Тепловой расчет двигателя

Федеральное государственное образовательное учреждение  
высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Политехнический институт

 

 

 

 

 

                  Кафедра «Автомобили и двигатели»

 

 

 

 

 

 

             Транспортная Энергетика

           Курсовая работа

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                   Выполнил:

студент 

Новосельцева А.К.

                       группы ФТ 10-05

 

Проверил:

  Мартынов А. А

 

 

 

 

 

                                          Красноярск 2011

 

Содержание:

 

 

 

1. Задание на Курсовую  работу                                                                                3

2. Введение                                                                                                                  4

3. Тепловой расчет двигателя                                                                                   7

3.1. Свежий заряд и  продукты сгорания                                                                 7

3.2. Процесс впуска                                                                                                   9

3.3. Процесс сжатия                                                                                                   9

3.4 Процесс сгорания                                                                                               10

3.5. Процесс расширения                                                                                        10

3.6. Индикаторные показатели рабочего цикла                                                  11

3.7. Эффективные показатели  рабочего цикла                                                   12

3.8. Основные размеры  двигателя                                                                         13

3.9. Построение индикаторной  диаграммы                                                         14

4. Динамический Расчет                                                                                                      17

4.1. Силы давления газов                                                                                     18

4.2. Силы инерции                                                                                                      20

4.3. Суммарная сила и ее составляющие                                                            22

4.4. Суммарный крутящий момент                                                                  23

4.5. Силы, действующие на шатунные  шейки коленвала                            24

5. Список используемой литературы                                                                     26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные

 

ВАЗ-21083

N = 58 кВт

n = 6000 мин-1

Е = 8,8

N - мощность двигателя, n - частота вращения, Е - степень сжатия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

История Волжского автомобильного завода (ВАЗ)

История ВАЗ началась со строительства гиганта автомобилестроения в России – Волжского автомобильного завода (VAZ) в 1967 году. Среди 54 потенциальных участков, 20 июня 1966 года Совет министров и ЦК КПСС выбрали для размещения крупнейшего в Союзе завода легковых автомобилей города Тольятти в Самарской области.

История создания ВАЗ связана с заместителем министра автопромышленности Поляковым В.Н., назначенным Советом министров генеральным директором будущего завода автомобилестроения, и Соловьевым В.С. – главным конструктора АвтоВАЗа. В Тольятти на постройку завода-гиганта были направлены тысячи людей, основную массу которых составляла молодежь. С итальянским автомобильным концерном Fiat, предоставившим технический проект строительства, было подписано соглашение о поставке основного технологического оборудования и последующее обучение специалистов. Формировать трудовые коллективы заводских цехов стали уже через год после начала строительства. В основном работать на АвтоВАЗ шли люди, которые принимали участие в возведении завода и монтаже оборудования. Так как запуск большого и мощного завода планировался в достаточно ограниченные сроки, на более чем восьмисот сорока четырех машиностроительных заводах Союза, девятисот заводах других социалистических стран и компаниями Италии, ФРГ, Англии, США, Франции изготовлялось производственное оборудование для Волжского автомобильного завода.

Благодаря тяжелому труду и приложенным усилиям советских людей строительство завода было завершено на три года раньше, чем рассчитывалось, и уже в апреле 1970 года на АвтоВАЗе было произведены первые 6 автомобилей «Жигули» – ВАЗ-2101, основа которых была взята с Fiat-124. При производстве автомобилей ВАЗ-2101 были использованы исключительно советские комплектующие и материалы.

Первая очередь завода, принятая и запущенная в эксплуатацию в марте 1971 года, планировала выпуск 220 тысяч автомобилей в год. Производственные мощности АвтоВАЗа были удвоены уже в 1972 году, когда была запущена вторая очередь Волжского автомобильного завода, также рассчитанная на выпуск 220 тысяч автомобилей за год. 
История ВАЗ гласит о том, что первая модель автомобилей ВАЗ была вполне доступной для потребительского рынка Советского союза и считалась маломощной, так как объем 4-цилиндрового двигателя был равен 1,2 литрам, мощность – 62 лошадиным силам при 5600 оборотов в минуту, а максимальная скорость – 140 км в час. ВАЗ -2101 «Жигули» в сравнении со своим прототипом Fiat-124, имел задние барабанные тормоза в место дисковых, считающимися более прочными и стойкими к загрязнениям. Принимая во внимание особенности советских дорог, дорожный просвет в ВАЗ-2101 был увеличен, а кузов и подсветка усилены. ВАЗ-2101 «Жигули» в последующие годы дорабатывался разработчиками и менял свою комплектацию. Но в своей первозданной модификации ВАЗ-2101 производился до 1982 года и стал поистине «народным» авто.

