Бензиновый двигатель для легкового автомобиля мощностью N

    ;

    ,

   где . 

   Среднее напряжение и амплитуды цикла.

    ;

    ;

    ,

   где ; ; q= 0,8 при и ; . 

   Так как  , то запас прочности болта определяется по пределу текучести.

    . 
 
 
 

   Глава 4. Расчет системы охлаждения. 

   4.1. Общие сведения.

   Охлаждение  двигателя применяется в целях  принудительного отвода теплоты  от нагретых деталей для обеспечения  оптимального теплового состояния двигателя и его нормальной работы. Большая часть отводимой теплоты воспринимается системой охлаждения, меньшая – системой смазки и непосредственно окружающей средой.

   В зависимости от рода используемого  теплоносителя в автомобильных  и тракторных двигателях применяют систему жидкостного или воздушного охлаждения. В качестве жидкого охлаждающего вещества используют воду и некоторые другие высококипящие жидкости, а в системе воздушного охлаждения – воздух. 

   4.2. Расчет жидкостного  насоса.

   По  данным теплового баланса количество теплоты, отводимой от двигателя жидкостью ; средняя теплоемкость жидкости ; средняя плотность жидкости ; напор, создаваемый насосом, принимается . 

   Циркуляционный  расход жидкости в системе охлаждения.

    ,

   где - температурный перепад жидкости при принудительной циркуляции. 

   Расчетная производительность насоса.

    ,

   где η= 0,85 – коэффициент подачи насоса. 

   Мощность, потребляемая жидкостным насосом.

    ,

   где - механический КПД жидкостного насоса. 

   Число лопаток на крыльчатке насоса принимаем  z= 4, а толщина лопаток δ= 3 мм.

Корпус литого типа. Радиальный зазор между крыльчаткой и корпусом не должны превышать 1 мм, а осевые зазоры – 0,2 мм.

   Сечение трубопроводов и проходов для  жидкости в рубашке охлаждения выбирают так, чтобы скорость жидкости не превышала  м/с. 
 
 
 
 
 
 

   4.3. Устройство, работа, ремонт и обслуживание системы охлаждения.

   

   Схема системы охлаждения двигателя

   а) малый круг циркуляции

   б) большой круг циркуляции

   1 - радиатор; 2 - патрубок для циркуляции  охлаждающей жидкости; 3 - расширительный  бачок; 4 - термостат; 5 - водяной насос; 6 - рубашка охлаждения блока цилиндров; 7 - рубашка охлаждения головки блока; 8 - радиатор отопителя с электровентилятором; 9 - кран радиатора отопителя; 10 - пробка для слива охлаждающей жидкости из блока; 11 - пробка для слива охлаждающей жидкости из радиатора; 12 – вентилятор 

   Система охлаждения состоит  из:

   - рубашки охлаждения блока и головки блока цилиндров;

   - центробежного насоса;

   - термостата;

   - радиатора с расширительным бачком;

   - вентилятора;

   - соединительных патрубков и шлангов.  

   На  рисунке изображено два круга циркуляции охлаждающей жидкости. Малый круг циркуляции (стрелки красного цвета) служит для скорейшего прогрева холодного двигателя. А когда к красным стрелкам присоединяются синие, то, уже нагревшаяся жидкость, начинает циркулировать и по большому кругу, охлаждаясь в радиаторе. Руководит этим процессом автоматическое устройство – термостат.

   Для контроля за работой системы, на щитке  приборов имеется указатель температуры  охлаждающей жидкости. Нормальная температура охлаждающей жидкости при работе двигателя должна быть в пределах 80 - 90°С.

   Рубашка охлаждения двигателя состоит из множества каналов в блоке и головке блока цилиндров, по которым циркулирует охлаждающая жидкость.

   Насос центробежного типа заставляет жидкость перемещаться по рубашке охлаждения двигателя и всей системе. Насос приводится в действие ременной передачей от шкива коленчатого вала двигателя. Натяжение ремня регулируется отклонением корпуса генератора или натяжным роликом привода распределительного вала двигателя.  
 
