close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Poyasnitelnaya zapiska(33)

код для вставкиСкачать
 Содержание
Введение..................................................................................4
1. Тепловой расчет двигателя
1.1 Определение низшей теплоты.......................................5
1.2 Определение параметров рабочего цикла ........................5
1.3 Определение параметров остаточных газов......................6
1.4 Расчет параметров впуска.............................................6
1.5 Расчет параметров сжатия............................................7
1.6 Расчет параметров сгорания.........................................8
1.7 Расчет параметров расширения.....................................10
1.8 Расчет индикаторных показателей рабочего цикла.............10
1.9 Расчет эффективных показателей двигателя.....................11
1.10 Расчет теплового баланса двигателя................................12
1.11 Построение свернутой индикаторной диаграммы...............14
2. Построение развернутой индикаторной диаграммы.......................17
2.2 Построение диаграмм сил инерции и суммарной силы...............17
Список использованной литературы................................................21
Введение
В качестве источника механической энергии на современных автомобилях и тракторах применяют в основном двигатели внутреннего сгорания (ДСВ). В ДСВ химическая энергия топлива преобразуется сначала в тепловую в процессе сгорания, а затем теплота превращается в механическую энергию на валу двигателя. Вырабатываемая механическая энергия частично используется для обслуживания внутренних систем двигателя (охлаждения, смазки, питания), а также внешних систем автомобиля или трактора (электроснабжения; тормозных, если тормозные системы с гидро или пневмоприводом и т.д.). Но основным потребителем механической энергии является движитель (приводные колёса или гусеницы), куда энергия подаётся с помощью трансмиссии.
Основные показатели автомобиля или трактора (скорость движения, максимальная грузоподъёмность, экономичность, экологические факторы и т.п.) определяются главным образом двигателем. Поэтому, представляется очень важным уметь прогнозировать показатели двигателя и его характеристики, чтобы удовлетворить требованиям транспортного средства.
На современных автомобилях и тракторных применяют главным образом четырёхтактные бензиновые и дизельные двигатели. Основным направлением их форсирования и улучшения показателей служат газотурбинный наддув и охлаждение надувочного воздуха. Поэтому, необходимо выполнять тепловой расчёт двигателей именно таких типов с ориентацией на лучшие результаты, достигнутые в практике мирового автотракторного двигателестроения.
Таким образом, тепловой расчёт двигателя является первой и необходимой ступенью в процессе проектирования и создания нового двигателя или в процессе совершенствования существующего.
1.Тепловой расчет двигателя. В основу теплового расчета двигателей внутреннего сгорания положено определение значений основных параметров цикла - впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска с последующим определением индикаторных и эффективных показателей, коэффициентов полезного действия, мощностных и экономических показателей. Обычно, тепловой расчет выполняется для режима работы двигателя, соответствующего максимальной мощности и номинальной частоте вращения.
1.1. Определение низшей теплоты. Низшую теплоту сгорания определяем по формуле
,
где C=0.855, H=0.145, O=0 - элементарный состав топлива 1.2. Определение параметров рабочего цикла.
При расчете параметров рабочего цикла в качестве параметров считаем: теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1-го кг топлива; количество свежего заряда; общее количество продуктов сгорания.
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1-го кг топлива определяем по формулам , или теоретически необходимое количество воздуха в кг для сгорания1-го кг топлива; теоретически необходимое количество воздуха в кмолях. для сгорания1-го кг топлива; 0.23-массовое содержание кислорода в 1-м кг воздуха; масса 1-го кмоля воздуха.
Количество свежего заряда определяется по формуле , где молекулярная масса паров топлива; коэффициент избытка воздуха.
Общее количество продуктов сгорания определяется по формуле
при 1.3. Определение параметров остаточных газов.
При расчете параметров остаточных газов в качестве параметров считаем: давление и температуру.
Поскольку на двигателе не установлен наддув, то давление остаточных газов определяется по формуле
В соответствии с рекомендациями температура остаточных газов принимается в пределах ; Для расчета принимаем 1.4. Расчет параметров впуска.
При расчете параметров впуска, сжатия, сгорания и расширения в качестве параметров считаем: давление, температуру и объем с индексами в нижней части, обозначающими соответствующими точками индикаторной диаграммы
Температура подогрева свежего заряда принимается ; Для расчета принимаем значение Плотность заряда определяем по формуле где удельная газовая постоянная для воздуха.
Давление в конце впуска определяется по формуле
где потери давления на впуске в двигатель, которые определяются по формуле коэффициент, учитывающий радиус кривошипа, диаметр поршня, длину шатуна, площадь наименьшего сечения коэффициента сопротивления впускной системы, коэффициента затухания скорости движения заряда; частота вращения коленчатого вала, .
Для расчета принимаем Коэффициент остаточных газов определяется по формуле Температуру в конце впуска определяем по формуле Коэффициент наполнения определяем по формуле 1.5. Расчет параметров сжатия.
Давление в конце сжатия определяем по формуле ,
где показатель политропы сжатия, который определяется по формуле ; число оборотов коленчатого вала.
Температуру в конце сжатия определяем по формуле Среднюю молярную теплоемкость заряда (воздуха) в конце сжатия (без учета влияния остаточных газов) определяем по формуле Число молей остаточного газа определяется по формуле Число молей газов в конце сжатия определяется по формуле 1.6. Расчет параметров сгорания.
Среднюю молярную теплоемкость продуктов сгорания в двигателе при постоянном объеме определяем по формуле
где температура в конце сгорания.
Число молей газов после сгорания определяется по формуле Расчетный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси определяем по формуле Количество теплоты, передаваемое газом на участке индикаторной диаграммы при сгорании 1-го кг топлива определяется по формуле
где - коэффициент использования теплоты; количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания, которая определяется по формуле
Температуру в конце сгорания определяем из уравнения сгорания
Следует отметить, что температура в конце сгорания должна быть Рассчитанная температура не выходит за данные пределы, поэтому можем продолжать расчет.
Теоретическое давление в конце процесса сгорания определяем по формуле Действительное давление в конце процесса сгорания определяется по формуле Степень повышения давления у карбюраторных двигателях определяется по формуле 1.7. Расчет параметров расширения.
Давление в конце процесса расширения определяем по формуле Где - средний показатель политропы расширения
Для расчета принимаем Температура в конце процесса расширения определяется по формуле: После расчета параметров цикла необходимо проверить правильность ранее принятого значения температуры остаточных газов (погрешность не должна превышать для нормального скоростного режима). Для этого определяем температуру остаточных газов по формуле Погрешность результата проверяем по формуле Погрешность расчета составляет 2,4% , и она не выходит за заданный предел, поэтому можем продолжить расчет.
1.8. Расчет индикаторных показателей рабочего цикла.
Теоретическое среднее индикаторное давление цикла определяем по формуле
Действительное среднее индикаторное давление цикла для скругленной индикаторной диаграммы определяется по формуле где коэффициент полноты индикаторной диаграммы, который принимаем Индикаторный КПД двигателя определяем по формуле Индикаторный удельный расход топлива определяется по формуле 1.9. Расчет эффективных показателей двигателя.
Среднее давление механических потерь с учетом средней скорости поршня определяется по формуле
где и - коэффициенты, зависящие для карбюраторных двигателей от отношения хода поршня к диаметру цилиндра при и средняя скорость поршня, которую определяем по формуле .
Среднее эффективное давление определяем по формуле Механический КПД определяется по формуле Эффективный КПД определяется по формуле Эффективный удельный расход топлива определяется по формуле Значение расчетной эффективной мощности определяем по формуле где число цилиндров в двигателе; коэффициент тактности.
Проверяем погрешность Значение погрешности не превышает 5%, поэтому можем продолжать расчет.
1.10. Расчет теплового баланса двигателя.
В общем виде внешний тепловой баланс двигателя определяется из следующих составляющих где - общее количество теплоты, введенное в двигатель с топливом; - количество теплоты, перешедшее в эффективную работу; - потери теплоты в отработавших газах; - количество теплоты, передаваемое охлаждающей жидкости; - потери теплоты вследствие неполноты сгорания топлива; - остаточные потери теплоты, не учтенные остальными составляющими теплового баланса.
Общее количество теплоты, введенное в двигатель с топливом определяем по формуле где часовой расход топлива, который определяем по формуле
Теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя определяем по формуле
Теплота, потерянная с отработавшими газами определяется по формуле
где средняя молярная теплоемкость продуктов сгорания и воздуха при заданных коэффициенте избытка воздуха температурах.
Теплота, передаваемая охлаждающей среде определяем по формуле
где коэффициент пропорциональности, зависящий от тактности двигателя; показатель степени, зависящий от тактности двигателя.
Для расчета принимаем и ;
Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива определяем по формуле
Остаточные потери теплоты (неучтенные потери) определяем по формуле
Таблица №1. Основные величины теплового баланса двигателя
Составляющие теплового балансаВеличинаОбщее количество теплоты, введенное в двигатель с топливом280472,22Теплота, эквивалентная эффективной работе78532,2Теплота, потерянная с отработавшими газами93817Теплота, передаваемая охлаждающей среде67342Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива27357,2Неучтенные потери теплоты13423,65
1.11. Построение свернутой индикаторной диаграммы.
