125162 (Анализ эффективности работы двигателя внутреннего сгорания), страница 7

где 0,79 — объем азота в теоретически необходимом количестве воздуха; 0,0187 — объем трехатомных газов

.

Объем продуктов сгорания газообразного топлива определяется по той же формуле, что и для твердого или жидкого. При этом

.

При = 1

где — влагосодержание газообразного топлива. При > 1

Объем сухих газов при > 1

.

При атмосферном давлении с учетом температуры газов объем продуктов сгорания

.

Состав продуктов сгорания определяется с помощью газоанализаторов.

Энтальпия продуктов сгорания. Энтальпия (теплосодержание) продуктов сгорания топлива определяется суммированием теплосодержаний отдельных составляющих дымовых газов и зависит от вида топлива (твердое, жидкое или газообразное). Энтальпия имеет размерность кДж/кг или кДж/м³ и равна

Энтальпия теоретического объема газов ( = 1) при температуре

Энтальпия продуктов сгорания при > 1 больше чем (т. е. при = 1)

Где — энтальпия теоретически необходимого воздуха

кДж/кг или кДж/м³; — энтальпия дополнительного объема водяных паров

кДж/кг или кДж/м³;

— энтальпия золы

кДж/кг,

где — доля золы топлива, уносимая газами из топки; — соответственно теплоемкости при постоянном давлении трехатомных газов, азота, водяных паров, воздуха и золы при температуре .

Расчет состава природно-доменной смеси.

Рабочий состав доменного газа, %:

;

;

;

;

.

Таблица 1. Состав рабочего доменного газа.

Определение теплоты сгорания газов .

Природного газа:

.

Доменного газа:

.

Расчет состава смеси природного и доменного газов.

Принимаем долю доменного газа в природно-доменной смеси (ПДС) за x, тогда доля природного газа будет равна y = (1-x). Составляем уравнение:

,

где – исходная теплота сгорания смеси газов, МДж/м³.

Находим, что

Мдж/м³.

у = (1-х) = 1-0,747 = 0,253.

Состав смешанного газа, %.

;

6. УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ АВТОМОБИЛЯ МАРКИ ВАЗ-2101

6.1 Основные механизмы и системы двигателя

Для нормальной работы двигателя в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции. Для уменьшения затрат работы на преодоление трения, отвода теплоты, предотвращения задиров и быстрого износа трущиеся детали смазывают маслом. В целях создания нормального теплового режима в цилиндрах двигатель должен охлаждаться. Двигатель, устанавливаемый на автомобиль ВАЗ-2101, состоит из следующих механизмов и систем.

Система зажигания служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя в определенный момент.

Механизм газораспределения управляет работой клапанов, что позволяет в определенных положениях поршня впускать воздух или горючую смесь в цилиндры, сжимать их до определенного давления и удалять оттуда отработавшие газы.

Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала.

Система питания двигателя предназначена для приготовления горючей смеси в карбюраторе и подачи ее в цилиндры двигателя, а также для отвода продуктов сгорания из цилиндров.

Смазочная система необходима для непрерывной подачи масла к трущимся деталям и отвода теплоты от них.

Система охлаждения предохраняет стенки камеры сгорания от перегрева и поддерживает в цилиндрах нормальный тепловой режим.

6.2 Силы и моменты, действующие в двигателе

Рассмотрим силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме. Суммарная сила определяется из следующей формулы - , где - силы инерции от возвратно-поступательно движущихся масс. Определяются они на основании выражения , т.е. произведения массы на ускорение J. К этой массе относят: массу поршневого комплекта и часть массы шатуна ( ), отнесенной к массе, совершающей возвратно-поступательное движение (для этого осуществляют приведение действительных масс элементов КШМ к динамически эквивалентным см. рис. 11).

Рис. 11. Силы инерции и массы кривошипно-шатунного механизма, создающие их

Так же как и ускорение

J = =

Газовая сила задается свернутой индикаторной диаграммой или развернутой индикаторной диаграммой по углу поворота коленчатого вала (ПКВ). Суммируя затем ее с получают - основную нагрузку на элементы КШМ.

При испытаниях можно получить и развернутую индикаторную диаграмму по углу ПКВ, использую пневмоэлектрический датчик и специализированную аппаратуру, получив таким образом действующие газовые силы. Затем ее можно свернуть в координаты для определения индикаторных показателей двигателя.

Давление газов в цилиндре двигателя создает усилие на головке двигателя и на поршне , которое, передаваясь через подвижные элементы КШМ, выходит на коренные опоры, но не передается на опоры двигателя и не требует уравновешивания. Она уравновешивается внутри двигателя за счет упругой деформации элементов формирующих внутрицилиндровое пространство.

