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