Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

«Тепловой расчет двигателя»



Содержание

Введение

1. Тепловой расчёт

1.1 Параметры рабочего тела

2. Процесс впуска и газообмена

3. Процесс сжатия

4. Процесс сгорания

5. Процессы расширения и выпуска

6. Индикаторные параметры рабочего тела

7. Эффективные показатели двигателя

8. Основные параметры и показатели двигателя

9. Построение индикаторной диаграммы

10. Тепловой баланс двигателя

Заключение

Список литературы



Введение

В настоящее время на наземном транспорте наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания. Эти двигатели отличаются компактностью, высокой экономичностью, долговечностью и применяются во всех отраслях народного хозяйства. В настоящее время особое внимание уделяется уменьшению токсичности выбрасываемых в атмосферу вредных веществ и снижению уровня шума работы двигателя.

Специфика технологии производства двигателей и повышение требований к их качеству при возростающем объеме производства обусловили необходимость создания специализированных моторных заводов. Успешное применение двигателей внутреннего сгорания. Разработка опытных конструкций и повышение мощностных и экономических показателей стали возможны в значительной мере благодаря исследованиям и разработке теории рабочих процессов в двигателях внутреннего сгорания.

Рассмотрение отдельных процессов в двигателях и их расчет позволяют определить предпологаемые показатели цикла, мощности и экономичность, а также давление газов, действующих в надпоршневом пространстве цилиндра, в зависимости от поворота коленчатого вала. По данным расчета можно установить основные размеры двигателя (диаметр цилиндра, ход поршня и радиус коленчатого вала) и проверить на прочность его основные основные детали.



1. Тепловой расчёт

1.1 Параметры рабочего тела

Выбор прототипа

По заданному литражу выбираем прототип: Ваз- 2106.

Размеры цилиндров и скорость поршня

Ход поршня рассчитываем исходя из заданного литража (0,85 л) и отношения S/D . Принимаем S/D=1, т.е. используем короткоходный двигатель.

,

,

Принимаем: S=65 мм; D=65 мм.

Степень сжатия задана .

,

.

Расчётные режимы по частоте

=955- минимальная частота;

=3055- частота при максимальном моменте;

=5755- частота при максимальной мощности;

=6315 - максимальная частота.

Марка топлива

АИ-92, где 92- октановое число, установленное по исследовательскому методу.

Исходные данные приведены в таблице исходных данных (табл.1)

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

.

кмоль возд./кг топл.;

теоретически необходимая масса воздуха:

.

кг возд./кг топл.

Коэффициент избытка воздуха

б = Lg/Lo = lg / lo,

где Lg, lg -- соответственно количество кмолей и количество кг воздуха содержащегося в составе свежей смеси; Lo, lo -- соответственно количество кмолей и количество кг воздуха теоретически необходимого (стехиометрическое) для полного сгорания одного кг топлива.

Значение величин б задано в задании при соответствующих частотах

=б=0,95; = б=1; = б; =6315

Количество горючей смеси:



.

Для б = 0,95:

кмоль гор.см./кг топл.;

для б = 1:

кмоль гор.см./кг топл.;

для б = 0,92:

кмоль гор.см./кг топл.

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К=0,47 и принятых скоростных режимах:

.

Для б = 0,95:

кмоль СО2/кг топл.;

для б = 1:



кмоль СО2/кг топл.;

для б = 0,92:

кмоль СО2/кг топл.

.

Для б = 0,95:

кмоль СО/кг топл.;

для б = 1:

кмоль СО/кг топл.;

для б = 0,92:

кмоль СО/кг топл.

.

Для б = 0,95:

кмоль Н2О/кг топл.;

для б = 1:

кмоль Н2О/кг топл.;

для б = 0,92:

кмоль Н2О/кг топл.

.

Для б = 0,95:

кмоль Н2/кг топл.;

для б = 1:

кмоль Н2/кг топл.;

для б = 0,92:

кмоль Н2/кг топл.

.

Для б = 0,95:

кмоль N2/кг топл.;

для б = 1:



кмоль N2/кг топл.;

для б = 0,92:

кмоль N2/кг топл.

Общее количество продуктов сгорания:

.

Для б = 0,95:

кмоль прод. сгор./кг топл.;

для б = 1:

кмоль прод. сгор./кг топл.;

для б = 0,92:

кмоль прод. сгор./кг топл.

Таблица 3 Результаты расчётов количества продуктов сгорания

Параметры
n	995	3055	5755	6315
б	0,95	1	1	0,92
	0,4998	0,5257	0,5257	0,4843
	0,0639	0,0713	0,0713	0,0595
	0,0073	0	0	0,0117
	0,069	0,0725	0,0725	0,067
	0,0034	0	0	0,0055
	0,389	0,4095	0,4095	0,3767
	0,5327	0,5532	0,5532	0,5205



2. Процесс впуска и газообмена

Давление и температура окружающей среды при работе двигателя без наддува МПа и К.

Температура остаточных газов. При постоянных значениях степени сжатия =7 температура остаточных газов практически линейно возрастает с увеличением скоростного режима при б=const, но уменьшается при обогащении смеси. Учитывая уже определенные значения n и б, можно принять значения для различных режимов двигателя с впрыском топлива по рис. 5.2(А.И.Колчин, В.П.Демидов «Расчет автомобильных и тракторных двигателей», стр.106).

