Технико-экономическое обоснование параметров и конструктивных форм проектируемого двигателя

Для выполнения курсового проекта студенту выдается фотография разрезов прототипа двигателя либо указывается литература, где имеются сведения о нем.

В качестве прототипа даются, как правило, двигатели устаревших моделей. Поэтому в начале работы над проектом необходимо сделать анализ показателей прототипа и наметить пути усовершенствования. В задании на курсовой проект указываются только мощность, частота вращения коленчатого вала, тип и назначение двигателя.

Выбирать и обосновывать все остальные параметры проектируемого двигателя предлагается студенту.

К параметрам двигателя, требующим обоснования, относятся:

– система смесеобразования и коэффициент избытка воздуха;

– форма камеры сгорания;

– степень сжатия;

– отношение хода поршня к диаметру цилиндра S/D;

– отношение радиуса кривошипа к длине шатуна R/L_ш.

– силовая схема и тип газораспределительного механизма.

Выбор параметров и конструктивных усовершенствований желательно согласовывать с руководителем курсового проекта.

Обоснование указанных параметров и конструктивных форм рекомендуется принимать на основании рекомендованной литературы.

2 Общие вопросы и методические указания по выполнению курсового проекта

Энергетические и экономические показатели двигателя в основном зависят от совершенства рабочего цикла, представля­ющего собой совокупность последовательных процессов, перио­дически повторяющихся в каждом рабочем цилиндре, с помощью которых тепло, выделившееся при сгорании топлива, превраща­ется в механическую работу.

Рабочий цикл четырехтактных поршневых ДВС состоит из следующих основных термодинамических и вспомогательных про­цессов: заполнение цилиндров свежим зарядом – впуск; сжатие этого заряда; сгорание топлива; расширение продуктов сгора­ния (получение механической работы); очистка цилиндров от продуктов сгорания – выпуск.

Под тепловым расчетом рабочего цикла двигателя подразу­мевается термодинамический расчет действительных процессов, происходящих в цилиндре двигателя, определение параметров характеризующих рабочие процессы, энергетические и экономи­ческие показатели, работы двигателя, построение действитель­ной индикаторной диаграммы, определение основных конструк­тивных размеров двигателя (диаметра цилиндра – D и хода поршня – S).

Данные теплового расчета являются основным исходным ма­териалом для составления теплового баланса, построения внешней скоростной характеристики, проведения последующих кинематических, динамических и прочностных расчетов двигателя.

Тепловой расчет рабочего цикла двигателей может быть разделен на три основных этапа. На первом этапе устанавлива­ются и обосновываются исходные параметры и коэффициенты, не­обходимые для теплового расчета. Проводят предварительные расчеты, касающиеся топлива, состава рабочей смеси и параметров смеси в точке конца впуска.

На втором этапе последовательно рассматриваются основные процессы рабочего цикла – сжатия, сгорания и расширения. Оп­ределяются параметры рабочей смеси в основных точках расчет­ной индикаторной диаграммы. Намечается контур и строится расчетная индикаторная диаграмма.

На третьем этапе рассчитываются индикаторные и эффектив­ные показатели двигателя, а также определяются основные раз­меры двигателя (диаметр цилиндра D и ход поршня S). После теп­лового расчета составляют тепловой баланс двигателя.

С достаточной степенью точности внешнюю скоростную харак­теристику можно построить по результатам теплового расчета, проведенного для одного режима работы двигателя – режим максимальной (номинальной) мощности, и использования эмпири­ческих зависимостей.

Тепловой расчет двигателя проводится на основе установ­ленных или заданных исходных данных. Для всех видов двигате­лей общими исходными параметрами теплового расчета являются: тип двигателя, эффективная номинальная мощность N_е, частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности , степень сжатия ε, число i и расположение – цилиндров, отношение S/D, фор­ма камеры сгорания и способ смесеобразования, тип системы охлаждения и т.д.

Тепловой расчет обычно начинается с рассмотрения про­цессов рабочего цикла (впуска, сжатия, сгорания, расширения, выпуска) и определения конечных параметров в характерных точках индикаторной диаграммы, определения индикаторных и эффективных показателей двигателя, основных размеров цилинд­ра. Материальный баланс цикла: определение теоретически не­обходимого количества воздуха для выбранного рода топлива, выбор коэффициента избытка воздуха, определение действитель­ного количества воздуха, состава продуктов сгорания, коэффи­циента молекулярного изменения и др., удобнее рассматривать в начале процесса сгорания, т.к. эти данные используются для расчета процесса сгорания и определения его параметров.