 

   Термостат предназначен для поддержания постоянного оптимального теплового режима двигателя. При пуске холодного двигателя термостат закрыт, и вся жидкость циркулирует только по малому кругу для скорейшего ее прогрева. Когда температура в системе охлаждения поднимается выше 80 - 85°С, термостат автоматически открывается и часть жидкости поступает в радиатор для охлаждения. При больших температурах термостат открывается полностью и уже вся горячая жидкость направляется по большому кругу для ее активного охлаждения.

   Радиатор служит для охлаждения проходящей через него жидкости за счет потока воздуха, который создается при движении автомобиля или с помощью вентилятора. В радиаторе имеется множество трубок и «перепонок», которые образуют большую площадь поверхности охлаждения.

   Расширительный  бачок необходим для компенсации изменения объема и давления охлаждающей жидкости при ее нагреве и охлаждении.

   Вентилятор предназначен для принудительного увеличения потока воздуха проходящего через радиатор движущегося автомобиля, а также для создания потока воздуха в случае, когда автомобиль стоит без движения с работающим двигателем.

   Применяются два типа вентиляторов: постоянно  включенный, с ременным приводом от шкива коленчатого вала и электровентилятор, который включается автоматически, когда температура охлаждающей жидкости достигает приблизительно 100 градусов.

   Патрубки  и шланги служат для соединения рубашки охлаждения двигателя с термостатом, насосом, радиатором и расширительным бачком.

   В систему охлаждения двигателя включен  также и отопитель салона. Горячая охлаждающая жидкость проходит через радиатор отопителя и нагревает воздух, подающийся в салон автомобиля. Температура воздуха в салоне регулируется специальным краном, которым водитель прибавляет или уменьшает поток жидкости, проходящий через радиатор отопителя.  

   Основные  неисправности системы  охлаждения. 

   Подтекание  охлаждающей жидкости может появиться из-за повреждений радиатора, шлангов, уплотнительных прокладок и сальников.

   Для устранения неисправности необходимо подтянуть хомуты крепления шлангов и трубок, а поврежденные детали заменить на новые. В случае повреждения трубок радиатора, можно попробовать «залатать» дырки и трещины, но, как правило, все заканчивается заменой радиатора.

   Перегрев  двигателя может происходить по причине недостаточного уровня охлаждающей жидкости, слабого натяжения ремня вентилятора, засорения трубок радиатора, а также при неисправности термостата.

   Для устранения неисправности следует  восстановить уровень жидкости в системе охлаждения, отрегулировать натяжение ремня вентилятора, промыть радиатор, заменить термостат.

   Нередко перегрев двигателя случается и  при исправных элементах системы  охлаждения, когда машина движется с малой скоростью и большими нагрузками на двигатель. Это происходит при движении в тяжелых дорожных условиях, таких как проселочные дороги и всем надоевшие городские «пробки». В этих случаях стоит подумать о двигателе своего автомобиля, да и о себе тоже, устраивая периодические, хотя бы кратковременные «передышки».

   Заключение 
 

   В данной работе ознакомились с теоретическими основами автомобильных двигателей.

   В ходе работы мы рассмотрели тепловой расчет с его параметрами и  рабочими процессами. В этом расчете подробно изучили все циклы двигателя внутреннего сгорания с его потребностями, а также построили индикаторную диаграмму. После чего приступили к кинематическому, динамическому и прочностному расчетам бензинового двигателя. Рассчитали перемещение, скорость и ускорение поршневой группы с их удельными и полными силами инерции, а также силами, действующими на кривошипно-шатунный механизм. Рассмотрели центробежные силы инерции рассчитываемого двигателя и их моменты. Произвели отдельно расчеты поршневой и шатунной групп, определили напряжения возникающие в ходе их работы. Также рассчитали элементы охлаждающей системы, рассмотрели её устройство и работу.

   По  данным расчетам определили основные параметры двигателя: литраж ; диаметр цилиндра D= 82 мм; перемещение поршня S= 71 мм; крутящий момент ; часовой расход топлива ; эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Литература 
 

   1. Колчин  А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пособие для вузов. – 4-е изд., стер. – М.: Высш. шк., 2008. – 496 с.: ил. 

   2. Методические  указания по курсовому проектированию  «Системы охлаждения поршневых  двигателей». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Приложение