Давление остаточных газов за счет расширения фаз газораспределения и снижении сопротивлений при конструктивном оформлении выпускных трактов рассчитываемых двигателей можно принять на номинальном скоростном режиме:

Мпа.

Тогда величины давлений на остальных режимах работы двигателя можно подсчитать по формуле:

,

где .

При об/мин :

.

Для об/мин:

Мпа;

для об/мин:

Мпа;

для об/мин:

Мпа;

для об/мин:

Мпа.

Температура подогрева свежего заряда. С целью получения хорошего наполнения двигателя на номинальных скоростных режимах принимается °С для карбюраторного двигателя. Тогда на остальных режимах ДТ рассчитываются по формуле:

,

где

,

тогда при об/мин имеем:

.



Для об/мин:

°С;

для об/мин:

°С;

для об/мин:

°С.

Для об/мин:

°С.

Потери давления на впуске. В соответствии со скоростным режимом (n=5755 об/мин) и при учете качественной обработки внутренних поверхностей впускных систем можно принять для двигателя с впрыском топлива: и м/с. Тогда на всех скоростных режимах двигателя рассчитывается по формуле:

,

где

.



Тогда при об/мин имеем:

Для об/мин:

Мпа;

для об/мин:

МП;

для об/мин:

Мпа;

для об/мин:

Мпа.

Давление в конце впуска:

.

Мпа, и т.д.

Коэффициент остаточных газов. При определении для двигателя с впрыском топлива принимаем коэффициент очистки , а коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме ( об/мин) - . При этом на минимальном скоростном режиме( об/мин)

. На остальных режимах значения можно получить, приняв линейную зависимость от скоростного режима (см. А.И.Колчин, В.П.Демидов «Расчет автомобильных и тракторных двигателей», стр.107, рис. 5.2). Тогда:

.

Для об/мин:

;

для об/мин:

;

для об/мин:

;

для об/мин:

.

Температура в конце впуска:

.

Для об/мин:

К;

для об/мин:

К;

для об/мин:

К;

для об/мин:

К.

Коэффициент наполнения:

.

Для об/мин:



;

для об/мин:

;

для об/мин:

;

для об/мин:

.

Таблица 4 Результаты расчета процесса впуска и газообмена

Параметры	Процесс впуска и газообмена
n	995	3055	5755	6315
б	0,95	1	1	0,92
	900	1005	1060	1070
	0,1037	0,1053	0,11	0,1113
	15,379	11,32	6	4,897
	0,000401	0,003781	0,13418	0,016156
	0,099599	0,096219	0,086582	0,083844
	0,95	1,025	1,105	1,12
	0,063601	0,054518	0,055436	0,056765
	343,757	340,545	338,971	339,371
	0,884631	0,938795	0,914138	0,89506



3. Процесс сжатия

Средний показатель адиабаты сжатия k1 (при =10, а также рассчитанных значениях ) определяется по номограмме (см. А.И.Колчин, В.П. Демидов «Расчет автомобильных и тракторных двигателей», стр. 73, рис. 4.4), а средний показатель политропы сжатия n1 принимается несколько меньше k1. При выборе учитывается, что с уменьшением частоты вращения теплоотдача от газов в стенки цилиндра увеличивается, а n1 уменьшается по сравнения с k1 более значительно: при об/мин, =386 К и =10 показатель адиабаты сжатия определен по номограмме k1 =1,368, а n1 =1,360, т.е. принят нисколько ниже. Для остальных случаев n k1 и n1 определяются аналогично.

Давление в конце сжатия:

.

Для об/мин:

МПа;

для об/мин:

Мпа;

для об/мин:

Мпа;



для об/мин:

Мпа.

Температура в конце сжатия:

.

Для об/мин:

К;

для об/мин:

К;

для об/мин:

К;

для об/мин:

К.

Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия:

а) свежей смеси (воздуха):

,

где .

Для об/мин:

,

кДж/(кмоль·град);

для об/мин:

,

кДж/(кмоль·град);

для об/мин:

,

кДж/(кмоль·град);

для об/мин:

,

кДж/(кмоль·град);

б) остаточных газов - определяется методом интерполяции по табл. 3.8 (А.И.Колчин, В.П.Демидов «Расчет автомобильных и тракторных двигателей», стр. 59).

Для об/мин:



,

где 23,586 - значение теплоемкости продуктов сгорания при 400°С соответственно при б = 0,95 взятые по табл.3.8;

,

где 24,014 - значения теплоемкости продуктов сгорания при 500°С соответственно при б = 0,95 взятые по табл.3.8.

Теплоемкость продуктов сгорания при =444°С и б = 0,95:

кДж/(кмоль·град);

Для остальных случаев рассчитывается аналогично.

Для об/мин:

,

тогда теплоемкость продуктов сгорания при =438°С и б = 1:

кДж/(кмоль·град);

для об/мин теплоемкость продуктов сгорания соответственно при =435єC и б=1 равна:



кДж/(кмоль·град);

для об/мин, при = 436єС и б = 0,92:

кДж/(кмоль·град)

в) рабочей смеси:

.

