Большая Энциклопедия Рефератов - Тепловой и динамический расчет двигателя - бесплатно рефераты, скачать рефераты, рефераты на тему

Тепловой и динамический расчет двигателя

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Автотракторный факультет

Кафедра “Двигатели внутреннего сгорания”

Курсовая работа

по дисциплине “Автомобильные двигатели”

Тема: “Тепловой и динамический расчет двигателя”

Минск 2009

Содержание

Введение

1. Исходные данные для теплового расчета поршневого двигателя внутреннего сгорания

2. Тепловой расчет и определение основных размеров двигателя

2.1 Процесс наполнения

2.2 Процесс сжатия

2.3 Процесс сгорания

2.4 Процесс расширения

2.5 Процесс выпуска

2.6 Индикаторные показатели

2.7 Эффективные показатели

2.8 Размеры двигателя

2.9 Сводная таблица результатов теплового расчетa

2.10 Анализ полученных результатов

3. Динамический расчет

3.1 Построение индикаторной диаграммы

3.2 Развертка индикаторной диаграммы в координатах

3.3 Построение диаграмм сил

3.4 Построение диаграммы суммарного крутящего момента

4. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя

5. Воздушный фильтр ЗИЛ-433100

Заключение

Литература

Введение

Тепловой расчет двигателя служит для определения параметров рабочего тела в цилиндре двигателя, а также оценочных показателей рабочего процесса, для оценки мощностных и экономических показателей, позволяющих оценить мощность и расход топлива.

В основе методики расчета лежит метод В.И. Гриневецкого, в дальнейшем усовершенствованный Е.К. Мазингом, Н.Р. Брилингом, Б.С. Стечкиным и др.

Задачей динамического расчета является определение сил, действующих в механизмах преобразования энергии рабочего тела в механическую работу двигателя.

В настоящей работе тепловой и динамический расчеты выполняются для режима номинальной мощности.

1. Исходные данные для теплового расчета поршневого двигателя внутреннего сгорания

Прототип двигателя ЗИЛ - 645

Номинальная мощность 145

Частота вращения коленчатого вала 2900

Число цилиндров 8

Степень сжатия 18,5

Тактность 4

Коэффициент избытка воздуха 1,73

Отношение хода поршня к диаметру цилиндра 1,05

2. Тепловой расчет и определение основных размеров двигателя

2.1 Процесс наполнения

В результате данного процесса цилиндр двигателя (рабочая полость) наполняется свежим зарядом. Давление и температура окружающей среды принимаются: , .

Давление остаточных газов в зависимости от типа двигателя . Принимаем .

Температура остаточных газов выбирается в зависимости от типа двигателя с учетом того, что для дизельных двигателей она изменяется в пределах . Принимаем .

В зависимости от типа двигателя температура подогрева свежего заряда

Принимаем .

Давление в конце впуска . Принимаем .

Величина потери давления на впуске , для дизелей, колеблется в пределах . Принимаем

Коэффициент остаточных газов

Величина коэффициента остаточных газов для дизеля изменяется в пределах .

Температура в конце впуска

Величина для двигателей с наддувом находится в пределах

Коэффициент наполнения

2.2 Процесс сжатия

Давление в конце сжатия

Температура в конце сжатия

В этих формулах - показатель политропы сжатия, который для автотракторных двигателей находится в пределах .

2.3 Процесс сгорания

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг жидкого топлива

Средний элементарный состав дизельного топлива принимают:

Количество свежего заряда для дизельного двигателя

Количество продуктов сгорания при работе двигателей на жидком топливе при

Теоретический коэффициент молекулярного изменения

Действительный коэффициент молекулярного изменения

Величина м для дизелей изменяется в пределах .

Низшую теплоту сгорания дизельного топлива принимаем:

Средняя мольная теплоемкость свежего заряда

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания для дизелей

Значения коэффициента использования теплоты при работе дизельного двигателя на номинальном режиме следующие . Принимаем .

Максимальная температура сгорания подсчитывается по уравнению

(1)

Степень повышения давления

Величину степени повышения давления для дизелей с неразделенными камерами сгорания и объемным смесеобразованием выбирают в следующих пределах: . Принимаем .

Решая уравнение (1), находим :

Величина теоретического максимального давления цикла и степень повышения давления:

Численное значение степени повышения давления k при неразделенной камере сгорания . Принимаем .

Действительное давление

2.4 Процесс расширения

Степень предварительного расширения для дизельных двигателей

Степень последующего расширения

Давление в конце расширения

Величина среднего показателя политропы расширения для дизельных двигателей .

Температура в конце расширения

2.5 Процесс выпуска

Параметрами процесса выпуска ( и ) задаются в начале расчета процесса впуска. Правильность предварительного выбора величин и проверяется по формуле профессора Е. К. Мазинга:

Погрешность вычислений составляет

Т.к. погрешность вычислений не превышает 10% ,то величина выбрана правильно.

2.6 Индикаторные показатели

Среднее индикаторное давление теоретического цикла для дизельных двигателей подсчитывается по формуле:

Среднее индикаторное давление действительного цикла

где - коэффициент полноты диаграммы, который принимается для дизельных двигателей . Принимаем .

Величина для дизельных двигателей без наддува может изменяться.

Индикаторный КПД для дизельных двигателей подсчитывается по формуле

Удельный индикаторный расход топлива определяется по уравнению

Величина индикаторного КПД для автотракторных дизельных двигателей .

2.7 Эффективные показатели

Механический КПД дизельного двигателя . Принимаем .

Тогда среднее эффективное давление

а эффективный КПД

Удельный эффективный расход жидкого топлива

2.8 Размеры двигателя

По эффективной мощности, частоте вращения коленчатого вала и среднему эффективному давлению определяем литраж двигателя

где , , , - для четырехтактных двигателей.

Рабочий объем одного цилиндра:

где i=8 - число цилиндров.

Диаметр цилиндра

Принимаем диаметр цилиндра D =0,115м.

Ход поршня

Определяем основные параметры и показатели двигателя:

- литраж двигателя
,

- эффективную мощность

- эффективный крутящий момент

- часовой расход жидкого топлива

- среднюю скорость поршня

Определим погрешность вычисления :

, что допустимо.

Литровая мощность определяется по формуле

Величина литровой мощности для автотракторных дизельных двигателей колеблется в пределах .

2.9 Сводная таблица результатов теплового расчета

Таблица 1

Параметр	Вычисленное значение	Экспериментальное значение
	0.03	0.02…0.06
	330,14	310…400
	0.778	0.8…0.9
	4,19	3.5…5.5
	890	700…900
	1.037	1.01…1.06
	7,12	5…10
	7,12	5…10
	1889	1800…2300
	0.29	0.2…0.4
	1109,6	1000…1200
	0,796	0,75…1,5
	0.51	0.4…0.53
	166,04	163…220
	0,597	0.45…0.85
	0.383	0.3…0.42
	221,38	210…280

2.10 Анализ полученных результатов

В результате теплового расчета были определены параметры рабочего тела в цилиндре двигателя, а также произведены оценочные показатели процесса, позволяющие определить размеры двигателя и оценить его мощностные и экономические показатели.

3. Динамический расчет

Порядок выполнения расчета для поршневого двигателя

Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма выполняется с целью определения суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов и от сил инерции. Результаты динамического расчета используются при расчете деталей двигателя на прочность и износ.

В течение каждого рабочего цикла силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме, непрерывно изменяются по величине и направлению. Поэтому для характера изменения сил по углу поворота коленчатого вала их величины определяют для ряда различных положений вала через каждые 30 град ПКВ. В отдельных случаях через 10 град ПКВ.

Последовательность выполнения расчета следующая:

Строим индикаторную диаграмму в координатах .

Перестраиваем индикаторную диаграмму, выполненную по результатам теплового расчета, в координаты .

