Краткое описание звездообразного поршневого двигателя. Расчет процессов наполнения, сжатия, сгорания, расширения двигателя. Индикаторные и геометрические параметры двигателя. Расчет на прочность основных элементов. Расчет шатуна и коленчатого вала.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Задание на курсовой проект

Произвести расчет авиационного звездообразного поршневого двигателя с воздушным охлаждением (прототип АИ-14).

Исходные данные:

1) эффективная мощность на расчетной высоте ;

2) частота вращения коленчатого вала ,();

3) число цилиндров ;

4) степень сжатия ;

5) давление наддува ;

6) расчетная высота ;

Объем работы:

Выполнить следующие расчеты:

- Тепловой расчет

Необходимо рассчитать рабочий цикл двигателя, то есть определить параметры, характеризующие отдельные его процессы (наполнение, сжатие, сгорание, расширение, выпуск), и цикл в целом. По данным расчета определить основные размеры двигателя и предполагаемую экономичность.

- Динамический расчет

По данным теплового расчета произвести построение индикаторной диаграммы и определить силы, действующие на все звенья кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

- Силовой расчет

1. Расчет поршня .

2. Расчет поршневого пальца.

3. Расчет шатуна.

4. Расчет на прочность коленвала.

Реферат

По выполненному тепловому расчету разработана конструкция 7-ти цилиндрового поршневого двигателя. Этот этап проектирования выполнен в виде чертежа общего вида двигателя масштабе 1:1.

Выполнен динамический расчет двигателя, его уравновешивание, а также силовые расчеты, включающие расчет на прочность коленвала, расчет поршневого пальца, и поршня. По полученным результатам были сделаны соответствующие выводы.

Содержание

• ВВЕДЕНИЕ
• 1 Общие сведения о двигателе
• 1.1 Краткое описание двигателя
• 1.2 Картер
• 1.3 Цилиндрово-поршневая группа
• 1.4 Кривошипно-шатунный механизм
• 2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ
• 2.1 Исходные данные
• 2.2 Выбор дополнительных исходных данных
• 2.3 Расчет процесса наполнения
• 2.4 Расчет процесса сжатия
• 2.5 Расчет процесса сгорания
• 2.6 Расчет процесса расширения
• 2.7 Определение индикаторных параметров двигателя
• 2.8 Определение эффективных параметров двигателя
• 2.9 Определение геометрических параметров двигателя
• 3 ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
• 3.1 Допущения
• 3.2 Определение основных размеров КШМ
• 3.3 Исходные данные для динамического расчета
• 3.4 Результаты расчета
• 4 РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДВИГАТЕЛЯ
• 4.1 Расчет на прочность поршня
• 4.2 Расчет пальца поршня
• 4.4 Расчет на удельное давление его трущихся поверхностях
• 5 РАСЧЕТ ШАТУНА
• 5.1 Расчет стержня шатуна
• 5.2 Расчет верхней головки шатуна
• 6 РАСЧЕТ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА
• 6.1 Силы, действующие на колено коленчатого вала
• 6.2 Определения запаса прочности в шатунной шейке
• Заключение
• Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Авиационный поршневой двигатель представляет собой сложную систему, которая преобразует, с помощью химических процессов, тепловую энергию, заключенную в топливе, и превращает ее в механическую работу.

Основные параметры двигателя (мощность, удельный расход топлива, размеры) обуславливаются характером протекания рабочего процесса и степенью использования тепла, выделяемого при сгорании топлива в цилиндрах.

Для четырехтактных двигателей, рабочий процесс в цилиндре осуществляется за два оборота коленчатого вала и состоит из четырех тактов: наполнения, сжатия, сгорания смеси и расширения продуктов сгорания, и выпуска в атмосферу отработавших газов.

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДВИГАТЕЛЕ

1.1 Краткое описание двигателя

Представленный в данном проекте двигатель - четырехтактный, невысотный, но имеет центробежный нагнетатель для создания наддува на взлётном и номинальном режимах, а также для улучшения смесеобразования, и распределения смеси по цилиндрам.

Двигатель имеет планетарный редуктор, для снижения оборотов, передаваемых от двигателя на винт.

Картер двигателя состоит из носка картера, передней крышки упорного подшипника коленчатого вала, среднего картера, смесесборника и задней крышки.