В КШМ действует и еще одна значительная по величине сила инерции – центробежная сила инерции , создаваемая массами вращающихся элементов: - массой колена и частью массы шатуна, совершающей вращательное движение, и полученной в результате приведения масс

В результате получаем систему масс создающих силы инерции и . Они выходят на опоры двигателя и требуют уравновешивания.

Вектор силы прикладывается к оси поршневого и раскладывается на две составляющие: N и S.

- боковая сила, прижимающая направляющую часть поршня к зеркалу цилиндра и вызывающая их взаимный износ.

направлена по оси шатуна; сжимает или растягивает шатун.

Перенесем силу S по линии ее действия и приложим к оси шатунной шейки (обозначим ). Силу разложим на две составляющие:

нормальная сила; направлена по радиусу кривошипа; сжимает и растягивает щеку кривошипа; нагружает шатунную и коренную шейки.

тангенциальная сила; вектор ее перпендикулярен радиусу кривошипа.

Силу К перенесем по линии ее действия и приложим к оси коренной шейки ( ). Одновременно к оси коленчатого вала приложим две противоположные по направлению, но равные по величине силы . Это соответствует параллельному переносу силы Т к оси коленчатого вала (метод Пуансо). При этом . Пара сил на плече r создает крутящий момент , направленный в сторону вращения коленчатого вала. Свободная сила суммируется с силой . В результате получим силу . Силы равны. Сила , в свою очередь, раскладывается на две составляющие и силу . Пара сил на плече h создает опрокидывающий момент равный по величине, но противоположный по направлению моменту .

6.3 Кривошипно-шатунный механизм

На двигателе установлен полноопорный, отлитый из чугуна, коленчатый вал с пятью коренными опорами и четырьмя шатунными шейками, Коренные и шатунные шейки вала не должны иметь трещин и задиров, Появившиеся на шейках вала глубокие риски или овальности более 0,05 мм шлифуют и шейки доводят до ремонтного размера, после чего тщательно промывают. Для повышения их износостойкости коренные и шатунные шейки коленчатого вала подвергаются закалке токами высокой частоты на глубину 2—3 мм. Наиболее допустимые овальность и конусность шатунных и коренных шеек после шлифования по 0,007 мм. Допустимое биение коренных шеек 0,02 мм, а отклонение осей шатунных шеек относительно коренных ±0,25 мм. Номинальные размеры шатунных шеек коленчатого вала составляют 47,814 и 47,834 мм, а коренных 50,775 и 50,795 мм. Причем преимущественно применяются номинальные размеры 47,834—0,020 и 50,795—0,020 мм. Допустимое уменьшение их толщины для различных ремонтных размеров составляет 0,25; 0,50; 0,75 и 1,0 мм.

Коренные и шатунные шейки соединяются между собой щеками с противовесами. Для подачи масла от коренных подшипников к шатунным в шейках и щеках просверлены каналы, выходные технологические отверстия которых закрыты заглушками.

Для очистки каналов удаляются заглушки, каналы промывают бензином и продувают сжатым воздухом, а при необходимости отверстия развертывают, после чего запрессовывают и крепят новые заглушки.

В торце задней коренной шейки коленчатого вала расточено отверстие Ø 34,992—34,960 мм под установку переднего шарикового подшипника ведущего вала коробки передач.

Коленчатый вал подвергают балансировке. Его равномерное вращение в коренных подшипниках обеспечивается отлитым из чугуна маховиком 18, который после раскручивания вала способствует преодолению сопротивления сжатию в цилиндрах двигателя, а также преодолению двигателем кратковременных перегрузок при трогании с места, торможении двигателем и т. д.

Крепление маховика к торцу фланца задней коренной шейки коленчатого вала осуществляется шестью болтами с общей стопорной шайбой, причем точная установка механизма сцепления на маховике обеспечивается двумя центровочными штифтами. Болты крепления маховика затягиваются приложением момента 7,2—8,9 кгс·м. Максимально допустимое отклонение поверхности опорного фланца маховика 18 относительно оси коленчатого вала на радиусе 34 мм — 0,025 мм. Допустимая непараллельность опорной поверхности ведомого диска сцепления относительно поверхности крепления к фланцу коленчатого вала и проверяется индикатором и должна быть не более 0,1 мм.

Стельной зубчатый обод маховика имеет 129 зубьев, поверхность которых закаляется токами высокой частоты, Перед напрессовкой обод нагревают в масле до температуры + 80^оС.

Проверка балансировки коленчатого вала производится на двух призмах на поверочной плите. Вал устанавливается вместе с маховиком и сцеплением.

Для обеспечения удлинения коленчатого вала при его нагреве и достаточной жесткости его крепления, а также сохранения герметичности сальников, которые располагаются на обоих концах коленчатого вала, на задней коренной шейке устанавливают упорные шайбы коренного подшипника.