Дальнейшая история создания ВАЗ – это производство второй модели АвтоВАЗа – ВАЗ-2102 «Жигули». Этот автомобиль ничем не отличался от предыдущей модели, кроме видоизмененного кузова, который приобрел форму универсала. Особенно приглянулся этот грузопассажирский вариант советским дачникам. Грузоподъемность автомобиля ВАЗ-2102 увеличилась, в сравнении с ВАЗ-2101, всего лишь на 30 кг, и составила – 430 кг. Но особенно оценен советским народом был большой объем багажного отделения.

В 1972 году Волжским автозаводом был выпущен ВАЗ-2103, который считался более мощной вариацией «Жигулей». Третья модель автомобилей ВАЗ была оснащена двигателем объемом 1,5 литра и мощностью равной 71 лошадиным силам при 5600 оборотов в минуту, а максимальная скорость автомобиля была увеличена до 152 км за час. Разгоняясь всего за 17 секунд до 100 км/час и имея такие характеристики, ВАЗ-2103 был в те времена вполне конкурентоспособным автомобилем на европейском рынке. 
Конструкторы Волжского автомобильного завода постоянно работали над усовершенствованием выпускаемых автомобилей. В результате их работы в 1980 году было сконструировано авто второго поколения заднеприводных автомобилей ВАЗ-2105, который пришел на смену ВАЗ-2101, производство которого к этому времени было уже прекращено. ВАЗ-2105 был оснащен двигателем объемом 1,3 литра и мощностью равной 63 лошадиным силам. 
История ВАЗ имеет знаменную дату – 1976 год, когда была выпущена самая популярная модель ВАЗ-2106. Этот автомобиль пришел на замену ВАЗ-2103, снятого к тому времени с производства. Выпуск ВАЗ-2106 продолжался до 2006 года, и за 30 лет производства конструкция автомобиля была несколько изменена, что позволяло поддерживать популярность этой модели и продлить ее существование на автомобильном рынке. Производство ВАЗ-2107, который считается последней моделью «классики», Волжский автозавод начал в 1982 году. Основой для этой модели был взят автомобиль ВАЗ-2105.

В 1984 году на смену «классике» началось производство переднеприводной клиновидной «Самары» – ВАЗ-2108. Этот 3-дверный хэтчбек совершил настоящий фурор на рынке автомобилей Советского союза и основал новую эпоху выпуска Волжским автозаводом автомобилей с передним приводом. 5-дверный вариант этой модели – ВАЗ-2109 «Спутник» поступил в производство через 3 года, в 1987 году. ВАЗ-2109 считался более солидным, а наличие 5-ти дверей сделало его автомобилем семейного варианта. Хорошие динамические качества, достаточно высокий предел максимальной скорости, мощные бампера, улучшенная управляемость на любых дорогах – очевидные достоинства автомобилей «Самара/Спутник». Но этим моделям присущи и недостатки: в сравнении с классическими моделями ВАЗ уменьшилась пригодность автомобилей к быстрому ремонту, эргономика педалей также ухудшилась, более уязвимы стали маслоприемник и картер двигателя. Последней моделью, которую АвтоВАЗ стал выпускать до развала Советского Союза, была 4-дверная модификация ВАЗ-2109 в кузове седан –ВАЗ-21099 «Спутник/Самара Форма».