В полости носка картера размещен механизм редуктора, на наружной поверхности носка имеется фланец для установки регулятора постоянных оборотов.

Средний картер состоит из переднего и заднего полукартеров, соединённых друг с другом при помощи болтов.

Внутри среднего картера размещён кривошипно-шатунный механизм, по периферии картера на соответствующих фланцах устанавливаются цилиндры и маслоотстойник.

К переднему полукартеру крепится на шпильках передняя крышка упорного подшипника и носок картера.

В полости прилива переднего полукартера и на передней крышке упорного подшипника коленчатого вала размещается кулачковая шайба и её привод. Направляющие толкателей монтируются в приливе переднего полукартера. К заднему полукартеру крепится смесесборник, являющийся коллектором рабочей смеси, которая направляется от нагнетателя к цилиндрам.

По периферии смесесборника расположены девять бобышек для установки всасывающих труб цилиндров, на восьми бобышках выполнены приливы с отверстиями для крепления рамы двигателя; в нижней части смесесборника имеется фланец, на котором монтируется переходник с карбюратором.

Внутри смесесборника монтируются: крыльчатка нагнетателя, диффузор, ведущий валик привода нагнетателя и агрегатов, расположенных на задней крышке.

К смесесборнику на шпильках крепится задняя крышка, на фланцах которой устанавливаются: два магнето БСМ-9-25°, генератор тока ГС-10-350М, компрессор АК-50М, вакуум-насос АК-4С, шестерёнчатый маслонасос, бензонасос 702М, воздухораспределитель и привод к счётчику оборотов.

В полости задней крышки размещены приводы ко всем вышеупомянутым агрегатам.

Система смазки основных деталей циркуляционная, под давлением, создаваемым шестерёнчатым насосом.

Детали, сопрягаемые с пошнями, и все шестерни смазываются барботажным маслом.

Смазка клапанного механизма производится консистентной смазкой.

Внутренняя полость двигателя сообщается с окружающеё атмосферой при помощи двух суфлёров, один из которых расположен на носке картера, а второй на смесесборнике.

Зажигание рабочей смеси в цилиндрах производится при помощи двух запальных свечей, ввёрнутых по две в каждый цилиндр.

Двигатель снабжён системой запуска при помощи сжатого воздуха. Сжатый воздух подаётся из баллона через распределитель к пусковым клапанам, размещённым на головке каждого цилиндра.

Топливо перед запуском заливают во всасывающие трубы цилиндров через заливочные форсунки и коллектор трубопроводов при помощи пускового насоса.

1.2 Картер

Проектируемый двигатель четырехтактный, звездообразный.

Является маломощным поршневым авиационным двигателем. Невысотный, но имеет центробежный нагнетатель для создания наддува на взлетном режимах, а также для улучшения смесеобразования и распределения смеси по цилиндрам.

Основанием всего двигателя является картер. К нему крепятся цилиндры, в нем располагаются подшипники коленчатого вала и редуктора. Картер двигателя крепится к подмоторной раме самолета и является основным звеном, в котором замыкается силовая система двигателя. Через картер все усилия от двигателя передаются элементам конструкции самолета.

Основные требования, которые предъявляются к картеру, - высокая прочность и жесткость его конструкции при минимальном весе.

Картер состоит из следующих узлов: носка картера, передней крышки упорного подшипника коленчатого вала, среднего картера, выполненного в виде переднего и заднего полукартеров, смесесборника и задней крышки.

Носок картер, отлитый из магниевого сплава, своим задним фланцем, имеющим 18 отверстий для шпилек , крепится к среднему картеру.

На верхней части наружной поверхности носка имеется фланец для крепления регулятора оборотов и фланец для крепления суфлера, которой выполнен в виде литой трубки с внутренними перегородками, которые способствуют отделению масла от газов, выходящих из полости картера в атмосферу. Для этой же цели, а так же для предупреждения попадания посторонних частиц в полость двигателя между суфлером и носком картера устанавливается сетчатый фильтр.

В расточке переднего фланца носка картера устанавливается упорно-опорный шарикоподшипник вала винта, а в расточке центральной ступицы запрессовывается втулка с отверстиями для подвода масла к регулятору оборотов и механизму винта.

В верхней части носка имеются...