Автомобильные двигатели

b_ш = (0,5…0,6)*l_ш = (0,5…0,6)*30 = 15…18  мм

а_ш = t_ш = 2,5…4 мм = 3,5 мм

Площадь и моменты инерции расчетного сечения В-В

F_ср = h_ш*b_ш – (b_ш – a_ш) * (h_ш –2*t_ш) = 24*18-(18-3,5)*(24-2*3,5) =185,5 мм²

I_x = [b_ш*h³_ш-(b_ш-a_ш)*(h_ш-2*t_ш)³]/12 = [18*24³-(18-3,5)*(24-2*3,5)³]/12=

=14799 мм⁴

I_y = [h_ш*b³_ш-(h_ш-2*t_ш)*(b_ш-a_ш)³]/12= [24*18³-(24-2*3,5)*(18-3,5)³]/12 =

= 7345 мм⁴

Максимальное напряжение от сжимающей  силы

- в плоскости качания шатуна

s_{max x} = K_x*P_сж/F_ср = 1,091*24600/185,5 = 144 МПа £ [s] = 250 МПа

где

- в плоскости, перпендикулярной  плоскости качания

s_{max у} = K_у*P_сж/F_ср = 1,023*24600/185,5 = 136 МПа £ [s] = 250 МПа

где

L₁ = L_ш – (d + d₁)/2 = 140 – (26+54)/2 = 100 мм

Минимальное напряжение от растягивающей  силы

s_min = P_p/F_ср = -11465/185,5 =- 62 МПа

Среднее напряжение и амплитуда  цикла

s_mх = (s_{max х} + s_min)/2 = (144 - 62)/2 = 41 МПа

s_mу = (s_{max у} + s_min)/2 = (136 - 62)/2 = 37 МПа

s_ах = (s_{max х} - s_min)/2 = (144 + 62)/2 = 103 МПа

s_ау = (s_{max у} - s_min)/2 = (136 + 62)/2 = 99 МПа

s_акх = s_ах*k_s/(e_м*e_п) = 103*1,272/(0,86*0,9) = 129 МПа

s_аку = s_ау*k_s/(e_м*e_п) = 99*1,272/(0,86*0,9) = 91 МПа

s_акх/s_mх = 169/41 = 4,12 > (b_s - a_s)/(1-b_s) = 0,76

s_аку/s_mу = 101/37 = 2,7 > (b_s - a_s)/(1-b_s) = 0,76

Запасы прочности определяем по пределу усталости

n_sx = s_-1p/(s_акх+ a_s*s_mx) = 210/(129+0,12*41) = 1,57 ³ [n] = 1,5

n_sx = s_-1p/(s_аку+ a_s*s_mу) = 210/(91+0,12*37) = 2,2 ³ [n] = 1,5

 

6.Расчет масляного  насоса

Общее количество теплоты, выделяемой топливом в течение 1 с из теплового расчета Q₀ = 250555 Дж.

Количество теплоты, отводимой  маслом от двигателя

Q_м = 0,021*Q₀ = 0,021*250555 = 5262 Дж/с

Циркуляционный расход масла

V_ц = Q_м / r_м * c_м * DT_м = 5262*10^-3/(900*2,094*10) = 2,8*10^-4 м³/с

где r_м = 900 кг/м³ – плотность масла;

с_м = 2,094 кДж/(кг*К) – теплоемкость масла;

DТ = 10К – температура нагрева масла в двигателе.

Циркуляционный расход с учетом стабилизации давления масла в системе

V' = 2*V_ц = 2*2,8*10^-4 = 5,6*10^-4 м³/с

Расчетная производительность насоса

V_р = V'/h_н = 5,6*10^-4/0,7 = 8*10^-4 м³/с

где h_н = 0,7 – объемный коэффициент подачи.

диаметр начальной окружности шестерни

d₀ = z*m = 8*4,5 = 36 мм

где m = 4,5 мм – модуль передачи;   z = 8 – число зубьев шестерни.

Диаметр внешней окружности шестерни

d = m*(z+2) = 4,5*(8+2) = 45 мм

Частота вращения шестерни  n_н = 2500 мин^-1

Окружная скорость на внешнем диаметре шестерни

u_н= p*d*n_н/60 = p*0,045*2500/60 = 5,9 м/с

Длина зуба шестерни

Мощность, затрачиваемая на привод масляного насоса

где

р = 40*10⁴ Па – рабочее давление масла в системе;

h_м.н. = 0,87 – механический к.п.д. насоса.

 

7.Расчет водяного насоса  системы охлаждения

Исходные данные для расчета

Количество теплоты, отводимой  от двигателя жидкостью  - Q_в = 62687 Дж

Средняя теплоемкость жидкости  - с_ж = 4187 Дж/(кг*К)

Средняя плотность жидкости  - r_ж = 1000 кг/м³

Напор, создаваемый насосом   - р_ж = 120 000 Па

Частота вращения насоса   - n_в.н. = 4000 мин^-1

Циркуляционный расход жидкости в системе охлаждения

где DТ_ж = 10К- температурный перепад жидкости при принудительной циркуляции.

Расчетная производительность насоса

G_ж.р. = G_ж / h = 1,5*10^-3/0,82 = 0,00183 м³/с

где h = 0,82 – коэффициент подачи насоса.

Радиус входного отверстия крыльчатки

где с₁ = 1,8 м/с – скорость жидкости на входе в насос;

r₀ = 0,01 м – радиус ступицы крыльчатки.

Окружная скорость потока жидкости на выходе из колеса

где a₂ = 10°;  b₂ = 45°; h_h =0,65 – гидравлический к.п.д. насоса.

Радиус крыльчатки колеса на выходе

Окружная скорость входа потока

u₁ = u₂*r₁/r₂ = 14,7*0,0205/0,035 = 8,58 м/с

Определим угол b₁

b₁ = arctg (c₁/u₁) = arctg (1,8/8,58) = 11,8°

Ширина лопатки на входе

где z = 4 – число лопаток на крыльчатке насоса;

d₁ = 0,003 м – толщина лопаток у входа.

Радиальная скорость потока на выходе из колеса

Ширина лопатки на выходе

Мощность, потребляемая жидкостным насосом

где h_м = 0,82 – механический к.п.д. насоса.

 

Список использованной литературы

1. А.И.Колчин, В.П.Демидов «Расчет  автомобильных и тракторных двигателей» Высшая школа Москва 2003

2. Бейлин В.И., Орловская Е.В. Автомобильные двигатели. Контрольные задания и методические указания для студентов. М. Издательство МГОУ, 2001.