История создания ВАЗ -2110 (LADA 110) происходила в тяжелые кризисные годы, наступившие в постсоветские времена. Поэтому модель «десятки», которую разработали еще в 1989 году, поступила в производство с задержкой в 3-ри года: вместо 1992 года, производство 4-дверного седана ВАЗ-2110 было налажено автозаводом лишь в 1995 году. После этого Волжский автомобильный завод стал увеличивать производство автомобилей, возвращаясь к прежним уровням продаж. LADA 110 была оснащена 2-мя видами двигателей: 8-клапанным объемом 1,5 литра и мощностью 79 л.с или 16-клапанный объемом 1,6 литра и мощностью 92 л.с. Эта модель была способна составить конкуренцию таким автомобилям иностранного автопрома, как Audi 80, Daewoo Nexia или Opel Astra первого поколения. 
В 1997 году началось производство четырехдверного седана ВАЗ 2115 – рестайлингового наследника ВАЗ-21099. Новая модель приобрела более комфортный салон, новые задние фонари, молдинги дверей, спойлер и крышку багажника, оснащенную дополнительным стоп сигналом, бампера окрашенные в цвет кузова. 
Лада Калина (Lada Kalina) и Лада Приора (Lada Priora)– самые новые модели Волжского автозавода. Лада Калина, согласно европейской классификации, относится к верхнему сегменту класса «В», а Лада Приора – к классу «С». Производство Лада Калина в кузове седан было начато в 2004 году. Лада Калина универсал была выпущена через год. В 2006 году Лада Калина хэтчбек сошла с конвейера Волжского автомобильного завода.

В 2007 году было начато производство Лада Приора (ВАЗ-2170) седан, в 2008 году – Лада Приора хэтчбек и в 2009 году – Лада Приора универсал. 
В последнее время отечественный автопром вытесняют с российского авторынка автомобили европейского, японского, азиатского производства. Экономический кризис 2008-2009 годов, который более всего принес ущерб автомобилестроительным предприятиям, привел АвтоВАЗ к сотрудничеству с компанией Renault. На Волжском автозаводе концерн Renault планирует производить автомобили Lada, Renault и Nissan на платформе Logan (В0).

3. Тепловой расчет двигателя

 

 

3.1. Свежий заряд и  продукты сгорания

Количество свежего заряда или горючей смеси для карбюраторных ДВС, кмоль/кг топлива,

 

 

Здесь - коэффициент избытка воздуха:

для карбюраторных ДВС a = 0,7-1,18,

 молекулярная масса  паров топлива, кг/кмоль:

для карбюраторных двигателей Мт.= 110-120,

L0 - теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, кмоль/кг:

для карбюраторных двигателей L0= 0,512.

 

 

 

 кмоль/кг

 

Количество продуктов сгорания подсчитывается как сумма отдельных составляющих смеси, кмоль/кг.

 

При неполном сгорании (в карбюраторных ДВС <1)

 

;

 

;

 

;

 

;

 

;

 

 

Здесь К – отношение числа киломолей водорода к окиси углерода, составляющее от 0,45 до 0,5.

 

кмоль/кг

 

кмоль/кг

 

 кмоль/кг

 

 кмоль/кг

 

 кмоль/кг

 

Общее количество продуктов неполного сгорания, кмоль/кг,

 

 

 кмоль/кг

 

Теоретический коэффициент молекулярного изменения

 

 

 

Действительный коэффициент молекулярного изменения:

 

где - коэффициент остаточных газов, его значения:

для карбюраторных ДВС от 0,06 до 0,1.

 

 

 

 

 

 

3.2 Процесс впуска.

 

 

Расчет процесса впуска заключается в определении величин давления Pa, МПа, температуры Ta, К, конца впуска и коэффициента наполнения ŋv;

 

Pa=Po - ∆Pa

 

 

 

 

 

 

Давление Po и температура To окружающей среды обычно принимают Po=0,1 МПа и To =293 К. Степень сжатия Е=8,8 принят по данным двигателя прототипа. Потери давления на впуске ∆Pa=0,015 МПа, температура подогрева заряда ∆ T=10К, температура остаточных газов Tr=950 К, давление остаточных газов Pr=0,118 МПа.

 

 МПа

 

К

 

 

 

 

3.3 Процесс сжатия.

 

Параметры рабочего тела в конце процесса сжатия - давление Pc, МПа, и температуру Тс, К, определяют по уравнениям политропного процесса по формулам: