Введение
1 Расчетно-пояснительная часть
1.1 Описание конструкции проектируемого механизма
1.2 Описание конструкции проектируемой детали – поршня
1.3 Тепловой расчет двигателя
1.4 Кинематический, динамический расчет КШМ
1.5 Прочностной расчет поршня
2 Требования охраны труда, энергосбережение и экологическая безопасность
Заключение
Список используемых источников
ВВЕДЕНИЕ
Тепловой расчет двигателя служит для определения параметров рабочего тела в цилиндре (рабочей полости) двигателя, а также оценочных показателей процесса, позволяющих определить размеры двигателя и оценить его мощностные и экономические показатели.
Проведение теплового расчета позволяет оценить связь между отдельными элементами рабочего цикла и получить представление о влиянии различных факторов на показатели двигателя в целом.
Задача кинематического расчета – нахождение перемещений, скоростей и ускорений в зависимости от угла поворота коленчатого вала. На основе кинематического расчета проводятся динамический расчет и уравновешивание двигателя.
Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма (КШМ) выполняется с целью определения суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов и от сил инерции. Результаты динамического расчета используются при расчете деталей двигателя на прочность и износ.
Целью данной курсовой работы является расчет КШМ с расчетом конструкции поршня для двигателя 2.0 HDI.
В входе выполнения работы необходимо выполнить следующие задачи:
1) описание конструкции КШМ, в том числе проектируемой системы охлаждения и вентилятора;
2) тепловой расчет двигателя:
расчет процессов наполнения, сжатия, сгорания, расширения, выпуска;
определение индикаторных и эффективных показателей двигателя;
определение основных размеров цилиндра и показателей поршневого двигателя;
3) кинематический расчет КШМ: определение перемещений, скоростей и ускорений поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала и построение кривых этих зависимостей;
4) динамический расчет двигателя:
построение свернутой индикаторной диаграммы;
определение сил, действующих в КШМ, и построение графика этих сил;
построение графика суммарного крутящего момента двигателя;
5) прочностной расчет поршня.
Работа состоит из расчетно-пояснительной записки к тепловому расчету двигателя, кинематическому и динамическому расчетам КШМ, а также графической части, состоящей из: графиков зависимостей S,v,j= f(φ), графика индикаторной диаграммы в координатах p-V; графиков сил P_г,P_j,P_∑,N,K,T,Z= f(φ); графика M_кр=f(φ).
1 РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ
1.1 Описание конструкции проектируемого механизма
Основными деталями кривошипно-шатунного механизма являются: коленчатый вал с коренными и шатунными подшипниками, маховик, поршни с поршневыми кольцами и пальцами, шатуны.
Коленчатый вал - стальной, имеет семь коренных и шесть шатунных шеек. Для уменьшения нагрузок на подшипники от сил инерции на первой, шестой, седьмой и двенадцатой щеках коленчатого вала устанавливаются съемные противовесы. В шатунных шейках имеются полости для дополнительной центробежной очистки масла. Полости шеек закрыты резьбовыми заглушками.
Осевое усилие коленчатого вала воспринимается четырьмя биметаллическими сталеалюминиевыми полукольцами, установленными в расточках блока цилиндров и крышки четвертого коренного подшипника.
Впереди и сзади коленчатый вал уплотняется манжетами. На передний конец вала устанавливаются: с натягом шестерня привода механизма газораспределения (шестерня коленчатого вала) и шестерня привода масляного насоса, шкив привода водяного насоса, генератора, компрессора кондиционера воздуха (на тракторе).
Для снижения уровня крутильных колебаний коленчатого вала на ступице шкива установлен демпфер силиконовый.
Поршень изготовлен из алюминиевого сплава. В днище поршня выполнена камера сгорания. В верхней части поршень имеет три канавки – в первые две устанавливаются компрессионные кольца, в третью - маслосъемное кольцо с расширителем.
Поршневой палец полый, изготовлен из хромоникелевой стали. Осевое перемещение пальца в бобышках поршня ограничивается стопорными кольцами.
