Средняя мольная теплоемкость свежего заряда

mC_v=20,16+1,738×860,1×10^-3=21,65Дж/(моль×град),

средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания

.

Примем значение степени повышения давления при сгорании l_р=1,8 и коэффициента использования теплоты x=0,75. Тогда, подставляя полученные значения в уравнение сгорания топлива (2.15) получим

или

24,02×10^-4T_z²+29,97T_z-65809,2=0.

Решая это квадратное уравнение, находим T_z=2076 К.

Максимальное давление в цилиндре в конце сжатия

р_z=1,8×4,06=7,31 MПа.

Степень предварительного расширения [формула (2.16)]

.

Степень последующего расширения

.

Давление газов в конце процесса расширения определяем по формуле (2.18)

МПа.

Температура газов в конце расширения [формула (2.19)]

К.

Проверка по формуле (2.20)

К.

Относительная ошибка составляет

.

Таким образом, достоверность расчета рабочего цикла обеспечена.

Пример 5.2. Рассчитать рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя автомобиля грузоподъемностью 2 т. Эффективная мощность двигателя N_e=90 кВт при частоте вращения коленчатого вала n=3200 мин^-1. Отношение S/D=1.

По рис. 1.1. выбираем D=90 мм

S=D×(S/D)=90×1=90 мм; h_е=0,25; h_v=0,8.

Ориентировочная средняя скорость поршня по формуле (1.1)

м/с

По рис. 1.3. выбираем литровую мощность двигателя N_ел=20 кВт/л.

Цилиндровая мощность двигателя [формула (1.3)]

кВт.

Требуемое число цилиндров [формула (1.3)]

.

Принимаем i=8.

Уточняем значение литровой мощности по формуле (1.4)

кВт/л.

Плотность воздуха, требуемая для реализации N_ел, определяется по формуле (1.6)

кг/м³

Учитывая, что при 293 К плотность воздуха r₀=1,21 кг/м³, определяем, что наддув данного двигателя не требуется (r_k=r₀), (р_k=р₀), (Т_k=Т₀).

Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива

кг/кг топлива,

кмоль/кг топлива.

Действительное количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива

L=aL₀=0,95×0,516=0,419 кмоль/кг топлива.

Количество свежего заряда (горючей смеси)

кмоль/кг.

Общее количество продуктов сгорания

кмоль/кг.

Химический коэффициент молекулярного изменения

.

Давление заряда в конце процесса наполнения (начале сжатия) по формуле (2.6)

МПа»0,09 МПа.

Принимаем значение ΔТ=15 К, Т_r=1100 K, P_r=0,12 Мпа.

Коэффициент остаточных газов [формула (2.8)]

.

Температура заряда в конце впуска [формула (2.9)]

К.

Коэффициент наполнения [формула (2.10)]

.

Давление газов в конце процесса сжатия (показатель политропы сжатия n₁=1,35) по формуле (2.11)

р_с=0,09 ×7^1,35 МПа,

температура [формула (2.12)]

Т_с=355,7×7^1,35-1=702,8 К.

Принимаем H_u=44000 кДж/кг. Тогда

mC_v=20,16+1,738×10^-3×702,8=21,38 кДж/кмоль×град,

средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания

=(18,42+2,61×0,95)+(15,4+13,83×0,95)×10^-4×Т_z=20,9+30,18×10^-4Т_z.

Принимаем x_т=0,9. Тогда уравнение сгорания топлива (3.1) после подстановки в него численных значений величин имеет вид

,

где DH_u=119950(1-0,95)×0,516=3094,7 кДж/кг,

или

30,3×10^-4×Т_z²+21,00×Т_z-99206,5=0.

Решая данное квадратное уравнение, получаем

Т_z=3224,2 К.

Давление в конце сгорания

МПа.

Выбираем показатель политропы расширения n₂=1,30.

Температура газов в конце процесса расширения [формула (2.19)]

К,

давление в конце расширения [формула (2.20)]

МПа.

Проверка по формуле (2.20)

К.

Относительная ошибка

.

Таким образом, достоверность результатов рабочего цикла подтверждена.

Приложение 6

Рекомендации по выполнению и

оформлению курсовой работы.

1. При выполнении курсовой работы в пояснительной записке необходимо проводить все расчеты с указанием численных значений величин, входящих в формулу. Если расчеты по одной формуле многократно повторяются, то в пояснительной записке проводятся примеры расчетов 2…3 значений. Все расчеты должны сопровождаться необходимыми текстовыми пояснениями.

2. В конце каждого раздела должен проводится самостоятельный анализ полученных результатов.

3. В состав графической части должны входить графики, диаграммы, схемы и чертежи, указанные в задании.

4. Графики и диаграммы традиционно удобно выполнять на миллиметровой бумаге формата А1. На первом листе изображается индикаторная диаграмма и характеристики двигателя, а на втором – графики сил Р_Г, P_j, Р_рез, график определения сил P_jI, P_jII и P_j, график силы R_ш, график тангенциальных сил.

Литература

1. Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей. – М.: Колос, 1984.

2. Железко Б.Е., Адамов В.М. и др. Расчет и конструирование автомобильных и тракторных двигателей. – М.: Вышэйшая школа, 1987.

3. Архангельский В.М., Вихерт М.М. и др. Автомобильные двигатели. – М.: Маштностроение, 1977.

4. Тракторные дизели: Справочник. Под общей редакцией Б.А. Взорова. – М.: Машиностроение, 1981.

5. Тепловой и динамический расчет двигателя. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Основы теории и динамики автомобильных и тракторных двигателей», Мн.: БГПА, 1994.

У Т В Е Р Ж Д А Ю

Зав. кафедрой «Тракторы и автомобили»

_____________________М.A. Солонский

«___» ___________ 200_ г.

З А Д А Н И Е №

на курсовую работу по теории трактора и автомобиля

Тема: «Основы теории и расчета автотракторных двигателей»

Студенту _____ курса _____ группы _____________________________

Исходные данные

1. Поршневой двигатель, предназначенный для установки на:

автомобиль грузоподъемностью _________ т

трактор тягового класса _______

2. Номинальная мощность двигателя __________ кВт

3. Номинальная частота вращения коленчатого вала__________мин^-1

4. Отношение S/D__________

5. Рассчитать: систему _________________________________________

механизм ________________________________________

детали __________________________________________

Содержание расчетно-пояснительной записки

1. Реферат

2. Введение

3. Основная часть

3.1. Выбор основных параметров двигателя

3.2. Определение параметров рабочего цикла двигателя

3.3. Расчет теоретических характеристик двигателя

3.4. Динамический расчет двигателя

3.5. Анализ нагруженности и прочностные расчеты деталей,узлов,сборочных единиц и систем двигателя

4. Заключение

5. Список использованной литературы

Содержание графической части

1. Индикаторная диаграмма двигателя

2. Характеристики двигателя

3. Графики сил, действующих в КШМ

4. Общий чертеж рассчитываемого механизма (системы),сборочной единицы

5. Рабочие чертежи рассчитываемых деталей

Задание выдал _____________________ «___» __________ 200_ г.

Задание принял ____________________ «___» __________ 200_ г.