Upload
eduard-gheorghe
View
56
Download
2
Embed Size (px)
DESCRIPTION
proiect ccmai auto ar facultate transporturi proiect ccmai auto ar facultate proiect ccmai auto ar facultate transporturi proiect ccmai auto ar facultate proiect ccmai auto ar facultate transporturi proiect ccmai auto ar facultate
Citation preview
Universitatea Politehnica Bucuresti Facultatea TransporturiDepartamentul Autovehicule rutiere
ProiectCalculul si constructia motoarelor cu ardere interna
student: Gheorghe Eduard Emilgrupa: 8303 B
-2015-Tema de proiect
Sa se efectueze proiectarea generala pentru un motor in patru timpi (=4) racit cu lichid, avand urmatoarele caracteristici: 1. Tip motor: cu aprindere prin comprimare MAC;2. Putere efectiva: P= 56 kW;3. Turatia nominala: n=3050 rot/min;4. Numar de cilindrii si dispunerea lor: i=3 in linie;5. Raportul de comprimare: = 17;6. Coeficientul de exces de aer: = 1,5;7. Procedeu de ardere: Injectie directa pe perete;8. Presiunea de supraalimentare: ps=0,12 [MPa];
Prima etapa a proiectului o reprezinta alegerea unui numar adecvat de modele similare (min.5) si analiza particularitatilor lor constructive.Pentru a selecta modelele similare se vor avea in vedere urmatoarele criterii:-acelasi tip de motor -dispunerea cilindrilor in linie -puterea efectiva pe cilindru (poate varia cu 10%)-turatia (poate varia cu 10%)
Capitolul 1Alegerea modelelor similare
Pentru a afla puterea indicata pe cilindru se efectueaza calculul:56:3=18,6kW/cilindruPuterea pe cilindru poate varia cu 10% ,deci cu 1,86kW.(18,61,86)*3=50.22..61,38 [kW]Pe baza acestor informatii s-au identificat urmatoarele modele similare:1Audi A2 TDI cu aprindere prin comprimare putere efectiva: 56kW turatia nominala: 4000 rot/min numar cilindrii si dispunerea lor: i=3 in linie raport de comprimare: =18:1 alezajul: D=79,5 mm cursa: S=95.5 mm
2. VW Fox 1.4 TDI cu aprindere prin comprimare putere efectiva: 52 kW turatia nominala: 4000 rot/min numar cilindrii si dispunerea lor: i=3 in linie raport de comprimare: =19.5:1 alezajul: D=79 mm cursa: S=95.5 mm
3. Alfa Romeo 1.8 DTI cu aprindere prin comprimare putere efectiva: 62 kW turatia nominala: 4200 rot/min numar cilindrii si dispunerea lor: i=3 in linie raport de comprimare: =22:1 alezajul: D=92 mm cursa: S=89.2 mm
4. Seat Leon
cu aprindere prin comprimare putere efectiva: 56kW turatia nominala: 4200 rot/min numar cilindrii si dispunerea lor: i=3 in linie raport de comprimare: =16.5:1 alezajul: D=79.5 mm cursa: S=80.5 mm
5. VW Lupo 1.4 TDI
cu aprindere prin comprimare putere efectiva: 56 kW turatia nominala: 4000 rot/min numar cilindrii si dispunerea lor: i=3 in linie raport de comprimare: =18:1 alezajul: D=79 mm cursa: S=95.5 mm
6. Audi A2 1.4 TDI cu aprindere prin comprimare putere efectiva: 67 kW turatia nominala: 4000 rot/min numar cilindrii si dispunerea lor: i=3 in linie raport de comprimare: =18:1 alezajul: D=79.5 mm cursa: S=95.5 mm
7. Seat Cordoba 1.4TDI cu aprindere prin comprimare putere efectiva: 63 kW turatia nominala: 4000 rot/min numar cilindrii si dispunerea lor: i=3 in linie raport de comprimare: =19.5:1 alezajul: D=79.5 mm cursa: S=95.5 mm
Se vor calcula urmatorii parametri:-presiunea efectiva[MPa]-puterea litrica=[Kw/L]-puterea specifica [kW/dm2]-puterea efectiva indicata[kW/cil]-viteza medie a pistonului=[m/s]
Aplicand formulele enuntate mai sus pentru toate modelel similare alese, se vor obtine informatiile prezentate in urmatorul tabel.(anexa 1.1)
Capitolul 2 Calculul termic
Calculul termic se face in urmatoarele ipoteze simplificatoare:-amestec de gaze perfecte;-evacuarea la presiunea pg=constant;-neglijarea suprapunerii supapelor;-supapa de evacuare se deschide in PME si evacuarea libera este asimilata cu o racire izocora;-incarcatura proasta se incalzeste in contact cu piesele fierbinti cu T;-la inceputul admisiei, in cilindru se gasesc gaze arse reziduale ce se amesteca cu incarcatura proaspata si rezulta amestecul initial;-comprimarea si destinderea sunt evolutii politropice cu exponent constant;-calculul se face pentru un ciclu teoretic in care doza de combustibil este de 1 kg.In cazul ciclului motor real numai o parte din energia termica a combustibilului reuseste sa se transforme in lucru mecanic dezvoltat de gaze in cilindru.Tinand seama de conditiile in care se desfasoara transformarile care alcatuiesc ciclul real rezulta diagrama indicata, mai mica decat diagrama teoretica, de care se leaga o serie de parametri caracteristici ai motorului.Diagrama indicata se poate obtine pe cale experimentala cu ajutorul indicatorului, de unde ii vine si numele, cat si pe cale teoretica in urma unui calcul termic al proceselor izolate din care se compune ciclul.