Шатун - стальной, двутаврового сечения. В верхнюю головку его запрессована втулка. Для смазки поршневого пальца в верхней головке шатуна и втулке имеется отверстие.
Расточка нижней головки шатуна под вкладыши производится в сборе с крышкой. Шатун и крышка имеют одинаковые номера, набитые на их поверхностях. Крышки шатунов не взаимозаменяемы. Кроме того, шатуны имеют весовые группы по массе верхней и нижней головок. Обозначение группы по массе наносится на торцовой поверхности верхней головки шатуна. На дизеле должны быть установлены шатуны одной группы.
Вкладыши коренных и шатунных подшипников коленчатого вала тонкостенные, изготовленные из биметаллической полосы. По внутреннему диаметру вкладыши изготавливаются двух размеров в соответствии с номиналом шеек коленчатого вала.
Маховик изготовлен из чугуна, крепится к фланцу коленчатого вала болтами. На маховик напрессован стальной зубчатый венец.
2 ТРЕБОВАНИЯ ОЗРАНЫ ТРУДА, ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
Требования охраны труда. Для обеспечения безопасной работы и предупреждения несчастных случаев во время эксплуатации и технического обслуживания двигателя необходимо выполнять следующие правила:
– Приступать к работе только после изучения устройства и правил эксплуатации двигателя;
– Не запускать двигатель в закрытом помещении с плохой вентиляцией;
– Техническое обслуживание и устранение неисправностей производить при неработающем двигателе;
– Во избежание ожогов лица и рук пробку горловины радиатора на горячем двигателе открывать осторожно, пользуясь рукавицами или тряпкой;
– В случае аварии немедленно остановить двигатель выключением подачи топлива;
– Монтаж и демонтаж двигателя производить при помощи троса, зацеп-ленного за рым-болты, имеющиеся на двигателе;
– Не использовать открытый огонь для прогрева топливопроводов и ба-ка, масляного картера двигателя в холодное время года;
– Следить, чтобы во время работы двигателя вблизи выпускного коллектора, турбокомпрессора и глушителя не было легковоспламеняющихся мате-риалов;
– Заправку горючесмазочными материалами производить механизированным способом с соблюдением правил пожарной безопасности;
– В случае воспламенения топлива пламя засыпать песком, накрыть брезентом или войлоком, использовать углекислотный огнетушитель, не заливать горящее топливо водой;
– После остановки двигателя выключить включатель аккумуляторной батареи.
Для обеспечения длительной безотказной работы двигателя необходимо придерживаться следующих основных правил:
– Перед пуском двигателя проверять уровень масла в картере двигателя и охлаждающей жидкости в радиаторе;
– Периодически проверять состояние крепления сборочных единиц, при необходимости производить подтяжку креплений;
– После пуска, до включения нагрузки, дать двигателю поработать 2-3мин. сначала на минимальной частоте вращения холостого хода с постепенным повышением ее до максимальной;
– Работа двигателя на холостом ходу более15мин. не рекомендуется;
– Не допускать перегрузки двигателя, во время работы следить за показаниями контрольных приборов;
– Проводить своевременно техническое обслуживание двигателя;
– Содержать двигатель в чистоте, не допускать течи топлива, масла и охлаждающей жидкости, подсоса неочищенного воздуха в цилиндры.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате выполнения курсовой работы был произведен тепловой расчет двигателя, а также кинематический и динамический расчет КШМ.
При выполнении теплового расчета были определены параметры рабочего тела в цилиндре двигателя, а также оценочные показатели процесса, позволяющие определить размеры двигателя и оценить его мощностные и экономические показатели.
При выполнении кинематического расчета КШМ были определены параметры перемещения, скорости и ускорения поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала, по результатам которого построены зависимости S=f(φ), v=f(φ), j=f(φ).
При выполнении динамического расчета были определены силы, действующие в КШМ, произведен расчет и построена диаграмма суммарного крутящего момента.
Также рассмотрена конструкция поршня, для которого выполнен прочностной расчет.
