Сили інерції мас, що рухаються зворотно-поступально Fи = −ms × r ×ω2 × (cosϕ + λL cos2ϕ), H сумарна сила (дійсна) Fd = Fг ± Fи, Н Нормальна сила Fn = Fd × tgβ , H Радіальна сила Fr = Fd × cos(ϕ + β ) ,H cosβ Дотична сила FK = Fd × sin (ϕ + β ) ,H cosβ Вихідні дані А λ l m s = = = 0,049 м2 0,250 76,5 кг 0,170 м 52,33 с-1 m F = 2 кН/мм Pd= 118,1 кПа Ра= 101 кПа п1= 1,367 п2= 1,268 Pmax= 6495,107 кПа Pzd= 6495,107 кПа Рс′′ = 4841,807 кПа Рr= 125 кПа Рb= 426 кПа r= ω = Площа поршня Кривошипно-шатунне віднощення Маса деталей, що рухаються зворотно-поступально Радіус кривошипа Кутова швидкість Масштаб сил Тиск в кінці впуску Атмосферний тиск Показник політропи стиску Показник політропи розширення Теоретичний тиск згорання Дійсний тиск згорання Дійсний тиск в кінці стиску Тиск залишкових газів Тиск в кінці розширення d= 0,25 м Діаметр циліндра 0,34 м 13 -1 500 хв S= ε= п= π ×d2 Vs = × S , м3 4 V s = робочий об"єм 3 0,016681 м Vc = Vc = Vs , м3 ε −1 об"єм камери стиску 3 0,00139 м Va = Vs + Vc, м3 V Хід поршня Ступінь стиску Частота обертання повний об"єм = 0,018071 м3 Об"єм над поршнем в залежності від кута повороту кривошипа a λ   V f = A × r × (1 − cosϕ ) + L × (1 − cos 2ϕ )  + Vc , м 3 4   Таблиця 1.4 Результати динамічного розрахунку FN Fг Fг ϕ 0 Vf Fи Fd Fr Fk пкв 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 м 3 кн кн кн кн кн кн мм Fи Fd FN Fr Fk мм мм мм мм мм 0,0014 0,8402 -44,522 -43,68 0 -43,68 0 0,4201 -22,26 -21,84 0 -21,84 0 0,0015 0,8402 -43,444 -42,6 -1,851 -41,64 -9,221 0,4201 -21,72 -21,3 -0,926 -20,82 -4,611 0,002 0,8402 -40,291 -39,45 -3,386 -35,91 -16,67 0,4201 -20,15 -19,73 -1,693 -17,96 -8,337 0,0028 0,8402 -35,298 -34,46 -4,341 -27,67 -20,99 0,4201 -17,65 -17,23 -2,171 -13,84 -10,49 0,0038 0,8402 -28,831 -27,99 -4,557 -18,51 -21,48 0,4201 -14,42 -14 -2,279 -9,256 -10,74 0,005 0,8402 -21,348 -20,51 -4,002 -10,12 -18,28 0,4201 -10,67 -10,25 -2,001 -5,059 -9,141 0,0063 0,8402 -13,357 -12,52 -2,776 -3,854 -12,23 0,4201 -6,678 -6,258 -1,388 -1,927 -6,114 0,0078 0,8402 -5,3608 -4,521 -1,093 -0,519 -4,622 0,4201 -2,68 -2,26 -0,546 -0,26 -2,311 0,0093 0,8402 2,18248 3,0227 0,7678 -0,231 3,1101 0,4201 1,0912 1,5113 0,3839 -0,116 1,555 0,0108 0,8402 8,90445 9,7446 2,5161 -2,516 9,7446 0,4201 4,4522 4,8723 1,258 -1,258 4,8723 0,0122 0,8402 14,5524 15,393 -6,524 1,955 -3,262 7,2399 0,0135 0,8402 19,0032 19,843 4,7959 -11,29 17,006 0,4201 9,5016 9,9217 2,3979 -5,647 8,5032 0,0147 0,8402 22,2611 23,101 5,1231 -15,99 17,445 0,4201 11,131 11,551 2,5615 -7,994 8,7224 0,0157 0,8402 24,4409 25,281 4,9329 -20,03 16,196 0,4201 0,0166 0,8402 25,7386 26,579 4,3274 -23,14 0,0172 0,8402 26,3937 27,234 3,4311 -25,3 10,645 0,4201 13,197 13,617 1,7156 -12,65 5,3227 0,0177 0,8402 26,6486 27,489 2,3591 -26,64 7,1849 0,4201 13,324 13,744 1,1795 -13,32 3,5925 -13,67 1,8025 3,91 14,48 0,4201 7,2762 7,6963 12,22 12,641 2,4665 -10,01 8,0978 13,77 0,4201 12,869 13,289 2,1637 -11,57 6,8848 0,018 0,8402 26,7092 27,549 1,1971 -27,34 3,605 0,4201 13,355 13,775 0,5986 0,0181 0,8402 26,7134 27,554 0,00 -27,55 0,00 0,4201 13,357 13,777 0,00 -13,78 0,00 0,018 0,8822 26,7092 27,591 -1,20 -27,38 -3,61 0,4411 13,355 13,796 -0,599 -13,69 -1,805 0,0177 1,0115 26,6486 27,66 -2,374 -26,8 -7,23 0,5058 13,324 13,83 -1,187 -13,4 -3,615 0,0172 1,2381 26,3937 27,632 -3,481 -25,67 -10,8 0,619 13,197 13,816 -1,741 -12,84 -5,401 0,0166 1,5801 25,7386 27,319 -4,448 -23,79 -14,15 0,79 12,869 13,659 -2,224 -11,89 -7,076 Продовження таблиці 1.4 Fг ϕ 0 Vf Fи Fd пкв 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 м 3 кн кн кн FN Fr Fk Fг Fи Fd FN Fr Fk кн кн кн мм мм мм мм мм мм 0,0157 2,0667 24,4409 26,508 -5,172 -21 0,0147 2,7424 22,2611 25,004 -5,545 0,0135 3,6756 19,0032 22,679 0,0122 4,9718 14,5524 19,524 0,0108 6,7984 8,90445 15,703 0,0093 9,4292 0,0078 13,326 0,0063 19,295 -16,98 1,0333 12,22 13,254 -2,586 -10,5 -8,491 -17,3 -18,88 1,3712 11,131 12,502 -2,772 -8,652 -9,441 -5,481 -12,91 -19,44 1,8378 9,5016 11,339 -2,741 -6,454 -9,718 -4,96 -8,275 -18,37 2,4859 7,2762 9,7621 -2,48 -4,137 -9,183 -4,054 -4,054 -15,7 3,3992 4,4522 7,8514 -2,027 -2,027 -7,851 2,18248 11,612 -2,95 -0,888 -11,95 4,7146 1,0912 5,8058 -1,475 -0,444 -5,974 -5,3608 7,9651 -1,925 0,9153 -8,143 6,6629 -2,68 3,9825 -0,963 0,4576 -4,072 -13,357 5,9386 -1,317 1,8288 -5,801 9,6476 -6,678 2,9693 -0,658 0,9144 -2,901 0,005 28,784 -21,348 7,4352 -1,451 3,6679 -6,628 14,392 -10,67 3,7176 -0,725 1,8339 -3,314 0,0038 44,384 -28,831 15,553 -2,532 10,286 -11,94 22,192 -14,42 7,7764 -1,266 5,1432 -5,968 0,0028 70,366 -35,298 35,068 -4,418 28,161 -21,36 35,183 -17,65 17,534 -2,209 14,08 -10,68 0,002 111,31 -40,291 71,015 -6,094 64,648 -30,02 55,653 -20,15 35,507 -3,047 32,324 -15,01 0,0015 161,72 -43,444 118,28 -5,14 115,59 -25,6 80,862 -21,72 0,0014 -44,522 188,07 0 188,07 59,14 -2,57 57,796 -12,8 116,3 -22,26 94,037 0 94,037 0 0,0015 313,71 -43,444 270,27 11,744 264,12 58,497 156,86 -21,72 135,13 0,002 194,06 -40,291 153,77 13,196 139,98 64,992 97,029 -20,15 76,883 6,5981 69,99 32,496 0,0028 -35,298 92,797 11,691 74,519 56,524 64,048 -17,65 46,399 5,8457 37,26 28,262 -28,831 -14,42 232,6 128,1 0,0038 84,911 0 56,08 9,1305 37,091 43,042 42,455 5,872 132,06 29,248 28,04 4,5653 18,545 21,521 0,005 58,212 -21,348 36,863 7,1929 18,185 32,862 29,106 -10,67 18,432 3,5964 9,0926 16,431 0,0063 41,546 -13,357 28,189 6,2515 8,6808 27,539 20,773 -6,678 14,095 3,1257 4,3404 13,769 0,0078 30,824 -5,3608 25,464 6,1542 2,926 26,033 15,412 -2,68 12,732 3,0771 0,0093 23,691 2,18248 25,873 6,5724 -1,98 26,622 11,845 1,0912 12,937 3,2862 -0,99 13,311 0,0108 18,797 8,90445 27,701 7,1524 -7,152 27,701 9,3984 4,4522 13,851 3,5762 -3,576 13,851 Продовження таблиці 1.4 1,463 13,016 ϕ 0 Vf Fг Fи Fd FN Fr Fk Fг Fи Fd FN Fr Fk пкв м3 кн кн кн кн кн кн мм мм мм мм мм мм 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 0,0122 15,352 14,5524 29,905 7,5964 -12,67 28,131 7,6761 7,2762 14,952 3,7982 -6,337 14,066 0,0135 12,881 19,0032 31,884 7,7059 -18,15 27,325 6,4403 9,5016 15,942 3,8529 -9,073 13,663 0,0147 11,085 22,2611 33,346 7,3949 -23,08 25,181 5,5423 11,131 16,673 3,6975 -11,54 0,0157 9,7741 24,4409 34,215 6,6761 -27,11 21,919 4,8871 12,22 17,108 3,3381 -13,55 10,959 -15,05 8,9531 0,0166 12,59 8,825 25,7386 34,564 5,6274 -30,09 17,906 4,4125 12,869 17,282 2,8137 0,0172 8,1547 26,3937 34,548 4,3527 -32,1 13,505 4,0774 13,197 17,274 2,1763 -16,05 6,7523 0,0177 7,7093 26,6486 34,358 2,9486 -33,29 8,9803 3,8546 13,324 17,179 1,4743 -16,65 4,4902 -16,95 2,2353 0,018 7,4545 26,7092 34,164 1,4845 -33,9 4,4705 3,7273 13,355 17,082 0,7423 0,0181 8,3902 26,7134 35,104 0 -35,1 0 4,1951 13,357 17,552 0 -17,55 0 0,018 1,1775 26,7092 27,887 -1,212 -27,67 -3,649 0,5888 13,355 13,943 -0,606 -13,84 -1,825 0,0177 1,1775 26,6486 27,826 -2,388 -26,96 -7,273 0,5888 13,324 13,913 -1,194 -13,48 -3,637 0,0172 1,1775 26,3937 27,571 -3,474 -25,61 -10,78 0,5888 13,197 13,786 -1,737 -12,81 -5,389 0,0166 1,1775 25,7386 26,916 -4,382 -23,44 -13,94 0,5888 12,869 13,458 -2,191 -11,72 -6,972 0,0157 1,1775 24,4409 25,618 -4,999 -20,3 -16,41 0,5888 12,22 12,809 -2,499 -10,15 -8,206 0,0147 1,1775 22,2611 23,439 -5,198 -16,22 -17,7 0,5888 11,131 11,719 -2,599 -8,11 -8,85 0,0135 1,1775 19,0032 20,181 -4,877 -11,49 -17,3 0,5888 9,5016 10,09 -2,439 -5,743 -8,648 0,0122 1,1775 14,5524 15,73 -3,996 -6,666 -14,8 0,5888 7,2762 7,865 -1,998 -3,333 -7,399 0,0108 1,1775 8,90445 10,082 -2,603 -2,603 -10,08 0,5888 4,4522 5,041 -1,302 -1,302 -5,041 0,0093 1,1775 2,18248 3,36 -0,854 -0,257 -3,457 0,5888 1,0912 1,68 -0,427 -0,129 -1,729 0,0078 1,1775 -5,3608 -4,183 1,011 -0,481 4,2768 0,5888 -2,68 0,0063 1,1775 -13,357 -12,18 2,7009 -3,751 11,898 0,5888 -6,678 -6,09 1,3505 -1,875 0,005 1,1775 -21,348 -20,17 3,9358 -9,951 17,982 0,5888 -10,67 -10,09 1,9679 -4,975 8,9909 0,0038 1,1775 -28,831 -27,65 4,5024 -18,29 21,224 0,5888 -14,42 -13,83 2,2512 -9,145 10,612 Продовження таблиці 1.4 -2,092 0,5055 -0,24 2,1384 5,949 ϕ 0 Vf Fг Fи Fd FN Fr Fk Fг Fи Fd FN Fr Fk пкв м3 кн кн кн кн кн кн мм мм мм мм мм мм -17,65 -17,06 2,1494 690 700 710 720 0,0028 1,1775 -35,298 -34,12 4,2988 -27,4 20,783 0,5888 -13,7 10,392 0,002 1,1775 -40,291 -39,11 3,3567 -35,61 16,532 0,5888 -20,15 -19,56 1,6783 -17,8 8,2659 0,0015 1,1775 -43,444 -42,27 1,8366 -41,31 9,1482 0,5888 -21,72 -21,13 0,9183 -20,65 4,5741 0,0014 1,1775 -44,522 -43,34 -43,34 -22,26 -21,67 -21,67 0 0 0,5888 0 0 кН 350 300 250 200 150 100 50 0 0 90 180 270 360 450 -50 Рисунок 2 Сили газів,інерції,дійсна 540 630 720 пкв кН 300 250 200 150 100 50 0 0 -50 90 180 270 360 450 Рисунок 3 Сили радіальна,дотична,нормальна 540 630 720 пкв 1.5 Розрахунок теплового балансу дизельного двигуна Розрахунки виконані за допомогою програми Microsoft Excel Умова завдання ефективна потужність Р е= частота обертання колінвалу діаметр циліндру хід поршня число циліндрів коефіцієнт тактності нижча теплота згорання дизельного палива годинна витрата пального Індикаторний к.к.д. ефективний к.к.д. кількість свіжого заряду загальна кількість продуктів згорання температура залишкових газів температура на початку стиску коефіцієнт надлишку повітря 347,8147 кВт n= d= S= і= Z= 500 хв-1 250 мм 340 мм 6 4 QH= B r= ηi= ηe = М1 = Мr= Тr= Тd= 42500 кДж/кг 80,06542 кг/год 0,435719 0,367112 0,91575 кмоль/кг 0,948467 кмоль/кг 835 К 305,2748 К 1,85 α = Рівняння теплового балансу Загальна кількість теплоти, введеної в двигун з паливом ,Дж/сек QП =Qe +QB +QГ +QM +Qн.в де Qe- теплота, еквівалентна ефективній роботі; Qв- теплота, яка відводиться охолоджувальною рідиною; Qг- теплота, яка виноситься випускними газами; Qм- теплота, яка відводиться маслом; Qн.в.- невраховані теплові втрати. Теплота, яка підводиться в циліндр двигуна з паливом ,Дж/сек QП = Br × QН / 3.6 = 945216,8 Дж/сек у відсотковому відношенні qп приймаємо за 100% Q П Теплота, еквівалентна ефективній роботі двигуна Q е = 347814,7 Дж/сек у відсотковому відношенні Q е = 1000 × Ре q = Qe / Qп ×100 % q= 36,79735 % Перевірка Q е′ = 347000 Дж/сек Вираховуємо похибку Δ=(Qe −Qe′ )/Qе ×100% Δ = 0,234245 % Q е′ = Q п × η е ,Дж/сек ,Дж/сек Теплота, яка відводиться охолоджувальною рідиною ,Дж/сек Qв =Qw +QТ.П +Qв.н. де Qw- теплота, яка відводиться робочим тілом в стінки циліндра ; Qт.п.- теплота, еквівалентна роботі на тертя поршня по гільзі циліндра; Qв.н. -теплота, еквівалентна роботі на привід водяного насосу. Теплообмін між робочим тілом і стінками циліндра ,Дж/сек Qw = (−Wнап +WСТ +WГ.Р. +Wвип) ×Qп де W нап.,W ст.,W г.р.,W вип - відповідно відносні втрати палива на дільницях наповнення, стиску, горіння-розширення та випуску газів із циліндра. З експериментальних даних W нап.=0 W ст.=0 Qw = W г.р.=0,09-0,16 W вип=0,01-0,05 0,15 0,05 189043,4 Дж/сек Теплота, еквівалентна роботі на тертя поршня по гільзі циліндра Середній тиск механічних втрат в механізмах двигуна Pмд = (а + в ×Сm ) ×103 де а=0,09 в=0,012 - коефіцієнти для визначення середнього тиску механічних втрат Cm = S × n / 30 середня швидкість поршня C m = 5,666667 м/с Pмд = 155,8667 кПа Середній тиск тертя поршня Pср.т. = 0 . 6 × Р мд Pср.т. = 93,52 кПа Потужність тертя поршня Pп = РСР.Т ×Vs ×n×i /(30×Z) де Vs- Робочій об'єм циліндру Vs = πd 2 ⋅ S / 4 3 Vs= 0,016681 м Pn= 39,00076 кВт Теплота, еквівалентна роботі тертя поршня ,Дж/сек Q =1000 × Р Т .П . QТ.П.= П 39000,76 Дж/сек Теплота, еквівалентна роботі на привід водяного насосу Визначаємо витрату води як суму теплоти ,Дж/сек QВ′ = QW + QТ.П. Q В′ = 228044,1 Дж/сек тоді витрата охолоджуючої рідини VВ = Q ′В × 10 −3 × К ρ в × C тв × ∆Т в ,м3/с де К=1,2-1,5 коефіцієнт запасу К= 1,3 ρ в = 1000 кг/м3 середня щільність води Cmв=4,19 кДж/кг - середня теплоємкість води ∆Т в = 6-10 - температурний перепад води в холодильнику ∆Т в = 7К 3 Vв= 0,010108 м /с Потужність, яка використовується на привід водяного насосу Рв.н. =Vв × ∆Pв /ηв.н. ,кВт де ∆Рв = 98 кПа - гідравлічний опір системи охолодження ηв.н. = 0,8 - 0,9 к.к.д. водяного насосу ηв.н. = 0,86 Рв.н.= 1,151802 кВт Тоді Qв.н.= 1151,8 Дж/сек Загальна теплота, яка відводиться охолоджувальною рідиною ,Дж/сек Qв =Qw +QТ.П +Qв.н. Qв= 229195,9 Дж/сек що складає у відсотковому відношенні qв = Qв / QП ×100% qв= 24,24797 % Теплота, яка виноситься випускними газами QГ = [ Br t t × M2 × (mC′p′)t × tr − M1 × (mCp )t × td 3.6 де m C ′p′ = mC p = 2 d 0 0 ] ,Дж/сек 29,254 кДж/(кмоль*град) Ізобарна теплоємкість продуктів згорання 27,145 кДж/(кмоль*град) Ізобарна теплоємкість свіжого заряду. tr=Tr-273 tr= 0 562 С Температура залишкових газів. 0 td=Td-273 td= 32,27482 С Температура на початку стиску. QГ= 328962,4 Дж/сек Що складає у відсотковому відношенні qГ = QГ / QП ×100% qг= 34,80285 % Теплота, яка відводиться маслом і затрачується на привід масляного насосу Теплота, яка відводиться маслом, від гарячих деталей двигуна ,Дж/сек QM1 = Qw +QМД −Qв ( ) QМД = ∆МД × QП ( теплота, еквівалентна роботі на подолання опору в механізмах двигуна ) де ∆ МД = РМД / Рmi × η i доля втрат в механізмах двигуна Pmi= 0,989892 МПа середній індикаторний тиск ∆ МД = 0,068608 тоді Q МД = 64849,01 Дж/сек Q M 1 = 24696,44 Дж/сек Теплота, еквівалентна роботі на привід насоса системи мащення Витрата циркуляційного масла VM = к × QM 1 ρ M × Cmм × ∆ ,М3/с де К=1,2-1,5 - Коефіцієнт запасу ρ м = 900 3 кг/м К= 1,25 щільність масла Сmм= 2,094 кДж/кг - середня теплоємкість масла. ∆Tм=6-15 К Температурний перепад масла в охолоджувачі двигуна ∆Tм= 9К Vм= 3 0,00182 М /с потужність, яка використовується на привід масляного насоса PМ . Н . = V М × P0 η × 10 3 ,кВт де Р0=(0,3 - 0,4)106 - робочий тиск масла в системі Р0= 350000 Па ηм = 0,8 −0,9 механічний к.к.д. масляного насоса η м = 0,84 Рм.н.= 0,758353 кВт QH 2 =1000 × PМН тоді QM 2 = ,Дж/сек 758,3532 Дж/сек Загальна кількість теплоти складає QM = QM1 +QM2 ,Дж/сек = QM 25454,8 Дж/сек у відсотковому відношенні qM = QM / QП ×100 % qМ= 2,693011 % Невраховані теплові втрати QН.В. =QП−(Qe +Qв +QГ +QM) ,Дж/сек QН.В.= 13788,92 Дж/сек що складає у відсотковому відношенні qН .В. = QН.В. / QП ×100 % q Н . В . = 1,458811 % Всі отримані дані зведені в таблицю 1.5 Таблиця 1.5 Зведена таблиця теплового балансу Складові теплового балансу Дж/сек теплота, еквівалентна ефективній роботі теплота, яка відводиться охолоджувальною рідиною теплота, яка виноситься випускними газами теплота, яка відводиться маслом невраховані теплові втрати 347814,7 36,7973 229195,9 24,248 Загальна кількість теплоти, введеної в двигун з паливом 945216,8 % 328962,4 34,8029 25454,8 2,69301 13788,92 1,45881 100 1.6 Розробка конструкції поршня 1.6.1 Призначення, умови роботи поршня Поршень служить для передачі сили тиску газів на шатун (у тронковых дизелях) чи на поршневий шток (у крейцкопфних дизелях), передачі нормальної сили на стінку циліндра (у тронкових дизелях), утворення камери згоряння і забезпечення її герметичності, керування відкриттям і закриттям вікон (у двотактних дизелях). Конструкція поршня залежить від типу дизеля і рівня його форсировки. Рисунок 4 Конструктивні особливості поршнів Днище поршня для збільшення твердості іноді підкріплюють ребрами (рисунок 4, а). Кишені 1 на днище (рисунок 4, а,б) у чотиритактних дизелях передбачають для забезпечення вільного відкриття газорозподільних Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.24.11 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 28 клапанів, а для виїмки поршня з циліндра по краях днища часто свердлять і нарезают отвору 2 (рисунок 4, б, в) для римів. Для запобігання нагароутворення на поверхні днища і захисту поршневого підшипника від теплового випромінювання внутрішню поверхню голівки поршня іноді закривають кожухом 1 (рисунок 4,в). форма днища ВОД і СОД визначається головним чином способом сумішоутворення, а МОД і форсованих СОД – умовою забезпечення найменшої теплонапряженности голівки. Тому днище поршня МОД найчастіше виконують плоским (з маловогнутой чи маловыпуклой поверхнею), тому що така форма має найменшу поверхню нагрівання і більш рівномірний розподіл температур в осьовому напрямку. У днищах поршнів МОД звичайно не роблять свердління для римів, що є концентраторами напруг, а для демонтажу застосовують спеціальні бандажі, що надягаються на верхню частину голівки. Висота голівки поршня залежить від розмірів і розташування поршневих кілець, а також відстані канавки верхнього кільця від крайки днища. Для забезпечення кращого відводу теплоти і більш зроблених умов роботи верхнього поршневого кільця його канавку розміщають по можливості далі від днища так, щоб при положенні поршня у ВМТ кільце було не вище рівня охолодної води в засорочковому просторі; у двотактних дизелів з контурною продувкою положення верхнього кільця погодять з розташуванням верхніх крайок вікон. Канавки поршневих кілець для забезпечення вільного радіального переміщення кілець, запобігання місцевого зношування і наклепу виконують спеціальної форми. Для запобігання швидкого зношування канавок їхні нижні поверхні чи хромують гартують, у канавках установлюють кільця з легованого чавуна з високою міцністю, у голівку поршня з алюмінієвого сплаву заливають обойму 1 (рисунок 4, д) з аустенітного чавуна з великим змістом нікелю для одного чи двох верхніх кілець. Для зменшення теплового навантаження верхніх поршневих кілець у ВСП ПФК НУК 133.431.24.11 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 29 неохолоджуваних поршнів у ряді випадків передбачають зовнішні, а в охолоджуваних поршнів внутрішні «теплові дамби». Зовнішня дамба 2 (рисунок 4, д) являє собою глибоку канавку над верхнім кільцем, що створює високий термічний опір (за рахунок малої теплопровідності газу) і заставляющую тепловий потік спрямовуватися в обхід верхніх кілець до нижніх кілець. Внутрішня дамба 3 (рисунок, д), 1 (рисунок 4, г) – це внутрішня кругова порожнина над поясом поршневих кілець, що зменшує потік теплоти до верхніх кілець за рахунок теплоотвода до охолоджувача поршня. Довжину тронка поршня визначають у залежності від припустимого питомого тиску на стінку циліндра і системи газообміну (у двотактних дизелях). Товщину стінок тронка під ущільнювальними кільцями в цільних неохолоджуваних поршнях часто різко зменшують (рисунок 4, а, б) для зниження теплопотока до тронку, запобігання його перегріву, деформації і заїдання поршня. ВСП ПФК НУК 133.431.24.11 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 30 1.6.2 Розрахунок поршня Умови роботи поршня. Поршень працює під дією механічних навантажень, від тиску газів і сил інерції, а татож термічних навантажень, крім цього юбка працює на зношення при високих температурах. Вимоги до матеріалу поршня. а) хороша петлопровідність. б) малі значення коефіцієнту лінійного розширення. в) висока механічна міцність і жаростійкість. г) хороші антифрикційні властивості і зносотривкість, та мала вага. Вибір матеріалу поршня. Вибираємо СЧ-25 ГОСТ 1412-85. Вихідні дані d= 0,25 м Діаметр циліндру Товщина днища поршня dдн=(0,07-0,2) × d, (м) 0,075 0,0188 м Висота поршня H=(1-1,6) ×d,(м) 1,5 0,375 м Відстань від днища поршня до осі під поршневий палець h1=(0,6-1) ×d,(м) 0,8 0,2 м Висота юбки поршня lю=(0,6-1,1) ×d,(м) 1 0,25 м Відстань до першої поршневої канавки l1=(0,11-0,2) ×d,(м) 0,18 0,045 м Діаметр бобишки dб=(0,3-0,6) ×d,(м) 0,53 0,1325 м Відстань між торцями бобишок b=(0,3-0,5) × d,(м) 0,42 0,105 м Товщина кільцевих перемичок hп=(0,02-0,07) ×d,(м) 0,03 0,0075 м Товщина стінки головки поршня S1=(0,05-0,1) ×d,(м) 0,09 0,0225 м Радіальний зазор кільця в канавці поршня Dt=(0,7-1,2),(мм) 1 мм Радіальна товщина кільця t=(0,03-0,045) ×d,(м) 0,035 0,0088 м Висота кільця hk=(0,6-1) ×t,(м) 0,66 0,0058 м Внутрішній діаметр поршня di=d-2 ×(s1+t+Dt),(м) 0,1855 м Монтажний зазор між головкою поршня і гільзою для чавунних поршнів ∆ г = ( 0 , 0008 − 0 , 0013 ) × d ,м дляпоршнів чавунних із алюмінієвих поршнів сплавів ∆ г = ( 0 , 0008 − 0 , 0013 ) × d ,м для 0,008 0,002 м Монтажний зазор між юбкою поршня і гільзою ∆ ю = (0,0008 − 0,0013) × d ,м для чавунних поршнів ∆ ю = (0,0008 − 0,0013) × d ,м для поршнів із алюмінієвих сплавів 0,002 0,0005 м Діаметр головки поршня d г = d − ∆ г ,м 0,248 м Діаметр юбки поршня dю = d − ∆ ю ,м 0,2495 м Діаметр масляних каналів dм=(0,3-0,5) ×hк ,(м) 0,5 0,0029 м Число масляних каналів в поршні nм=6-14 10 Зовнішній діаметр поршневого пальця dп=(0,3-0,48) ×d,(м) 0,43 0,1075 м Довжина пальця а)плаваючого типу lп=(0,8-0,9) ×d,(м) б) жорстко закріпленого lп=(0,88-0,95) ×d,(м) 0,85 0,2125 м Довжина втулки верхньої головки шатуна а) плаваючого типу. lш=(0,33-0,55) ×d,(м) б) жорстко закріпленого lш=(0,28-0,32) ×d,(м) 0,4 0,1 м Розрахунок на міцність поршня. Вихідні дані: Частота обертання Максимальний тиск газів в циліндрі Середній індікаторний тиск Розрахунок поршня на згинання.  3  d  σ x =   і  Pmax  16  δ дн  σ x < [σ x ] МПа. n= Pmax= Pmi=. -1 500 хв 6,495 МПа 0,989 МПа σ x < [σ x ] σ = 12,04823 МПа Допустимі значення σ x [σx ] = 80, МПа Для чавунних поршнів. [σ x ] = 60, МПа Для поршнів з алюміневих сплавів. x Теплові напруження для охолоджуємих поршнів. σt = aqδ дн а= 0,00547 коефіцієнт залежний від матеріалу. а=0,00835 - для чавунів. а=0,00547 - для алюм. сплавів. 2 q=(71000+310n)Pmi,Вт/м - Питоме теплове навантаження. q= σ t = 2 223514 Вт/м 37,4065 МПа Сумарні напруження у днищі поршня. МПа. _сум= _х+ _ σ сум = 49,45473 МПа σ сум p [σ сум ] Допустимі значення σ сум [σ сум ] = 200 МПа-для чавунних поршнів. [σ сум ] = 150 МПа-для алюм. сплава. Розрахунок головки поршня на стискання. Розрахунок стискання проводять по найбільш небезпечному перерізі, завжди це переріз маслоз'ємного кільця. F σ ст = max МПа. AA− A πd 2 Fmax = ⋅ Pmax МН. 4 π (di + 2Si )2 π ⋅ di2 Aa − a = − − d мSi nм м2 4 4 0,318661 МН Fmax= di = 0,1855 м Si = 0,0225 м dм= 0,002888 м nм = 10 Внутрішній діаметр поршня. Товщина стінки головки поршня. Діаметр маслянних каналів. 2 0,014046 м 22,68774 МПа Aa-a= σ ст = σ ст p [σ ст ] [σ ст ] = 80 МПа - для чавунів [σ ст ] = 70 МПа - для алюмінієвих сплавів Розрахунок юбки поршня. Юбку поршня перевіряють на тиск від максимальної нормальної сили. PЮ = FN d ⋅ lю МПа. 0,25 м lю= P ю= F N max = 0,0319 МН Висота юбки поршня. 0,51 МПа Pю<[Pю] [Pю]=0,65 МПа-для чавуних поршнів. [Pю]=1,2 МПа-для алюмінієвого сплава. Розрахунок бобишки поршня. Бобишку перевіряють на тиск на опорну поверхню. PБ = Fmax d П ⋅ lо ⋅ 2 dп = l0 = 0,1075 м lп − B 2 lп= в= МПа. Діаметр поршневого пальця. м 0,2125 м 0,105 м Довжина пальця. Відстань між торцями бобишок. l0= 0,05375 м [PБ]= 27,57477 МПа Pб<[Pб] [PБ]=60 МПа-для чавунних поршнів. [PБ]=40 МПа-для алюмінієвого сплава. 2 РЕАЛЬНА ЧАСТИНА 2.1 Призначення виконаної роботи Методичні вказівки призначені для виконання практичних робіт, курсового проектування з дисципліни «Теорія та конструкція дипломного проектування спеціальності 133 ДВЗ», –“Галузеве машинобудування”, освітньо професійна програма “Виробництво, сервісне обслуговування та експлуатація двигунів внутрішнього згорання”. 