Цикл специальных дисциплин (СД)

Теория рабочих процессов и моделирование процессов в ДВС.

Конструирование ДВС.

Основы научных исследований и испытаний ДВС.

Автоматическое регулирование и управление ДВС.

Химмотология.

Динамика двигателей.

Системы двигателей.

Агрегаты наддува двигателей.

Автотракторные установки с ДВС.

Основы экологии ДВС.

Основы системы автоматического проектирования (САПР) в двигателестроении.

Эксплуатация и ремонт ДВС.

Техническая диагностика.

Техническое обслуживание ДВС.

Технология производства ДВС.

Электрооборудование ДВС.

Учебно-ознакомительная практика (2, экзамен),

Учебная практика (4, экзамен).

Содержание отчета и контрольные вопросы.

Квалификационные требования к специалисту, сферы деятельности, анализ графика учебного процесса студентов 1 и 2 курсов (количество учебных недель в сессию с указанием вида контроля знаний, расчетных заданий), определить среднюю недельную загрузку аудиторными занятиями и самостоятельной работой.

Практическая работа №3. Расчет показателей

технического уровня двигателя

Цель работы. Формирование практических навыков расчета показателей технического уровня двигателей.

При выполнении работы используются методические указания, справочная и учебная литература.

Порядок выполнения работы.

Изучить основные понятия и определения показателей рабочего процесса и технического уровня двигателей, рассчитать показатели технического уровня заданных двигателей.

Мощность – это работа, выполняемая за единицу времени.

, Вт. (3.1)

При поступательном движении поршня работа равна произведению силы F на перемещение .

, . (3.2)

Давлениепредставляет собой нормальную силу F, действующую на единицу площади S.

, (Па). (3.3)

Сила, действующая на поршень, определяется по формуле

,

а механическая работа из выражения:

, (3.4)

где Vh – рабочий объём цилиндра.

Для поршневых двигателей внутреннего сгорания

, (3.5)

где – число цилиндров.

Угол поворота коленчатого вала и время определяются выражением

, (3.6)

где n – частота вращения, .

Время одного цикла четырёхтактного двигателя .

Эффективную мощность двигателя можно определить по формуле

, (3.7)

где т – тактность двигателя (для четырёхтактного – 4, двухтактного – 2).

Из анализа формулы (3.7) следует, что при постоянном рабочем объёме iVh величину Ne можно увеличить, повышая n и Pe. Величина Pe представляет собой среднее эффективное давление, которое за один такт (ход поршня) совершает работу, равную работе, выполняемой переменным давлением в цилиндре за цикл.

Номинальная мощность– эффективная мощность дизеля при номинальной частоте вращения, положении органов управления регулятора частоты вращения, соответствующем полной подачи топлива, стандартным атмосферным условиям, температуре и плотности топлива. Дизель не оборудуется вентилятором, воздухоочистителем, глушителями шума и выпуска, искрогасителем, выпускной трубой.

Мощность нетто – мощность, развиваемая дизелем при номинальной частоте вращения, но при комплектации дизеля всем необходимым для нормальной работы оборудованием (генератором, вентилятором, радиатором системы охлаждения и смазки, воздухоочистителем, глушителем шума, нейтрализатором отработавших газов).

Давление– это физическая величина, характеризующая интенсивность сил, действующих на поверхность тела. Давление (Н/м², Па) определяется отношением нормальной силы к единице площади:

1 техническая атмосфера = 1кгс/см² = 0,98·10⁵ Па = 0,1 МПа = 736 мм рт. ст. = 10 м водяного столба. На рис. 3.1 показаны виды давлений.

Давление может быть атмосферным, избыточным, абсолютным, вакуумметрическим. Недостаток давления до атмосферного называют вакуумметрическим. Давление больше атмосферного является избыточным. В цилиндрах ДВС работу совершает избыточное давление, воздействуя на площадь поршня.

Мертвые точки. При перемещении поршня в цилиндре различают два крайних его положения: наиболее удаленное от оси коленчатого вала (рис. 3.2) – верхняя мертвая точка (ВМТ), и минимально удаленное от оси коленчатого вала – нижняя мертвая точка (НМТ). В мертвых точках поршень некоторое время не движется, хотя коленчатый вал продолжает вращение.