Определяем силу давления газов на днище поршня для положений коленчатого вала, отстоящих друг от друга на 30° ПКВ в пределах (0…720)° ПКВ.

За начало отсчета принимаем такое положение кривошипа, когда поршень находится в начале такта впуска.

Сила давления газов на днище поршня определяется по формуле

где .

Результаты расчета заносятся в табл. 2.

Таблица 2


1	2	3	4	5	6	7	8	9
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 369 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720	0.112 0.102 0.092 0.084 0.079 0.08 0.084 0.092 0.114 0.175 0.364 1.25 5.028 7.124 3,205 1,065 0,552 0.392 0.306 0.188 0.158 0.138 0.126 0.121 0.118 0.112	124.64 20.77 -83.1 -170.35 -216.05 -207.74 -166.19 -78.94 149.57 776.94 2742.14 11949.08 51186.6 72957.52 32249.2 10021.27 4690.72 3028.82 2139.7 914.05 598.28 394.7 274.21 220.2 186.96 124.64	1.275 1.004 0.363 -0.275 -0.638 -0.729 -0.725 -0.729 -0.638 -0.275 0.363 1.004 1.275 1.249 1.004 0.363 -0.275 -0.638 -0.729 -0.725 -0.729 -0.638 -0.275 0.362 1.004 1.275	+ + - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + +	-25327 -19934 -7201 5463 12663 14472 14402 14472 12663 5463 -7201 -19934 -25327 -24815 -19934 -7201 5463 12663 14472 14402 14472 12663 5463 -7201 -19934 -25327	- - - + + + + + + + - - - - - - + + + + + + + - - -	-25202 -19913 -7284 5292 12447 14264 14235 14393 12813 6240 -4459 -7985 25860 48143 12315 2820 10153 15692 16611 15316 15070 13058 5737 -6981 -19747 -25202	- - - + + + + + + + - - + + + + + + + + + + + - - -

Определяем силу инерции от возвратно-поступательно движущихся масс

Масса поступательно движущихся частей КШМ определяется из выражения

где - доля массы шатуна, отнесенная к возвратно-поступательно движущимся массам.

. Принимаем .

Приближенные значения и определяем с помощью таблицы:

, , ,

Тогда принимаем m

Угловая скорость

При известной величине хода поршня S радиус кривошипа

Находим суммарную силу, действующую в кривошипно-шатунном механизме. Определение этой силы ведем путем алгебраического сложения сил давления газов и сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс

Результаты определения , а также и заносятся в табл.1.

Определяем нормальную силу К, направленную по радиусу кривошипа (см. рис. 1)

Рис. 1.

7. Определяем тангенциальную силу Т, направленную по касательной к окружности радиуса кривошипа (см. рис. 1)

Результаты определения К и Т заносим в табл. 3.

Таблица 3

120

150

180

210

240

270

300

330

360

369

390

420

450

480

510

540

570

600

630

660

690

720

1.000

0.797

0.288

-0.286

-0.712

-0.935

-1.000

-0.935

-0.712

-0.286

0.288

0.797

1.000

0.981

0.797

0.288

-0.286

-0.712

-0.935

-1.000

-0.935

-0.712

-0.286

0.288

0.797

1.000

-25202

-15863

-2095

-1514

-8867

-13343

-14235

-13463

-9128

-1785

-1282

-6361

25860

47226

9810

811

-2904

-11179

-15539

-15316

-14097

-9302

-1641

-2008

-15731

-25202

0.000

0.620

0.989

1.000

0.743

0.380

0.000

-0.380

-0.743

-1.000

-0.989

-0.620

0.000

0,199

0.620

0.989

1.000

0.743

0.380

0.000

-0.380

-0.743

-1.000

-0.989

-0.620

0.000

-12351

-7201

5292

9254

5417

-5466

-9525

-6240

4408

4953

9579

7638

2788

10153

11666

6309

-5723

-9708

-5737

6901

12248

Страницы: 1, 2

В соцсетях