Для об/мин:

кДж/(кмоль·град);

для об/мин:

кДж/(кмоль·град);

для об/мин:

кДж/(кмоль·град);

для об/мин:

кДж/(кмоль·град).

Таблица 5 Результаты расчета процесса сжатия

Параметры	Процесс сжатия
n	995	3055	5755	6315
	1,3785	1,3785	1,3785	1,3785
	1,3783	1,3783	1,3783	1,3783
	1,456	1,406	1,265	1,225
	717,218	711,009	707,723	708,557
	444,715	438,009	434,723	708,557
	21,7732	21,7555	21,7468	21,749
	23,7786	23,8784	23,8653	23,6561
	21,8931	21,8652	21,8581	21,8514



4. Процесс сгорания

Коэффициент молекулярного изменения горючей и, соответственно, рабочей смеси:

и .

Для об/мин:

и ;

для об/мин:

и ;

для об/мин:

и ;

для об/мин:

и .

Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания, и теплота сгорания рабочей смеси:



и ,

где принять равным 43930 кДж/кг.

Для об/мин:

кДж/кг,

кДж/кмоль раб.см.;

для об/мин:

кДж/кг,

кДж/кмоль раб.см.;

для об/мин:

кДж/кг,

кДж/кмоль раб.см.;

для об/мин:

кДж/кг,

кДж/кмоль раб.см.

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания:



определяется по эмпирическим формулам, приведенным в табл. 3.6 и 3.7 (А.И.Колчин, В.П.Демидов «Расчет автомобильных и тракторных двигателей», стр. 58 - 59) для интервала температур от 1501 до 2800°С, соответственно имеем:

Для об/мин:

для об/мин:

для об/мин:

для об/мин:



Коэффициент использования теплоты зависит от совершенства организации процессов смесеобразования и сгорания топлива. Он повышается за счет снижения потерь теплоты газов в стенки цилиндра и неплотности между поршнем и цилиндром. При увеличении скоростного режима снижается. При проведении расчетов двигателя выбирается по опытным данным в зависимости от конструктивных особенностей двигателя. На рис. 5.1 (А.И.Колчин, В.П.Демидов «Расчет автомобильных и тракторных двигателей», стр. 106) приведена достаточно реальная зависимость от скоростного режима карбюраторного двигателя. В соответствии с этим рисунком приняты величины коэффициента использования теплоты:

для об/мин:

=0,875;

для об/мин:

=0,97;

для об/мин:

=0,99;

для об/мин:

=0,98.

Температура в конце видимого процесса сгорания:

.

.

для об/мин:

,



или

,

откуда имеем:

°С,

К;

для об/мин:

,

,

откуда имеем:

°С,

К;

для об/мин:

,

,

откуда имеем:



°С,

К;

для об/мин:

,

,

откуда имеем:

°С,

К;

Максимальное давление сгорания теоретическое:

.

Для об/мин:

МПа;

для об/мин:

МПа;



для об/мин:

МПа;

для об/мин:

МПа.

Максимальное давление сгорания действительное:

.

Для об/мин:

МПа;

для об/мин:

МПа;

для об/мин:

МПа;

для об/мин:

МПа.

Степень повышения давления:

.

Для об/мин:

;

для об/мин:

;

для об/мин:

;

для об/мин:

.

Таблица 6 Результаты расчета процесса сгорания

Параметры	Процесс сгорания
n	995	3055	5755	6315
	1,06591	1,0523	1,0523	1,0747
	1,06197	1,04963	1,04959	1,07065
	3100,71	0	0	4961,13
	76805,33	79243,63	79174,7	76141,15
	24,616+ +0,002072tz	24,781+ +0,002091tz	24,781+ +0,002091tz	24,511+ +0,00206tz
	0,875	0,97	0,99	0,98
	2441,573	2504,577	2500,991	2412,267
	2714,573	2777,577	2773,991	2685,267
	5,847	5,766	5,206	4,972
	4,9697	4,9012	4,4249	4,2262
	4,017	4,100	4,114	4,058



5. Процессы расширения и выпуска

Средний показатель адиабаты расширения определяется по номограмме, рис. 4.8, (А.И.Колчин, В.П.Демидов «Расчет автомобильных и тракторных двигателей», стр.82) при заданном для соответствующих значений , а средний показатель политропы расширения оценивается по величине среднего показателя адиабаты:

при =7, и =1,2535, что позволяет принять =1,2455, для остальных режимов работы двигателя показатели находятся аналогично; газ сгорание индикаторный топливо

и =1,2505, что позволяет принять =1,2425;

и =1,2507, что позволяет принять =1,2427;

и =1,255, что позволяет принять =1,247.

Давление и температура в конце процесса расширения:

Для об/мин:

МПа и К;

для об/мин:

Мпа и К;



для об/мин:

Мпа и К;

для об/мин:

Мпа и К.

Проверка ранее принятой температуры остаточных газов:

.

Для об/мин:

К, %;

для об/мин:

К, %;

для об/мин:

К, %;

для об/мин:

К, %,

где ? погрешность расчета.

На все скоростных режимах температура остаточных газов принята в начале расчета достаточно удачно, т.к. ошибка не превышает 2%. Только на режиме минимальной частоты вращения ошибка достигает 9,427%.

Таблица 7Результаты расчётов процесса расширения и выпуска

Параметры	Процесс расширения и выпуска
n	995	3055	5755	6315
	1,2535	1,2505	1,2507	1,255
	1,2455	1,2425	1,2427	1,247
	0,518017	0,51387	0,463752	0,439231
	1683,57	1732,73	1729,82	1660,54
	984,84	1021,64	1070,78	1050,87
	9,427	1,656	1,017	1,788



6. Индикаторные параметры рабочего тела

Теоретическое среднее индикаторное давление:

.

Для об/мин:

МПа;

для об/мин:

МПа;

для об/мин:

МПа;

для об/мин:

МПа.

Среднее индикаторное давление:

.

Для об/мин:

МПа;

для об/мин:

МПа;

для об/мин:

МПа;

для об/мин:

МПа.

Индикаторный КПД и индикаторный удельный расход топлива:

.

Для об/мин:

г/(кВт·ч);



для об/мин:

и г/(кВт·ч);

для об/мин:

и г/(кВт·ч);

для об/мин:

и г/(кВт·ч).



7. Эффективные показатели двигателя

Среднее давление механических потерь для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением

.

Для карбюраторного двигателя, предварительно приняв ход поршня S равным 65 мм, получим значение средней скорости поршня:

.

Для об/мин:

м/с и МПа;

для об/мин:

м/с и МПа;

для об/мин:

м/с и МПа;

для об/мин:



м/с и МПа;

Среднее эффективное давление и механический КПД:

и .

Для об/мин:

МПа и ;

для об/мин:

МПа и ;

для об/мин:

МПа и ;

для об/мин:

МПа и .

Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива:

и .

Для об/мин:

и г/(кВт·ч);

для об/мин:

и г/(кВт·ч);

для об/мин:

и г/(кВт·ч);

и г/(кВт·ч).

Таблица 8 Индикаторные и эффективные параметры двигателя

Параметры	Индикаторные и эффективные параметры двигателя
n	995	3055	5755	6315
	1,423242	1,409333	1,272376	1,209308
Pi	1,394777	1,381147	1,246929	1,185122
	0,428843	0,421212	0,390537	0,348763
gi	191,092	194,554	209,836	234,969
	0,03543	0,059082	0,09009	0,09652
PM	2,1558	6,6192	12,4692	13,6825
Pe	1,35935	1,32207	1,15684	1,08861
	0,9746	0,95722	0,92775	0,91856
	0,41795	0,40319	0,36232	0,32036
ge	196,0722	203,2484	226,1762	255,8017



8. Основные параметры и показатели двигателя

Рабочий объем одного цилиндра:

.

л.

Диаметр цилиндра. Так как ход поршня предварительно был принят S=65мм, тогда для нашего случая имеем:

.

мм.

Окончательно для изучаемого нами двигателя, округляя полученные значения, получаем, что D=65мм и S=65мм.

Далее основные параметры и показатели двигателя определяются по окончательно принятым значениям D и S.

Площадь поршня:

см2.

Литраж двигателя:

.

л.

Мощность двигателя:

,

где ф принимаем равным 4. Тогда для разных режимах двигателя получаем:

для об/мин:

кВт;

для об/мин:

кВт;

для об/мин:

кВт;

для об/мин:

кВт.

Литровая мощность двигателя для режима с номинальными оборотами nN:

.

кВт/л.

Крутящий момент:

.

Для об/мин:

Н·м;

для об/мин:

Н·м;

для об/мин:

Н·м;

для об/мин:

Н·м.



Часовой расход топлива:

.

Для об/мин:

кг/ч;

для об/мин:

кг/ч;

для об/мин:

кг/ч;

для об/мин:

кг/ч.

Таблица 9 Основные параметры и показатели двигателя

Параметры	Основные параметры и показатели двигателя
n	955	3055	5755	6315
Fп, см2	33,19
Vл, л	0,85
Nл, кВт/л	55,48
Ne, кВт	9,726	29,042	47,872	49,432
Me, Н·м	93,328	90,768	79,424	74,74
GT, кг/ч	1,907	5,903	10,828	12,645



9. Построение индикаторной диаграммы

Индикаторную диаграмму карбюраторного двигателя будем строить для номинального режима двигателя, т.е. при Ne=47,87кВт и n=5755об/мин, аналитическим методом.

Масштаб диаграммы: масштаб хода поршня Ms=1 мм в мм; масштаб давлений Мр=0,05МПа в мм.

Величины в приведенном масштабе, соответствующие рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания:

и .

Максимальная высота диаграммы (точка z):

.

Ординаты характерных точек:

; ;

;

; .

Построение политропы сжатия и расширения аналитическим методом:

а) политропа сжатия

.

Отсюда

,

где ОВ=ОА+АВ=9,8+78=87,8мм;

б) политропа расширения

.

Отсюда

.

Теоретическое среднее индикаторное давление:

,

где F1 =1476,07 мм2 - площадь полученной диаграммы aczba.

Таблица 10

№ точек	ОХ, мм	ОВ/ОХ	Политропа сжатия	Политропа расширения
				Px /Mp, мм	Рх, МПа		Рх /Mp мм	Рх, Мпа
1	10,83	7,032	14,386	24,887	1,244	11,613	96,509	4,825
					точка с			точка z
2	18,8	4,035	6,757	11,69	0,584	5,796	48,168	2,408
3	27,8	2,727	3,954	6,84	0,342	3,54	29,424	1,471
4	35,8	2,118	2,796	4,837	0,241	2,574	21,394	1,069
5	42,8	1,772	2,189	3,787	0,189	2,055	17,083	0,854
6	50,8	1,492	1,731	2,995	0,149	1,656	13,766	0,688
7	59,8	1,268	1,384	2,395	0,119	1,348	11,208	0,56
8	67,8	1,118	1,165	2,016	0,101	1,151	9,568	0,478
9	75,83	1	1	1,73	0,085	1	8,31	0,416
					точка а		точка b

Скругление индикаторной диаграммы осуществляется на основании следующих соображений и расчетов. Так как рассчитываемый двигатель достаточно быстроходный (n=5755об/мин), то фазы газораспределения необходимо устанавливать с учетом получения хорошей очистки цилиндра от отработавших газов и обеспечения дозарядки в пределах, принятых в расчете. В связи с этим начало открывания впускного клапана (точка r ,) устанавливается за 18° до прихода поршня в в.м.т., а закрытие (точка а») - через 60° после прохода поршнем н.м.т.; начало открытия выпускного клапана (точка b,) принимается за 55° до прихода поршнем в нм.т., а закрытие (точка а,) - через 25° после прохода поршнем в.м.т. Учитывая быстроходность двигателя, угол опережения зажигания и принимается равным 35°, а продолжительность периода задержки воспламенения - .

В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения определяем положение точек по формуле для перемещения поршня:

,

где л - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Выбор величины л производим при проведении динамического расчета, а при построении индикаторной диаграммы предварительно принимаем л=0,285.



Таблица 11

Обозначение точек	Положение точек	ц°		Расстояние точек от в.м.т.(АХ), мм
	18° до в.м.т.	18	0,0655	2,12
	25° после в.м.т.	25	0,1223	4,0
	60° после н.м.т.	120	1,6069	52,2
	35° до в.м.т.	35	0,2313	7,5
	30° до в.м.т.	30	0,1697	5,5
	55° до н.м.т.	125	1,6667	54,2

Положение точки с» определяем из выражения:

;

.

Действительное давление сгорания:

;

.



10. Тепловой баланс двигателя

Теплота, введённая в ДВС (все данные взяты из теплового расчета):

.

Для об/мин:

;

для об/мин:

;

для об/мин:

;

для об/мин:

.

Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 с:

.



Для об/мин:

;

для об/мин:

;

для об/мин:

;

для об/мин:

.

Теплота, передаваемая охлаждающей среде:

,

где с=0,45..0,53 - коэффициент пропорциональности для четырехтактных двигателей (принимаем равным 0,45); i - число цилиндров; D - диаметр цилиндра, см; п - частота вращения коленчатого вала двигателя; т=0,5..0,7 - показатель степени для четырехтактных двигателей. В расчетах принимаем при п=955об/мин т=0,54, а на остальных скоростных режимах - т=0,61,m=0,615, m=0,625.

Для об/мин:



;

для об/мин:

;

для об/мин:

;

для об/мин:

.

Теплота, унесенная с отработавшими газами:

,

где =25,428 кДж/(кмоль·град) - теплоемкость отработавших газов (определена по табл. 3.8 (А.И.Колчин, В.П.Демидов «Расчет автомобильных и тракторных двигателей», стр.59) методом интерполяции при б=1 и tr=Тr - 273=1070,8 - 273=797,8°C); =20,775 кДж/(кмоль·град) (определена

по табл. 3.6 (А.И.Колчин, В.П.Демидов «Расчет автомобильных и тракторных двигателей», стр.58) для воздуха методом интерполяции при t0=T0 - 273=293 - 273=20°C). Для номинального режима работы двигателя, а для остальных режимов находятся аналогично.

для об/мин:

Для об/мин:

;

для об/мин:

;

для об/мин:

.

Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива:

.

Для об/мин:

;



для об/мин:

;

для об/мин:

;

для об/мин:

.

Неучтенные потери теплоты:

.

Для об/мин:

;

для об/мин:

;

для об/мин:



;

для об/мин:

.

Таблица 12 Составляющие теплового баланса двигателя

Составляющие теплового баланса	Частота вращения двигателя, об/мин
	955	3055	5755	6315
	Q, Дж/с	q, %	Q, Дж/с	q, %	Q, Дж/с	q, %	Q, Дж/с	q, %
Теплота, эквивалентная эффективной работе	9727	41,8	29046	40,3	47879	36,2	49439	32
Теплота, передаваемая охлаждающей среде	3582,6	15,4	15124,8	21	28285,3	21,4	27326,2	17,7
Теплота, унесенная с отработавшими газами	7986,65	34,3	26836,3	37,3	52785,8	39,9	57402	37,2
Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива	1642,46	7,06	0	0	0	0	17425,7	11,29
Неучтенные потери теплоты	332,8	1,44	1028,6	1,4	3186,35	2,5	2718,3	1,81
Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом	23269	100	72029	100	132125	100	154300	100

Рис.1. Зависимость составляющих теплового баланса двигателя с впрыском топлива от частоты вращения коленчатого вала



Из приведенной таблицы 12 и рисунка 1 видно, что основная часть теплоты

топлива расходуется эффективную работу, нагрев охлаждающей среды и потери с отработавшими газами.

Кинематика.

В целях уменьшения высоты двигателя без значительного увеличения инерционных и нормальных сил отношение радиуса кривошипа (R = S/2) к длине шатуна (Lш) предварительно было принято в тепловом расчете л = 0,285. При этих условиях .

Далее устанавливаем, что ранее принятые значения Lш и л обеспечивают движение шатуна без задевания за нижнюю кромку цилиндра. Следовательно, перерасчета величин Lш и л не требуется.

Перемещение поршня:

.

Расчет sх производится аналитически через каждые 10є угла поворота коленчатого вала. Значения для при различных ц взяты из табл. 7.1 [2] как среднее между значениями при л = 0,28 и 0,29 и занесены в гр. 2 расчетной табл. 13 (для сокращения объема значения в таблице даны через 30є).

Для 30є:

в остальных случаях аналогично.

Угловая скорость вращения коленчатого вала:



.

Скорость поршня:

.

Значения для взяты из табл. 7.2 [2] и занесены

в гр. 4, а рассчитанные значения - в гр. 5 табл. 13.

Для 30є:

.

Ускорение поршня:

Значения для взяты из табл. 7.3 [2] и занесены в гр. 6, а расчетные значения j - в гр. 7 табл. 13.

Для 0є:

По данным табл. 13 построены графики sх в масштабе Ms = 1,96 мм в 1 мм, - в масштабе Мх = 0,977 м/с в 1 мм, j - в масштабе Мj = 586 м/с2 в 1 мм.



Таблица 13 Перемещение, скорость и ускорение поршня

цє		sx, мм		, м/с		j, м/с2
1	2	3	4	5	6	7
0	0	0	0	0	1,285	+15101
30	+0,1696	5,5	0,623409	12,2	1,008525	+11868
60	+0,6069	19,7	0,989434	19,3	0,3575	+4247
90	+1,1425	37,1	1	19,6	-0,285	-3303
120	+1,6069	52,2	0,742617	14,6	-0,6425	-7550
150	+1,9017	61,8	0,376591	7,4	-0,72353	-8565
180	+2	65	0	0	-0,715	-8494
210	+1,90165	61,8	-0,37659	-7,4	-0,72353	-8565
240	+1,6068	52,2	-0,74262	-14,6	-0,6425	-7550
270	1,1425	37	-1	-19,5	-0,285	-3303
300	+0,606875	19,6	-0,98943	-19,3	0,3575	+4247
330	+0,1696	5,4	-0,62341	-12,1	1,008525	+11868
360	0	0	0	0	1,285	+15101

Динамика.

Силы давления газов.

Индикаторную диаграмму, полученную в тепловом расчете, развертываем по углу поворота кривошипа по методу Брикса.

Поправка Брикса:

,

где Мs - масштаб хода поршня на индикаторной диаграмме.

Масштабы развернутой диаграммы: давлений и удельных сил

Мр = 0,05 МПа в мм; полных сил Мр = Мр·Fп = 0,05·0,00332 = 0,000166 МН в мм, или Мр = 166 Н в мм.

По развернутой диаграмме через каждые 10є угла поворота кривошипа определяем значения и заносим в табл. 14 динамического расчета.

Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма.

По табл.8.1 [2] с учетом диаметра цилиндра, отношения S/D, рядного расположения цилиндров и достаточно высокого значения рz устанавливаем:

масса поршневой группы (для поршня из алюминиевого сплава принято m'п = 137,75 кг/м2):

;

масса шатуна (для стального кованого шатуна принято m'ш = 182,5 кг/м2):

;

масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов (для литого чугунного вала принято m'к = 182,5 кг/м2):

;



масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца:

;

масса шатуна, сосредоточенная на оси кривошипа:

;

массы, совершающие возвратно-поступательное движение:

;

массы, совершающие вращательное движение:

.

Удельные и полные силы инерции.

Из табл. 13 переносим значения j в табл. 14 и определяем значения удельной силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс:

.

Для 0є:

,

для остальных случаев аналогично.

Центробежная сила инерции вращающихся масс:



.

Центробежная сила инерции вращающихся масс шатуна:

.

Центробежная сила инерции вращающихся масс кривошипа:

.

Удельные суммарные силы.

Удельная сила, сосредоточенная на оси поршневого пальца:

.

Все расчеты проводим для ц = 0є:

.

Удельная нормальная сила:

.

Значения tgв определяем для л = 0,285 по табл. 8.2 [2] и заносим в табл.13 и значение pN - в табл.14.

.

Удельная сила, действующая вдоль шатуна:

.

Удельная сила, действующая по радиусу кривошипа:

.

Удельная и полная тангенциальные силы (МПа и кН):

и .

Таблица 14 Основные результаты расчета

град.	j	Pj	P	ДPг	tg	pN	1/cosв
0	15101	-2,917	-2,917	0	0	0	1
30	14722	-2,293	-2,294	0,001	0,141	-0,323	1,01
60	4247	-0,820	-0,821	0,001	0,248	-0,203	1,03
90	-3303	0,638	0,639	0,001	0,289	0,184	1,041
120	-7550	1,459	1,461	0,002	0,248	0,361	1,03
150	-8565	1,655	1,658	0,003	0,141	0,233	1,01
180	-8494	1,641	1,645	0,004	0	0	1
210	-8565	1,655	1,659	0,0045	-0,141	-0,233	1,01
240	-7550	1,459	1,484	0,025	-0,248	-0,367	1,03
270	-3303	0,638	0,714	0,0755	-0,289	-0,206	1,041
300	4247	-0,820	-0,607	0,2135	-0,248	0,15	1,03
330	14722	-2,293	-1,676	0,617	-0,141	0,236	1,01
360	15101	-2,917	-1,089	4,007	0	0	1
390	14722	-2,293	0,377	2,67	0,141	0,053	1,01
420	4247	-0,820	0.418	1,238	0,248	0,104	1,03
450	-3303	0,638	1,284	0,646	0,289	0,371	1,041
480	-7550	1,459	1,898	0,439	0,248	0,471	1,03
510	-8565	1,655	1,971	0,316	0,141	0,278	1,01
540	-8494	1,641	1,805	0,1645	0	0	1
570	-8565	1,655	1,755	0,1005	-0,141	-0,247	1,01
600	-7550	1,459	1,537	0,078	-0,248	-0,381	1,03
630	-3303	0,638	0,705	0,067	-0,289	-0,204	1,041
660	4247	-0,820	-0,766	0,054	-0,248	0,19	1,03
690	14722	-2,293	-2,250	0,043	-0,141	0,317	1,01
720	15101	-2,917	-2,917	0,000	0	0	1

Таблица 14 (продолжение)

град.	Ps	cos(ц+в)/cosв	Pk	sin(ц+в)/ cosв	PT	Т	Мкр.ц.
0	-2,917	1	-2,917	0	0	0	0
30	-2,315	0,795	-1,82	0,622	-1,42	-4,734	-153,87
60	-0,845	0,285	-0,233	0,99	-0,81	-2,696	-87,637
90	0,664	-0,289	-0,184	1	0,638	2,118	68,851
120	1,502	-0,715	-1,042	0,742	1,08	3,593	116,772
150	1,671	-0,937	-1,55	0,378	0,625	2,076	67, 483
180	1,640	-1	-1,64	0	0	0	0
210	1,680	-0,937	-1,55	-0,378	-0,63	-2,082	-67,667
240	1,530	-0,715	-1,06	-0,742	-1,1	-3,656	-118,773
270	0,742	-0,289	-0,206	-1	-0,713	-2,369	-76,998
300	-0,625	0,285	-0,172	-0,99	0,600	1,995	64,631
330	-1,692

Подобные документы

• Расчет рабочих процессов двигателя

  Анализ действительных коэффициентов молекулярного изменения рабочей смеси с учетом наличия в цилиндре остаточных газов. Расчет объема камеры сгорания, процесса наполнения, расширения, параметров сжатия рабочего тела, построение индикаторной диаграммы.
  
  контрольная работа [94,7 K], добавлен 07.02.2012
  

• Расчет показателей работы двигателя марки А-01М (Т-4А)

  Параметры окружающей среды. Температура и давление остаточных газов. Определение приращения температуры свежего заряда вследствие подогрева. Коэффициент наполнения цилиндров двигателя зарядом. Давление и температура газов в конце процесса расширения.
  
  курсовая работа [196,1 K], добавлен 31.01.2014
  

• Турбовинтовой двигатель ТВЗ-117ВМА-СБМ1

  Описание конструкции компрессора турбовинтового двигателя. Расчет его мощности, прочности его элементов: вала ротора и лопатки. Определение удельной теплоемкости продуктов сгорания и воздуха, расхода топлива. Тепловой и газодинамический расчет двигателя.
  
  курсовая работа [2,4 M], добавлен 05.12.2014
  

• Тепловой расчет дизельного двигателя

  Расчет эксплуатационной массы трактора, номинальной мощности двигателя и теоретической регуляторной характеристики двигателя. Вычисление процессов газообмена, коэффициента остаточных газов, процесса сжатия и расширения. Определение размеров двигателя.
  
  курсовая работа [195,8 K], добавлен 16.12.2013
  

• Тепловой и динамический расчет автомобильного двигателя

  Тепловой расчет двигателя. Выбор топлива, определение его теплоты сгорания. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя. Расчет сил давления газов и расчет сил инерции.
  
  курсовая работа [1,0 M], добавлен 01.03.2010
  

• Расчет автомобильного двигателя FIAT PALIO

  Характеристика топлива, определение состава горючей смеси, оценка продуктов сгорания и анализ теплового расчета автомобильного двигателя FIAT PALIO. Описание кинематики и динамический расчет кривошипно-шатунного механизма. Оценка показателей двигателя.
  
  курсовая работа [636,2 K], добавлен 12.10.2011
  

• Расчет основных параметров и характеристик двигателя внутреннего сгорания ЗМЗ 402

  Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания. Параметры рабочего тела и остаточных газов. Процессы впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Внешние скоростные характеристики, построение индикаторной диаграммы. Расчет поршневой и шатунной группы.
  
  курсовая работа [4,2 M], добавлен 17.07.2013
  

• Тепловой расчёт двигателя Д-120 и расчет эксплуатационных показателей трактора Т-30А

  Основной расчет параметров действительных процессов двигателя. Тепловой баланс двигателя. Расчет передаточных чисел агрегатов тракторами. Расчет действительных рабочих скоростей двигателя трактора. Определение удельного крюкового расхода топлива.
  
  курсовая работа [757,9 K], добавлен 13.12.2011
  

• Рабочие процессы и энергетические установки

  Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания, параметры окружающей среды и остаточных газов. Описание процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Индикаторные параметры рабочего цикла. Характеристика эффективных показателей двигателя.
  
  курсовая работа [786,4 K], добавлен 22.03.2013
  

• Расчет автотракторных двигателей внутреннего сгорания

  Тепловой расчет автотракторного двигателя: определение основных размеров, построение индикаторной диаграммы и теоретической скоростной (регуляторной) характеристики мотора. Вычисление температуры и давления остаточных газов, показателя адиабаты сжатия.
  
  курсовая работа [1005,3 K], добавлен 16.06.2011
  

• Тепловой расчёт двигателя внутреннего сгорания ВАЗ 2103

  Модернизация двигателя внутреннего сгорания автомобиля ВАЗ-2103. Особенности конструкции двигателя: тип, степень сжатия, вид и марка топлива. Тепловой расчет, коэффициент теплоиспользования. Расчет механических потерь и эффективных показателей двигателя.
  
  курсовая работа [452,2 K], добавлен 30.09.2015
  

• Проект двигателя внутреннего сгорания

  Топливо, состав горючей смеси и продуктов сгорания. Параметры окружающей среды. Процесс сжатия, сгорания и расширения. Кинематика и динамический расчет кривошипно-шатунного механизма. Четырёхцилиндровый двигатель для легкового автомобиля ЯМЗ-236.
  
  курсовая работа [605,6 K], добавлен 23.08.2012
  

• Комплексный расчет двигателя внутреннего сгорания ВАЗ-2110

  Расчет необходимой номинальной мощности и рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания автомобиля. Определение среднего индикаторного давления и теплового баланса двигателя. Вычисление сил и моментов, воздействующих на кривошипно-шатунный механизм.
  
  курсовая работа [159,9 K], добавлен 12.11.2011
  

• Расчет летных характеристик турбореактивного двигателя

  Расчет работы компрессора, степени понижения и повышения давления в турбине и сопле, расхода топлива и воздуха. Анализ скоростной характеристики турбореактивного двигателя: зависимости тяги и удельного расхода топлива от числа полета на постоянной высоте.
  
  курсовая работа [2,0 M], добавлен 30.03.2014
  

• Тепловой и динамический расчёт двигателя внутреннего сгорания VW passat 1.9 AFN TDI

  Определение свойств рабочего тела. Расчет параметров остаточных газов, рабочего тела в конце процесса впуска, сжатия, сгорания, расширения, выпуска. Расчет и построение внешней скоростной характеристики. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма.
  
  курсовая работа [1,5 M], добавлен 14.01.2018
  

• Поршневые двигатели внутреннего сгорания

  Техническая характеристика двигателя внутреннего сгорания. Тепловой расчет рабочего цикла и свойства рабочего тела. Процессы выпуска, сжатия, сгорания, расширения и проверка точности выбора температуры остаточных газов, построение индикаторной диаграммы.
  
  курсовая работа [874,5 K], добавлен 09.09.2011
  

• Тепловой расчет двигателей внутреннего сгорания

  Определение режимов для проведения теплового расчета двигателя. Выявление параметров рабочего тела, необходимого количества горючей смеси. Рассмотрение процессов: пуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Выполненно построение индикаторных диаграмм.
  
  курсовая работа [85,8 K], добавлен 03.11.2008
  

• Расчет двигателя Pajero MMC

  Тепловой расчет рабочего цикла. Процессы впуска, сжатия, сгорания и расширения. Эффективный расход топлива. Составление теплового баланса двигателя. Построение индикаторной диаграммы. Анализ внешней скоростной характеристики. Расчёт системы охлаждения.
  
  курсовая работа [178,6 K], добавлен 19.11.2014
  

• Расчет двигателя внутреннего сгорания

  Тепловой расчет ДВС автомобиля КамАЗ-740, анализ основных параметров. Определение индикаторных показателей рабочего цикла; расчет процесса впуска, сжатия, сгорания, расширения. Оценка влияния продолжительности сгорания на эффективность рабочего цикла.
  
  курсовая работа [799,1 K], добавлен 20.05.2011
  

• Тепловой и динамический расчет двигателя. Тяговый расчет автомобиля

  Проведение тягового расчета автомобиля: полной массы, расчетной скорости движения, передаточных чисел трансмиссии и мощности двигателя. Обоснование теплового расчета двигателя: давление и температура. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма.
  
  курсовая работа [619,5 K], добавлен 12.10.2011
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам