Проект расчёта двигателя внутреннего сгорания ЯМЗ-238

1. Чертёж графиков А1:

• Силы, действующие на КШМ;
• Суммарный крутящий индикаторный момент двигателя;
• Диаграммы: индикаторная, нагрузок, действующих на шатунные шейки двигателя, развёрнутая диаграмма удельной нагрузки на шатунные шейки в режиме максимального крутящего момента, износа шатунной шейки.

2. Чертёж общего вида двигателя внутреннего сгорания А1:

• Число цилиндров – 8, их расположение – V-образное, с углом развала 90^о;
• Рабочий объём – 14,86 л;
• Номинальная мощность – 240 л/с;
• Число оборотов – 2100 об/мин;
• Максимальный крутящий момент – 90 кгм;
• Способ смесеобразования – непосредственный впрыск;
• Камера сгорания – неразделенного типа в поршне;
• Фазы газораспределения: впускной клапан: открытие – 20 до в.м.т., закрытие – 56 после н.м.т., выпускной клапан: открытие – 56 до в.м.т., закрытие – 20 после н.м.т.;
• Число клапанов на цилиндр – один впускной/выпускной;
• Расположение – верхнее;
• Топливо – дизельное, малосернистое;
• Давление в масляной системе при номинальных оборотах – 4-7 кг/см;
• Система смазки – смешанная;
• Температура охлаждающей жидкости – 75-95^о;
• Габаритные размеры – 1620*992*1230 мм;
• Сухой вес: без вспомогательного оборудования по ГОСТ 491-55 – 1000 кг, с коробкой передач, сцеплением, оборудованием – 1377 кг.

Дополнительные материалы: расчётно-пояснительная записка прилагается на 103 страницах. В пояснительной записке рассмотрен расчёт систем и механизмов ДВС ЯМЗ-238:

Произведён тепловой расчет двигателя:

Расчётным путём определены значения:

• параметров конца впуска: давление газов в цилиндре – 0,092 МПа, коэффициент остаточных газов – 0,032, температура – 327,78 К;
• конца сжатия: давление – 4,106 МПа, температура – 915 К;
• сгорания: количество свежего заряда в цилиндре двигателя – 0,767 кмоль, продуктов сгорания – 0,799 кмоль, коэффициент молекулярного изменения – 1,038, степень последующего расширения – 10,6;
• расширения: давление – 0,343 МПа, температура – 1136,1 К;
• параметров, характеризующих цикл в целом: действительное среднее индикаторное давление – 0,866 МПа, КПД – 0,451, расход топлива – 187,5 Г/кВт*ч;
• параметров, характеризующих двигатель в целом: среднее эффективное давление – 0,65 МПа, расход топлива – 250 Г/кВт*ч, КПД – 0,338;
• основных размеров двигателя: рабочий объем – 4,9 л, диаметр цилиндра – 110 мм, ход поршня – 125 мм, литровая мощность – 9,2 кВт/л, часовой расход топлива – 10,9 кг/ч.

Выполнено построение индикаторной диаграммы: определены масштабы, величины рабочего объема цилиндра и объема камеры сгорания, ординаты характерных точек, графическим методом построены политроп сжатия и расширения, скругление, проведены линии впуска и выпуска.

Произведён динамический расчет двигателя:

• Рассмотрено определение величины безразмерного параметра К.Ш.М. – 0,27;
• Вычислен и построен график суммарной нормальной силы, действующей на шатунную шейку кривошипа по направлению его радиуса;
• Построен график крутящего момента двигателя, которой поделён по длине на 4 части и сложены с учетом знаков ординат;
• Выполнена полярная диаграмма сил, действующих на шатунную шейку.

Произведен и сведён в таблице расчет деталей кривошипно-шатунного механизма, деталей шатунной группы, а именно расчеты деталей поршневой группы, поршня, поршневого кольца и пальца, шатуна, поршневой головки, стержня и крышки шатуна, шатунного болта, коленчатого вала на прочность, коренных и шатунных шеек, щеки:

Рассмотрен расчет деталей газораспределительного механизма, предназначенного для впуска в цилиндр воздуха и для выпуска отработавших газов:

Выполнено профилирование кулачка, где диаметр горловины клапана – 30 мм, радиус окружности тыльной части кулачка – 18,75 мм, минимальный – 12,72 мм и максимальный радиусы кривизны безударного кулачка – 44,5 мм.

Представлен расчет клапанной пружины, при котором сплошная посадка впускного клапана на седло в джунглях без наддува обеспечена при любом усилии. Общая жесткость пружин – 7,982 кН/м, число витков – 9, длина пружин при закрытии клапана – 36,5 мм.

Произведён расчет распределительного вала, где со стороны клапанного привода действует сила упругости пружины, сила давления газов и другие силы, приведенные к толкателю.

Рассчитана штанга привода клапана: диаметр - 12 мм, длина - 362 мм, критическая сила – 5366,6 Н, запас устойчивости – 3,8, напряжение сжатия в месте контакта сферического наконечника – 853 МПа.

Выполнен расчет коромысла, где напряжение смятия цилиндрической опорной поверхности – 405 МПа, радиус головки болта – 8 мм.

Представлен расчет толкателя: момент, опрокидывающий толкатель в направляющей – 24 Нм, удельная нагрузка – 6,2 МПа.

Рассчитана система питания - комплекс процессов, обеспечивающих подачу в цилиндры двигателя воздуха и топлива, образование горючей смеси, а также удаление из цилиндров продуктов сгорания.

Расчеты: секции топливного насоса высокого давления, форсунки, системы смазывания двигателя, масляного насоса, центрифуги, радиатора, шатунного подшипника скольжения, системы охлаждения, радиатора, вентилятора, насоса охлаждающей жидкости, системы пуска двигателя, пускового устройства представлены в таблице:

В результате расчетов установлено:

• Мощность при разных скоростях движения трактора;
• Хорошая приемистость при трогании с места;
• Топливная экономичность;
• Высокая удельная мощность и малые габаритные размеры;
• Надежность пуска при низких температурах;
• Перспективная конструкция.

Спецификация –  присутствует на чертеже

Программа: Компас 3D v