Чайнов Н.Д. - Конструирование двигателей внутреннего сгорания

Ïîñâÿùàåòñÿ 100-ëåòèþ ñïåöèàëüíîñòè“Äâèãàòåëè âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ”â ÌÃÒÓ èì. Í.Ý. ÁàóìàíàÊÎÍÑÒÐÓÈÐÎÂÀÍÈÅÄÂÑÀâòîðñêèé êîëëåêòèâ×àéíîâ Íèêîëàé Äìèòðèåâè÷,çàñëóæåííûé äåÿòåëü íàóêè ÐÔ,äîêòîð òåõíè÷åñêèõ íàóê,ïðîôåññîðÈâàùåíêî Íèêîëàé Àíòîíîâè÷,çàñëóæåííûé äåÿòåëü íàóêè ÐÔ,äîêòîð òåõíè÷åñêèõ íàóê,ïðîôåññîðÊðàñíîêóòñêèé Àíäðåé Íèêîëàåâè÷,êàíäèäàò òåõíè÷åñêèõ íàóê,äîöåíòÌÿãêîâ Ëåîíèä Ëüâîâè÷,êàíäèäàò òåõíè÷åñêèõ íàóê,äîöåíòÌÎÑÊÂÀ«ÌÀØÈÍÎÑÒÐÎÅÍÈÅ»2008ДЛЯ ВУЗОВÊÎÍÑÒÐÓÈÐÎÂÀÍÈÅÄÂÈÃÀÒÅËÅÉÂÍÓÒÐÅÍÍÅÃÎÑÃÎÐÀÍÈßÏîä ðåäàêöèåé çàñëóæåííîãî äåÿòåëÿíàóêè ÐÔ, äîêòîðà òåõíè÷åñêèõ íàóê,ïðîôåññîðà Í.Ä.

×àéíîâàÄîïóùåíî Ìèíèñòåðñòâîì îáðàçîâàíèÿè íàóêè Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè â êà÷åñòâåó÷åáíèêà äëÿ ñòóäåíòîâ âûñøèõ ó÷åáíûõçàâåäåíèé, îáó÷àþùèõñÿ ïî ñïåöèàëüíîñòè“Äâèãàòåëè âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ”íàïðàâëåíèÿ ïîäãîòîâêè“Ýíåðãîìàøèíîñòðîåíèå”ÌÎÑÊÂÀ«ÌÀØÈÍÎÑÒÐÎÅÍÈÅ»2008УДК 621.43 (075.8)ББК 31.365я73К65Р е ц е н з е н т ы: др техн. наук, проф. кафедры ДВС Ярославского государственного технического университета, заслуж. деят. науки и техники РФ ведущий специалист – советник директора ОАО "Автодизель" В.Р.

Гальговский; др техн. наук,проф., зав. кафедрой "Комбинированные двигатели внутреннего сгорания" Российского университета дружбы народов Н.Н. Патрахальцев.Конструирование двигателей внутреннего сгорания: УчебникК65 для студентов высших учебных заведений, обучающихся поспециальности "Двигатели внутреннего сгорания" направления подготовки "Энергомашиностроение" / Н.Д. Чайнов,Н.А. Иващенко, А.Н.

Краснокутский, Л.Л. Мягков; под. ред.Н.Д. Чайнова. М.: Машиностроение, 2008. 496 с., ил.ISBN 9785217034093Учебник написан коллективом преподавателей кафедры "Поршневыедвигатели" МГТУ им. Н.Э. Баумана – ведущей кафедры страны, отметившей в 2007 г. 100летие с начала подготовки специалистов по двигателямвнутреннего сгорания.Изложены основы конструирования и современные методы прочностного анализа поршневых и комбинированных двигателей внутреннего сгорания, дан анализ конструкций современных отечественных и зарубежныхдвигателей, рассмотрены перспективы их развития. Наряду с традиционными методами расчетов на прочность базовых деталей двигателей представлены современные численные методы анализа теплового и напряженнодеформированного состояний элементов двигателей с применением современных информационных технологий.Для лучшего усвоения материала учебник прекрасно иллюстрирован, втом числе цветными рисунками.ББК 31.365я73ã Чайнов Н.Д., Иващенко Н.А.

и др., 2008ISBN 9785217034093 Ó ОАО "Издательство "Машиностроение", 2008Предисловиеникоэкономическими показателями, обладающими конкурентоспособностью.В учебнике излагаются основыконструирования и методы расчетов на прочность поршневых ДВС.В нем на современном научномуровне с использованием практикиотечественного и зарубежного машиностроения представлены основные принципы создания современных ДВС различных типов иназначений на стадии проектирования. Проанализированы пути совершенствования основных узлов идеталей двигателей с использованием современных компьютерныхтехнологий.Учебник рассчитан на подготовкуспециалистов в области энергомашиностроения по специальности101200. При этом, наряду с подготовкой бакалавров и инженеров врамках специальности 101200, предусматривается и подготовка магистров.

В последнем случае углубленноеизучение методов математическогомоделирования теплового и напряженнодеформированного состояния, динамики и прочности элементов двигателя приобретают особоезначение.Настоящий учебник сохраняеттрадицию изложения материала,сложившуюся на протяжении многих десятилетий на кафедре "Поршневых двигателей" МГТУ им.Н.Э. Баумана и нашедшую отражение в учебниках по конструкции иДвигателестроение является одной из наиболее наукоемких и технологически сложных отраслей машиностроения. Применение двигателей внутреннего сгорания (ДВС)на автомобильном, железнодорожном, авиационном, речном и морском транспорте, а также в сельскохозяйственном и строительном машиностроении, добывающей промышленности, малой энергетике, ввооруженных силах и др.

выдвигаетособые требования к конструкции.Такие требования связаны с возможно большими ограничениями вредных воздействий ДВС на человека иокружающую среду с учетом огромных затрат конструкционных материалов и топлива на создание и эксплуатацию многих миллионов двигателей различных типов и назначений. Уровень требований к техникоэкономическим показателям двигателей непрерывно возрастает, чтоимеет объективный характер и диктуется общей экологической и экономической ситуацией в мировомсообществе. Это необходимо учитывать при разработке новых и модернизации существующих конструкций, реализуя в процессе созданиядвигателей новых поколений достижения в области расчетного анализа,технологий производства, испытаний, а также диагностики в ходе эксплуатации.

В эпоху рыночных отношений указанное является необходимым условием создания конструкций двигателей с высокими тех5включая межцилиндровое расстояние, относятся к ключевым моментам при создании нового двигателя.При этом процесс сквозного проектирования с применением компьютерных технологий, начиная с твердотельного моделирования с переходом к инженерному анализу конструкций и технологий изготовлениядвигателя (цепочки CAD CAE иСАМ), является общепринятым путем создания наукоемкой продукции,к которой относятся и современныепоршневые двигатели.В третьей главе достаточно полно излагается расчет перемещений,скорости, ускорений поршня идругих элементов кривошипношатунного механизма, а также расчетсил и моментов в двигателях, выполненных по различным компоновочным схемам. Детально рассмотрено уравновешивание двигателей. В отличие от выпущенныхранее учебников в главу включеныразделы, посвященные крутильным и изгибным колебаниям, виброактивности поршневых двигателей и путям ее снижения.Последующие шесть глав посвящены конструированию и расчетуна прочность базовых деталей двигателей.

Каждая глава построенаструктурно, по возможности одинаково. После анализа современных конструкций детали или узла сучетом их многообразия в двигателях разных типов и назначений,указания наиболее распространенных и перспективных материалов,рассматриваются методы повышения несущей способности рассматриваемого элемента. Затем предлагается многоуровневая структураматематических моделей для расчета температурных полей, полей дерасчету ДВС, написанных профессорами кафедры А.С. Орлиным,Д.Н.

Вырубовым, М.Г. Кругловым,С.Г. Рогановым, Ф.Ф. Симаковым,М.М. Чурсиным и другими преподавателями. Вместе с этим стремительное развитие двигателестроения, направленное на существенноеповышение важных техникоэкономических показателей поршневыхдвигателей и тесно связанное с внедрением новейших технологическихпроцессов, уточненных методоврасчетного анализа, выходящего зарамки традиционных поверочныхрасчетов, применением новых материалов и, наконец, трансформацией самого процесса проектированияна базе систематического применения ЭВМ, потребовали существенного изменения содержания учебника. Поэтому предлагаемое издание является новым учебником, вкотором, следуя утвердившимся вМГТУ им.

Н.Э. Баумана принципам подготовки специалистов в области двигателестроения с использованием новейших научных достижений, рассмотрены методы конструирования и расчета применительно к основным классам поршневыхдвигателей, применяемых в настоящее время.Учебник состоит из 11 глав. Первые две главы посвящены общимвопросам конструирования и расчетам на прочность современных двигателей внутреннего сгорания.В условиях высокой специализации, когда значительная часть базовых деталей изготавливается специализированными предприятиями, построение типоразмерного ряда, выбор компоновочной схемы и основных конструкционных соотношений,6формаций и напряжений с различной степенью глубины проведениярасчетов на разных этапах созданиянового или модернизации существующего двигателя.Учитывая важность компьютерных технологий в процессе создания новых двигателей, в учебниквключена отдельно 10я глава, посвященная основам автоматизированного проектирования поршневых двигателей.

Завершается учебник анализом конструкций и перспектив развития основных классов поршневых двигателей наземного и водного транспорта, авиационных двигателей, а также двигателей общего назначения, включая малую энергетику.По мнению авторов, предлагаемое издание будет полезно для инженеровконструкторов, научныхработников, занимающихся созданием и исследованием поршневыхдвигателей.Авторы выражают искреннююпризнательность гже И.Ю.

Кузнецовой и гну Е.А. Крылову за большуюпомощь при подготовке рукописиданного учебника.Авторы выражают также глубокую благодарность ОАО "Коломенский завод" (г. Коломна) и ОАО"Автодизель" (г. Ярославль) за оказанную помощь в подготовке иллюстративного материала рукописи.Глава 1ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ1.1.