Расчет основных размеров двигателя
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 определить 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 данной работе тепловой и динамический расчеты выполняются для режима номинальной мощности.
Исходные данные для теплового расчета поршневого ДВС
Рассматриваемый прототип КамАЗ 740
Номинальная мощность | |
Частота вращения коленчатого вала | |
Число цилиндров, схема | |
Степень сжатия | |
Число тактов | |
Коэффициент избытка воздуха | |
Отношение хода поршня к диаметру цилиндра |
Тепловой расчет двигателя
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 изменяется в пределах . Принимаем .
Давление в конце впуск
Принимаем .
Величина потери давления на впуске для дизельных двигателей, колеблется в пределах .
Принимаем
Коэффициент остаточных газов:
Величина коэффициента остаточных газов для дизеля изменяется в пределах .
Температура в конце впуска:
Величина для дизельных двигателей находится в пределах
.
Коэффициент наполнения:
Для дизельных двигателей величина коэффициента наполнения изменяется в пределах .
Процесс сжатия
Давление в конце сжатия:
,
где показатель политропы сжатия, который для автотракторных двигателей находится в пределах .
Температура в конце сжатия:
Для дизельных двигателей значение параметров и должны находиться в следующих пределах:
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 для дизельных двигателей 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:
(2)
Степень повышения давления . Величину степени повышения давления для дизельных двигателей выбирают в следующих пределах: .
Совместно решая уравнения (1) и (2) находим значение .
Величина теоретического максимального давления цикла и степень повышения давления:
.Для дизельного двигателя температура и давление в конце сгорания изменяются в следующих пределах:
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:
Примерные значения и для автотракторных дизельных двигателей следующие: , .
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
Так как погрешность вычислений не превышает 10%, то величина выбрана правильно.
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 . Удельный индикаторный расход топлива для дизельных двигателей .
Эффективные показатели
Задаемся величиной механического КПД двигателя, исходя из следующих характерных значений для дизеля: . Принимаем .
Тогда среднее эффективное давление:
а эффективный КПД:
Удельный эффективный расход жидкого топлива:
Расчет масляного насоса
Заключение
В результате выполнения курсовой работы был произведен тепловой и динамический расчет двигателя.
При выполнении теплового расчета были определены параметры рабочего тела в цилиндре двигателя, а также оценочные показатели процесса, позволяющие определить размеры двигателя и оценить его мощностные и экономические показатели.
При выполнении динамического расчета были определены силы, действующие на кривошипно-шатунный механизм, произведен расчет и построены диаграммы суммарного крутящего момента и полярная диаграмма нагрузок на шатунную шейку
Список использованной литературы
1. Вершина Г.А., Якубенко Г.Я. Методическое пособие по курсам «Теория рабочих процессов ДВС» и «Динамика ДВС» для студентов специальности Т.05.10.00. - Мн.: Техноперспектива, 2001. -87 с.
2. Железко Б.Е. Основы теории и динамики автомобильных и тракторных двигателей.- Мн., 1980. -304 с.
3. Колчин А. И., Демидов В. П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. - М.: Высшая школа, 1980. -400 с.
4. Автомобильные двигатели. Под ред. д-ра техн. наук Ховаха М. С. - М.: Машиностроение, 1977. -592с.
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 определить 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 данной работе тепловой и динамический расчеты выполняются для режима номинальной мощности.
Исходные данные для теплового расчета поршневого ДВС
Рассматриваемый прототип КамАЗ 740
Номинальная мощность | |
Частота вращения коленчатого вала | |
Число цилиндров, схема | |
Степень сжатия | |
Число тактов | |
Коэффициент избытка воздуха | |
Отношение хода поршня к диаметру цилиндра |
Тепловой расчет двигателя
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 изменяется в пределах . Принимаем .
Давление в конце впуск
Принимаем .
Величина потери давления на впуске для дизельных двигателей, колеблется в пределах .
Принимаем
Коэффициент остаточных газов:
Величина коэффициента остаточных газов для дизеля изменяется в пределах .
Температура в конце впуска:
Величина для дизельных двигателей находится в пределах
.
Коэффициент наполнения:
Для дизельных двигателей величина коэффициента наполнения изменяется в пределах .
Процесс сжатия
Давление в конце сжатия:
,
где показатель политропы сжатия, который для автотракторных двигателей находится в пределах .
Температура в конце сжатия:
Для дизельных двигателей значение параметров и должны находиться в следующих пределах:
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 для дизельных двигателей 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:
(2)
Степень повышения давления . Величину степени повышения давления для дизельных двигателей выбирают в следующих пределах: .
Совместно решая уравнения (1) и (2) находим значение .
Величина теоретического максимального давления цикла и степень повышения давления:
.Для дизельного двигателя температура и давление в конце сгорания изменяются в следующих пределах:
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:
Примерные значения и для автотракторных дизельных двигателей следующие: , .
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
Так как погрешность вычислений не превышает 10%, то величина выбрана правильно.
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 . Удельный индикаторный расход топлива для дизельных двигателей .
Эффективные показатели
Задаемся величиной механического КПД двигателя, исходя из следующих характерных значений для дизеля: . Принимаем .
Тогда среднее эффективное давление:
а эффективный КПД:
Удельный эффективный расход жидкого топлива:
Расчет основных размеров двигателя
По эффективной мощности, частоте вращения коленчатого вала и среднему эффективному давлению определяем литраж двигателя:
где , , – для четырехтактных двигателей.
Рабочий объем одного цилиндра:
где – число цилиндров.
Диаметр цилиндра:
.
Ход поршня:
Принимаем диаметр цилиндра
Принимаем .
Определяем основные параметры и показатели двигателя по значениям :
- литраж двигателя:
- эффективная мощность:
- эффективный крутящий момент:
- часовой расход жидкого топлива:
- средняя скорость поршня
Определим погрешность вычисления :
что допустимо, так как погрешность не превышает 10%.
Литровая мощность двигателя определяется по формуле:
Мы получили литровую мощность , что удовлетворяет условию .
2.9. Сводная таблица результатов теплового расчета
Таблица 1 – Таблица результатов теплового расчета
Параметр | Вычисленное значение | Экспериментальное значение |
ч |