Ход поршняS – перемещение поршня от ВМТ до НМТ или обратно. Для нормального кривошипно-шатунного механизма ход поршня соответствует половине оборота коленчатого вала и равен двум радиусам кривошипа (S = 2 r). S / D < 1 – двигатель называют короткоходным, S/D=1 – квадратным; S / D > 1 – длинноходным.

Средняя скорость поршня Ст=S n/30, м/с, где S, м; n,мин^-1.

Рабочий цикл – совокупность последовательных тактов (впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск), периодически повторявшихся в каждом рабочем цилиндре и обусловливающих работу двигателя. Цикл в термодинамике (греч. круг) – круговой процесс. Цикл в технике – совокупность периодически повторяющихся процессов, при которых система вновь приходит в исходное состояние.

Такт – рабочие процессы, совершаемые в течение одного рабочего хода (часть рабочего цикла).

Рабочий объем – объем, описываемый поршнем за ход при его перемещении от ВМТ до НМТ,V_h=(pD²/4) S, л(D – диаметр цилиндра, дм; S – ход поршня, дм).

Объем камеры сжатия (сгорания) V_с – объем внутренней полости цилиндра при положении поршня в ВМТ, л.

Полный объем V_a=V_h+V_c – объем внутренней полости цилиндра при положении поршня в НМТ, л.

Литраж двигателя – сумма рабочих объемов всех цилиндров. V_л=V_hi, л (i – число цилиндров).

Степень сжатия – отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия. e = V_a / V_c. Степень сжатия у современных карбюраторных (бензиновых) и газовых двигателей лежит в пределах e = 6–13, у дизелей e = 13–22. От численных значений степени сжатия зависит мощность и экономичность двигателя. При повышении степени сжатия увеличивается индикаторный коэффициент полезного действия.

Действительная степень сжатияe¢ – отношение объема полости цилиндра в момент закрытия органов газораспределения, закрывающихся последними, к объему камеры сжатия. e '= [V_с +(1-y)V_h]V_c, y – потерянная доля хода.

Коэффициент наполнения – отношение количества действительно поступившего заряда в цилиндр Gд к теоретически возможному при температуре Тк и давлении Рк с плотностью r_k . h_v = Gд / (r_kV_h).

Коэффициент избытка воздуха характеризует состав горючей сме- си – отношение действительного количества воздуха, поступившего в цилиндр, к теоретически необходимому для полного сгорания. a = Dд/Gстех= =Gд/(Gтlo), где lо – теоретически необходимое количество воздуха для сжигания 1 кг топлива (lo = 14,96 кг воз./кг топ. – бензин, lо = =14,45 кг воз./кг топ. – дизельное топливо); Gт – часовой расход топлива, кг/ч.

Индикаторные показатели характеризуют показатели цикла. Индикатор (лат. указываю, определяю) – устройство отражающее ход процессов.

Индикаторная диаграмма (рис. 3.3.) – графическая зависимость давления в цилиндре от изменения объема цилиндра, хода поршня или угла поворота коленчатого вала. Индикаторная диаграмма в ДВС записывается на бумаге при помощи мембранных датчиков давления (тензо или пьезо) с использованием усилителей и осциллографов.

Индикаторная работа циклаLi – площадь (в масштабе), ограниченная индикаторной диаграммой, Дж.

Среднее индикаторное давление – условное постоянное давление p_i, совершающее в течение одного рабочего хода поршня такую же работу, что и переменное давление газов за цикл Li (высота прямоугольника с основанием равным V_h и площадью равной площади индикаторной диаграммы). p_i= Li/ V_h, МПа.

Индикаторная мощность

Ni = I V_h pi n/(30 t), кВт,

где V_h,л; pi,МПа; t – тактность(4 – четырехтактный, 2 – двухтактный ДВС); n,мин^-1.

Мощность – это работа, выпол-няемая за единицу времени.

Эффективные показатели.

Эффективная мощность Ne – мощность, снимаемая с вала двигателя,

Ne = Me n/9550, кВт,

где Ме – крутящий момент, Hм.