2.1 Calculul proceselor de schimbare a gazelor
Marimile de stare initiale:
Ps = 0.12 MPa
se alege din tabelul2.1Tabel 2.1 Tipul motorului
[grade]
MASCombustibil lichid10 ... 45
Combus-tibil gazosGaze degenerator10 ... 25
Gazelichefiate10 ... 45
MACAdmisie normala10 ... 25
Supraalimentat5 ... 10
K
Temperatura de racire ,Trac, se alege cu valoare de 40K.Avand in vedere aceste date se poate calcula:
Se alege pg din urmatorul tabel:Tabel 2.2Tipul motorului
AdmisienormalaSemirapid(1,03-1,10)
Rapid(1.03-1,15)
Supraalimentat
Comprex
(1,01-1,07)
Turbosuflanta(0,70-0,90)
Pg=0.125 MPa 2.1.1 Coeficientul de umplereA fost ales din intervalul de valori acceptate, pentru a se calcula Pa.
Tipul motorului
MASCombustibil lichid0,75 0,85
Combus-tibilgazosGaze de generator0,65 0,70
GPL0,75 0,85
MACSemirapid0,80 0,92
Rapid0,75 0,92
2.1.2 Coeficientul de gaze arse reziduale :
Dupa efectuarea calculului se verifica rezultatul cu ajutorul tabeluluiTipul motorului
MASCombustibil lichid0,06 0,18
Combustibil gazos0,05 0,16
MACAdmisie normala0,03 0,06
Supraalimentat0,01 0,03
Se precizeaza ca Tg=900K a fost ales cu ajutorul tabelului:Tipul motorului[k]
MASCombustibil lichid900-1000
Combustibil gazos750-1000
MAC600-900
2.1.3 Temperatura la sfarsitul admisiei Ta:
Rezultatul se verifica cu tabelul:
Tipul motorului [K]
Admisie normalaMAS320 370
MAC320 350
Supraalimentat330 - 400
2. CALCULUL PROCESULUI DE COMPRIMARE
2.2.1 Presiunea la sfarsitul comprimarii
Se alege = 1,365 din tabelul:Tipul motorului
MASCombustibil lichid1,28 ... 1,37
Combustibil gazos1,28 ... 1,38
MACSemirapid1,30 ... 1,36
Rapid1,35 ... 1,38
bar
2.2.2 Temperatura la sfarsitul comprimarii
mai mare decat 800K, valoare acceptata.
Verificarile in cazul Tc si pc au fost facute cu ajutorul tabelului:
Tipul motoruluip[Mpa]T[k]
MASAdmisie normala0,9-2,5600-800
Supraalimentat2,0-3,5650-800
MACAdmisienormalaSemirapid3,5-6,0750-1100
Rapid3,5-8,0
Supraali-mentatSemirapid4,0-14800-1200
Rapid4,0-9,0
2.3. CALCULUL PROCESULUI DE ARDERE
Se alege din tabelul:Tipul motorului
MASCombustibil lichid0,85-0,95
Combustibil gazos0,95-1,40
MACCombus-tibillichidAdmisienormalaID volum1,40-1,70
ID perete1,30-1,50
CSV, CSP1,10-1,40
Supra- ali-mentID volum1,70-2,50
ID perete1,50-1,70
CSV, CSP1,30-1,70
Combustibil gazos (diesel-gaz)1,40-2,20
=1,5 (impus in datele initiale)Compozitia chimica a combustibiluluieste formata din carbon, hidrogen si oxigen, masa acestora insumata fiind de un kilogram pentru a facilita analiza. (1kg= c+h+o) kg/kmol
kg/kmol kg/kmol
Masa molara a comustibilului este: kg/kmol
Se precizeaza ca se va utiliza pentru puterea calorifica inferioara a combustibilului valoarea:
Coeficientul de utilizare a caldurii se alege din tabelul:Tipul motorului
MASCombustibil lichid0,80-0,95
Combustibil gazos0,80-0,90
MACSemirapid0,65-0,75
RapidID0,70-0,88
CS0,65-0,80
Valoarea adoptata este:
2.3.1 Compozitia gazelor de ardere
Cantitatea teoretica de aer: kmol aer/kg comb
Cantitatea reala de aer: kmol aer/kg comb
Compozitia de gaze de ardere [kmol gaze/kg comb.]:
Cantitatea totala de gaze de ardere[kmol gaze/kg comb.]]:
Participatiile molare ale gazelor de arderein amestec: , , unde
Cantitatea initiala de amestec:
Coeficientul chimic de variatie molara:
mai mare decat 1, valoare acceptata.
Coeficientul total de variatie molara:
rezulta 1 p, prentru paliere si f -> m , pentru manetoanePresiunea maxima:l'm - lungimea portanta a fusului manetonm - raza de racordare a fusului maneton cu bratul
Pentru manetoane:
Rmmax , Rmmed - se determina dina diagrama polara a fusului considerat
Rm.med7521
Presiunea medie:
1.08
n4200
Coeficientul de uzura kfw.m - viteza periferica a manetonului
[mm] , n [rpm]pentru palierewf - viteza periferica relativa in lagar
[
MJs30.3]
pm.max[MPa] ,
[m/s]Valori uzuale (admisibile )
Materialul antifrictiune al cuzinetilor:
kf130[
MJs30.5] - bronz cu Pb turnat
Alegerea materialului:Otel aliat ( STAS 880-80 ) : OLC 45, STAS 880 - 80Date necesare calculului coeficientilor de sigurantaRezistenta la rupere
r800
Rezistenta la oboseala
1320
01.8...2()1190...220
Coeficinetul de sensibilitate al materialului:
q0.7pentru OLCCoeficientul teoretic de concentrare
T1.5
Orificiu de ulei cu
2...3
df35
Raza de racordare
fdf0.0625-->
1.75
0.125-->
1.5
0.25-->
1.2
0.5-->
1.1
Factorul de calitate a suprafetei Pentru fusuri ecruisate
1.1...1.3Pentru fusuri calite CIF
1.2...1.7
1.5
Factoru dimensional Dimensionarea caracteristica ( pentru fusuri df , brate )
0.75[mm]
0.72
20
0.9
0.88
0.85
40
0.78
0.75
100
0.6
0.55
Valori uzuale ( admisibile ) pentru coeficientii de siguranta:Tip motor: palier ( c )maneton ( c ) de automobil
3...4
1.7...33.Verificarea de rezistenta a arborelui cotit3.1.Fusurile palier se verifica la oboseala numai la rasucire sub actiunea momentului Mp(), precizat anterior, in sectiunile care concentratori de tensiuni: de racordare cu bratul cu raza p (SR) si a orificiului de ulei de diametru d0 ( SU ).Ultimul fus palier solicitat la rasucire de momentul motor rezultant Mrez:
mm3
c4...5
3.2.Fusurile maneton se verifica la oboseala atat la rasucire cat si la incovoiere a) Coeficientul de siguranta la rasucire sub actiunea momentului Mm()
Nmm
Nmm
m0.8
b) Coeficientul de siguranta la incovoiere c Mi - momentul incovoietor
La motor in linieIn sectiunea de racordare SR
Nmm
Nmm
In sectiunea de ungere SU
90o - unghiul de palare al orificiilor de ulei
Mu.max810750
Mu.min981252
MPa
MPa
MPa
MPa
1.12
Nmm
e1.04
Nmm
s0.815
c) Coeficientul de siguranta in fiecare sectiune este:
In cazul
ic3( ic - numarul de coturi ale arborelui cotit ) se poate lua in calcul, sumar, tensiunile suplimentare poduse de vibratia torsionala considerand in locul c ( atat fusurile palier cat si la cele maneton )
ic5
- coeficient de amplificare dinamica
3.3. Bratele
Se verifica la oboseala atat la solocitari de rasucire cat si longitudinale in planul tangent la suprafata palierului normal la planul cotului si cel de miscare, in punctul C de racordare cu fusul. Cand bratele sunt identice constructiv, solicitarea in C este aceeasi (se verifica un singur brat).
Este aleasa valoarea 0.2 pentru raport
Nmm
Nmm
br0.289
0.208
3
0.267
1.5
1.75
0.239
6
0.289
2
0.313100.2592.5
a) Coeficientul de siguranta la solicitari longitudinale c
.ref1.5
h0.8
-cand gaurile cu forma de butoi:
s0.9
- acoperirea fusurilor
MPa
MPa
c.1vm1.423
b) Coeficientul de siguranta la rasucire c
br0.2
- coeficientul lui Saint - Venant
.ref1.3
h1.5
b0.8
e0.75
s0.5
se aleg din datele prezentate la verificarea fusurilor ( h - dimensiunea de referinta )
( brate neprelucrate mecanic), sau
( brate prelucrate mecanic )
c.1vm1.65
c) Coeficientul total de siguranta
ctotccc2c21.3