2.2 Описання виконаної роботи В якості реальної частини дипломного проєкту виконаний компютерний набір методичних вказівок до виконання динамічного розрахунку КШМ, а саме приклад динамічного розрахунку КШМ дизеля 6ЧН25/34. Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.24.11 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 35 ЛІТЕРАТУРА 1. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчеты автомобильных и тракторных двигателей. – М: Высшая школа, 1978.- 400 с. 2. Доценко С.М., Діденко О.В. Методичні вказівки до практичної роботи «Розрахунок робочого процесу дизельного двигуна» з дисципліни « Теорія двигунів внутрішнього згоряння»Первомайськ ППІ 2012-40 с. 3. Методичні вказівки до практично ї роботи «Розрахунок та побудова індикаторої діаграми». Склав викладач Доценко С.М.: - Первомайськ ППТК, 2000.-24 с. 4. Коваленко І.М Конструкція та динаміка ДВЗ. методичні вказівки до виконання динамічного розрахунку кривошипно-шатунного механізму.- Первомайськ, 2013-43с. 5. Методичні вказівки до практичної роботи «Розрахунок теплового балансу дизельного двигуна». Склав викладач Доценко С.М. – Первомайськ ППТК, 1999.-28 с. 6. Натальчишина В.П., Брендуля М.Ф., Гиль О.О. Вимоги до оформлення курсових та дипломних проектів і робіт. методичні вказівки для студентів інститут та коледжу. – Первомайськ: ППІ 2007.-47 с. Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.24.11 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 36 8 133.431.24.11.00.00.00 СК 9 4 11 12 10 5 6 7 2390* 3 1 Инв. № подл. Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата Справ. № Перв. примен. 2 1300* Технічна характеристика. 1.Ефективна потужність Pe=347кВт 2.Частота обертання колінчастого валу n=500хв 3.Ступінь стиску ε =13 4.Середній ефективний тиск Pme=0,834МПа 5.Питома ефективна витрата палива Be=231г/кВт.год. Технічні вимоги. 1.Використовувати дизельне паливо Л-0,2-40 ДСТУ3868-99 2.Використовувати в системі мащення масло М10Г2 ГОСТ 21743-76 3.В якості охолоджувальної рідини використовувати профільтровану прісну воду. 4.Висота камери стиску 5,5 мм. 5.*Розмір для довідок. Изм. Лист № докум. Разраб. Куницький Пров. Коваленко Т.контр. Коваленко Н.контр. Бельський Утв. Нерубащенко Подп. Дата 133.431.24.11.00.00.00 СК Лит. Масса Масштаб Дизель Н 13500 1:5 6ЧН 25/34 Лист Листов 1 431-ВД Копировал Формат A1 Найменування Кіл. Поз. Формат Позначення Примітка Документація 133.431.24.11.00.00.00 СК А1 Складальне креслення Складальні одиниці 1 133.431.24.11.01.00.00 СК Блок-картер 1 2 133.431.24.11.02.00.00 СК Фундаментна рама 1 3 133.431.24.11.03.00.00 СК Колінчастий вал 1 4 133.431.24.11.04.00.00 СК Кришка циліндру 6 5 133.431.24.11.05.00.00 СК Поршень 6 6 133.431.24.11.06.00.00 СК Шатун 6 7 133.431.24.11.07.00.00 СК Розподільний вал 1 8 133.431.24.11.08.00.00 СК Форсунка 6 9 133.431.24.11.09.00.00 СК Пусковий клапан 6 133.431.24.11.10.00.00 СК Паливний насос 6 10 високого тиску 11 133.431.24.11.11.00.00 СК Випускний колектор 1 12 133.431.24.11.12.00.00 СК Впускний колектор 1 ВСП ПФК НУК 133.431.24.11 Змн. Арк. Розроб. № докум. Перевір. Куницький Коваленко Н. Контр. Бельський Затверд. Нерубащенко Підпис Дата Дизель 6ЧН25/34 Літ. Арк. Акрушів 1 1 431-ВД