Построение свернутой индикаторной диаграммы двигателя производим по данным теплового расчета. Диаграмму строим в прямоугольных координатах ,
где давление газов в цилиндре, а ход поршня. Для построения принимаем масштаб давления; (при ) - масштабы перемещения поршня (при ходе поршня больше ). Определяем по формуле высоту камеры сгорания
Построение политроп сжатия и расширения осуществляем по промежуточным точкам (). Значения давлений в промежуточных точках политропы сжатия определяем по формуле - , а для политропы расширения - . , где x1=9 x 2=18 x3=27 x4=36 x5=45 x6=53 x7=62 x8=71 x9=80
Результаты расчета точек политроп сводим в таблицу №2.
Таблица №2. Величины давлений в промежуточных точках политропы сжатия и политропы расширения
№
точкиПолитропа сжатияПолитропа расширения 121,814,80,74582,9230,89,20,4638,51,93339,86,40,32281,4448,8 4,80,2421,81,09557,83,80,1917,80,89666,830,1514,80,74775,82,60,1312,80,64884,82,20,1111,20,56993,81,960,0989,80,4910102,81,740,0878,80,44 Для скругления индикаторной диаграммы воспользуемся диаграммой фаз газораспределения для данного двигателя и в соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения зажигания определим положение точек по формуле для перемещения поршня
Результаты расчета сводим в таблицу
Таблица №3. Положение точек на диаграмме
ТочкаПоложение точек12о до В.М.Т.12о1,218о после В.М.Т.18о2,760о после Н.М.Т.120о73,1434о до В.М.Т.34о9,515о до В.М.Т.15о1,9354о до Н.М.Т.126о76,65
2. Построение развернутой индикаторной диаграммы.
Перестроение индикаторной диаграммы в развернутую по углу поворота коленчатого вала производим по методу Ф.А. Брикса. Для этого под свернутой диаграммой строим вспомогательная полуокружность диаметром, равным отрезку хода поршня. Далее от центра полуокружности (точка О) вправо откладывается поправка Брикса, которая определяется по формуле где радиус кривошипа; безразмерный кинематический параметр, равный отношению радиуса кривошипа к длине шатуна, который составляет .
2.2. Построение диаграмм сил инерции и суммарной силы.
Руководствуясь размерами двигателя ( и ) определяем массу частей, движущихся возвратно-поступательно, и массу частей совершающих вращательное движение. Для этой цели необходимо задаться конструктивными массами поршневой, шатунной групп и коленчатого вала. Значение масс поршня, шатуна и коленчатого вала определяем по формуле где конструктивная масса детали, отнесенная к площади поршня.
Руководствуясь таблицей №4
Таблица №4. Конструктивные массы деталей, отнесенных к площади поршня
Элементы КШМКонструктивная массакарбюраторныйдизельныйПоршень (алюминиевый сплав)80....150150....300Шатун100...200250...400Коленчатый вал (кованный)150...200200...400Коленчатый вал (литой)100...200150...300
Принимаем площадь поршня, которая определяем по формуле После этого производим расчет полного значения масс, а затем массы частей, движущихся возвратно-поступательно по формуле
где масса шатуна, приведенная к поршню, Масса вращающихся деталей определяется по формуле
где масса шатуна, приведенная к коленчатому валу, Удельные силы инерции возвратно-поступательных масс определяем по формуле
где угловая скорость коленчатого вала
Суммарную удельную силу, действующую на поршень, определяем алгебраическим сложением . Результаты расчетов сведены в таблицу №5
Таблица №5. Расчетные данные удельной силы давления газов, удельной силы инерции и удельной суммарной силы
0-1,12-0,015-1,13530-0,89-0,015-0,90560-0,34-0,015-0,35590 0,21-0,0150,1951200,56-0,0150,5451500,67-0,0010,6691800,680,01560,69562100,670,0350,7052400,560,0560,6162700,210,0820,292300-0,340,22-0,12330-0,890,365-0,525340-1,010,625-0,385 350 -1,081,1690,89360-1,121,7350,615370-1,083,742,66380-1,014,2463,236390-0,893,0252,13420-0,341,3080,9684500,210,6680,8784800,560,43550,99555100,670,3681,0385400,680,1550,8355700,670,04940,7196000,560,01480,57486300,210,01480,2248660-0,340,0148-0,3252690-0,890,0148-0,8752720-1,120,0148-1,1052 Список использованной литературы
1. Сокол Н.А., Дьяченко А.Д. и др. Методические указания к выполнению курсового проекта (курсовой работы) по дисциплине "Рабочие процессы, конструкция и основы расчета автомобильных двигателей" (тепловой и динамический расчет) специальности 190603.02 - "Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (автомобильный транспорт).Ростов-на-Дону, ДГТУ, 2009.
2. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пособие для вузов. М.: "Высшая школа". 2002
3. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн 2. Динамика и конструирование: Учеб./Под ред. В.Н. Луканина. - М.: "Высшая школа". 1995
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
105
Размер файла
508 Кб
Теги
poyasnitelnaya, zapiska
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа