Теплового и динамический. Тепловой расчёт двигателя по курсу двигателей внутреннего сгорания. Расчет двигателей внутреннего сгорания. Тепловой и динамический расчет двигателей внутреннего сгорания

Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск

Промышленность и Производство Транспорт

Тепловой и динамический расчет двигателей внутреннего сгорания

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ САМАРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ Кафедра “Тракторы и автомобили” Пояснительная записка к курсовой работе по тракторам и автомобилям. Раздел 1 “Тепловой и динамический расчет двигателей внутреннего сгорания” Выполнил: студент И-IV-8 Кухарь А.А. Принял: доцент Мусин Р.Б. Кинель 2002 г. Задание на выполнение курсовой работы Вариант Прототип е, кВт , Назначение Тип ДВС ? Топливо об/мин 12 КамАЗ 740 157 2650 автомобиль В-8 17, дизельно 2 е Реферат Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части. Содержит тепловой и динамический расчеты автотракторного двигателя: . расчет рабочего цикла двигателя; . определение основных размеров двигателя; . эффективные и экономические показатели двигателя; . тепловой баланс двигателя; . построение индикаторной диаграммы; . кинематический и динамический расчеты двигателя; . расчет и построение теоретической скоростной (регуляторной) характеристики двигателя. На листе графической части выполняются: . индикаторная диаграмма; . графики сил давления газов, инерции и суммарных сил; . графики тангенциальной силы одного цилиндра, суммарной тангенциальной силы, силы, действующей на шатунную шейку; . теоретическая скоростная (регуляторная) характеристика двигателя. В пояснительной записке объемом 22 страницы машинописного текста, приводятся основные расчеты, необходимые графики и рисунки. Графическая часть курсового проекта состоит из 1-го листа формата А1, выполненного с соблюдением требований ЕСКД.Введение Современные поршневые двигатели внутреннего сгорания достигли высокой степени совершенства, продолжая тенденцию непрерывного роста удельных (литровой и поршневой) мощностей, снижения удельной материалоемкости, токсичности отработанных газов, снижения удельных расходов топлива и масел, повышения надежности и долговечности. Анализ тенденций развития конструкций тракторов и автомобилей показывает большую перспективность применения поршневых двигателей в ближайшие 15 . 20 лет. От будущего специалиста в области механизации сельскохозяйственного производства требуется широкий научный и технический кругозор, умение с наибольшим экономическим эффектом использовать современную сельскохозяйственную технику. Важным элементом подготовки инженеров данного направления является курсовая работа по разделу «Основы теории тракторных и автомобильных двигателей». Цель курсовой работы состоит в овладении методикой и навыками самостоятельного решения по проектированию и расчету автотракторных двигателей внутреннего сгорания на основе приобретенных знаний при изучении курса «Основы теории тракторных и автомобильных двигателей».СодержаниеЗадание на выполнение курсовой работы 2 Реферат 3 Введение 4 1. Расчет рабочего цикла двигателя 6 1.1. Выбор исходных параметров для теплового расчета 6 1.2. Процесс впуска 6 1.3. Процесс сжатия 6 1.4. Процесс сгорания 7 1.5. Процесс расширения 8 1.6. Определение среднего индикаторного давления 9 1.7. Определение основных размеров двигателя и показателей его топливной экономичности 9 1.8. Построение индикаторной диаграммы 12 2.

Динамический расчет двигателя 14 2.1. Определение силы давления газов 14 2.2. Определение сил инерции 15 2.3. Определение сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала 15 2.4. Построение диаграммы тангенциальных сил 16 3. Расчет и построение регуляторной характеристики тракторного дизеля 19 3.1. Регуляторная характеристика в функции от частоты вращения коленчатого вала 19 4. Заключение 21 5. Список использованной литературы 22 Приложения 231. Расчет рабочего цикла двигателя1.1. Выбор исходных параметров для теплового расчета Одним из важных этапов выполнения первого раздела курсовой работы является выбор параметров для теплового расчета. Правильный выбор этих параметров позволит получить высокие мощностные и экономические показатели, отвечающие современному уровню развития двигателестроения. Учитывая исходные данные, принимаем: Коэффициент избытка воздуха ; Степень повышения давления . 1.2. Процесс впуска В двигателях без наддува воздух в цилиндры поступает из атмосферы, и при расчете рабочего цикла давление окружающей среды принимается равным . Давление остаточных газов: Принимаем Выбираем значение В двигателях без наддува – температура подогрева заряда. Принимаем – температура остаточных газов. Принимаем и температуры в конце сжатия проводят по уравнениям политропического процесса: – средний показатель политропы сжатия, который определяется по формуле: Находим температуру и давление в конце сжатия: 1.4. Процесс сгорания Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива определяется по его элементарному составу. Для жидких топлив соответственно в и где: 0,23 и 0,21 – соответственно значения массового и объемного содержания кислорода в 1 кг воздуха; – соответственно массовые доли углерода, водорода и кислорода, содержащихся в топливе. Из (приложение 3) определяем средние значения этих величин: Действительное количество воздуха, поступившее в цилиндр: Количество остаточных газов в цилиндре двигателя равно: – коэффициент остаточных газов. Число киломолей продуктов сгорания 1 кг жидкого топлива в Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси характеризует изменение объема газов при сгорании и равен: Давление в конце сгорания определяется по формуле: – степень повышения давления. Температура в конце сгорания определяется из уравнения сгорания: – коэффициент использования тепла. Принимаем (приложение 3) принимаем . Средняя молекулярная теплоемкость для свежего заряда: Средняя молекулярная теплоемкость для продуктов сгорания: Подставляем все известные данные в (1.4.1.) и приводим его к квадратному уравнению: Из этого уравнения определяем значение температуры 1.5. Процесс расширения Значения давления газов в конце процесса расширения рассчитывают по уравнениям политропического процесса: – степень последующего расширения: – степень предварительного расширения: Для проверки теплового расчета и правильности выбора параметров процесса выпуска используем формулу проф. Е.К. Мазинга: . Отклонение – меньше одного процента. 1.6. Определение среднего индикаторного давления Теоретическое среднее индикаторное давление можно определить по построенной индикаторной диаграмме: – площадь индикаторной диаграммы (a, c, z, z', b, a), мм2; – масштаб индикаторной диаграммы по оси давлений (1 мм = – длина индикаторной диаграммы, мм.

Величина среднего теоретического индикаторного давления подсчитывается аналитическим путем на основании формулы: Точность построения индикаторной диаграммы оценивается коэффициентом погрешности: не должен превышать 3 4%. Действительное среднее индикаторное давление определяется по формуле: – коэффициент полноты индикаторной диаграммы. Принимаем – потери индикаторного давления на выполнение вспомогательных ходов. 1.7. Определение основных размеров двигателя и показателей его топливной экономичности Определим среднее давление механических потерь в двигателе: – скорость поршня при номинальной мощности. Среднее эффективное давление: Исходя из заданной величины эффективной мощности , числа цилиндров и среднего эффективного давления , определяется рабочий объем цилиндра двигателя по формуле: С другой стороны, рабочий объем цилиндра равен: – ход поршня, дм. Диаметр цилиндра определяется из выражения: – отношение хода поршня к диаметру цилиндра. Принимаем По найденным значениям определяем основные параметры и показатели двигателя: . рабочий объем цилиндра: . эффективный крутящий момент: Оценка работы двигателя, с точки зрения использования рабочего объема, а также тепловой и динамической напряженности, производится по удельной литровой и поршневой мощностям: В качестве измерителей топливной экономичности двигателя при работе его на номинальной мощности принимаются эффективный удельный расход топлива: – эффективный КПД двигателя. Часовой расход топлива: Индикаторный КПД двигателя вычисляется по выражению: – коэффициент избытка воздуха; – низшая теплотворная способность топлива, кДж/кг; – плотность заряда на впуске, кг/м3: Результаты теплового расчета двигателя и его основные размеры приведены в таблице 1: Таблица 1 Давление газов, МПа 7,3 0,3811 Температура газов, К? 2195 0,7697 0,5122 5 0,4136 8 Удельный эффективный расход 203,37 топлива Размеры двигателя 1,1586 1.8. Построение индикаторной диаграммы После окончания расчета рабочего цикла двигателя приступаем к построению индикаторной диаграммы. Индикаторная диаграмма строится совмещенной: теоретическая и действительная в координатных осях , в которой по оси ординат откладывается давление газов в цилиндре в МПа, а по оси абсцисс – полный объем цилиндра. Размеры индикаторной диаграммы по оси абсцисс (объемы) принимаем 130 мм, высота по оси ординат (давление) – 180 мм. На оси абсцисс откладываем произвольный отрезок, изображающий объем камеры сгорания . Затем на этой оси откладываем в принятом масштабе объемы: Выбираем масштаб давлений: . В принятом масштабе давлений по оси ординат отмечают точки , соответствующие давлениям: , первое из них соответствует точке . Через точки проводим прямые, параллельные оси абсцисс. Точки соединяются политропой сжатия, а точки – политропой расширения. Промежуточные точки этих кривых определяются из условия, что каждому значению на оси абсцисс соответствуют следующие значения давлений: – для политропы расширения, где – искомые давления в промежуточных точках на политропах сжатия и расширения; – отношение объемов, выраженных в единицах длины (по чертежу); – показатели политроп сжатия и расширения.