Застосування двигунів внутрішнього згоряння в сучасній практиці. Розрахунок основних елементів чотирьохтактного бензинового двигуна легкового автомобіля; показники робочого циклу; кінематика і динаміка, тепловий баланс двигуна, аналіз врівноваженості.
Аннотация к работе
Двигунами прийнято називати машини, з допомогою яких будь-який вид енергії може бути перетворений в механічну роботу. В залежності від виду енергії, яка використовується в двигунах, їх поділяють на первині і вторинні. Спроби створення поршневих двигунів внутрішнього згоряння здійснювались ще в кінці 18 ст., але перший роботоздатний двигун був побудований французьким механіком Ленуаром в 1860 р. двигун працював на світильному газі без стиску суміші в циліндрі. Винахідник запропонував нагрівати повітря в циліндрі шляхом стиску до температури, при якій розпилене вприскуване паливо могло б самозайматися і згоряти по мірі надходження в циліндр, причому по його замислу двигун повинен був працювати без охолодження стінок циліндра. В 60-х роках нашого століття наполегливо шукалися шляхи використання в якості транспортного агрегату досить компактного роботоздатного роторно-поршневого двигуна внутрішнього згоряння, тобто двигуна з поршнем, що обертається.Теоретично необхідна кількість повітря для повного згоряння масової або обємної одиниці пального: Кількість горючої суміші, яка надходить в циліндри: Кількість продуктів згоряння: М2=МСО2 МСО МН2О МН2 MN2=?МІТак, як двигун працює без наддуву, то приймемо Р0=0,1 МПА; t0=150C;Величина підігріву заряду: ?Т=50С Густина заряду на впуску: ro=ро?106/(RBTO)=0,1?106/(287?293)=1,189 кг/м3, де Rв=287 Дж/кг?градТиск в кінці процесу стиску: рс=paen1=0,085?8,51,3773=1,53 МПА Середня молярна теплоємність робочої суміші: де =20,6 0,002638tc =21,7 - середня молярна теплоємність свіжого заряду.Коефіцієнт молекулярної зміни горючої суміші: Дійсний коефіцієнт зміни горючої суміші: Кількість теплоти, що втрачена внаслідок неповного згоряння паливної суміші: DHU=119950(1-a)Lo=119950(1-0.85)0.513=9224,76 КДЖ/кгТемпература та тиск в кінці процесу розширення: , де n2=1,25.Теоретичний середній індикаторний тиск: Середній індикаторний тиск: ; де ?n = 0,9...Середній тиск механічних втрат: Рм=0,034 0,0113uп.ср.=0,192 МПА, де uп.ср.=14 м/с - середня швидкість поршня.По прийнятих значеннях D і S, визначаємо основні параметри і основні показники двигуна: Vл=PD2Si/(4?106)=2,5 л; Fп=PD2/4=75,4 см2;Загальна кількість теплоти введеної в двигун: Q=HUGT/3.6 =43900?25,87/3.6=315470 Дж/с Теплота, еквівалентна ефективній роботі за 1с: Qe=1000?Ne=1000?76,3=76300 Дж/с Теплота, що передається оточуючому середовищу: Qв=с?i?D1 2mnm(Hu-DHU)/(a?Hu)=92131 Дж/с, де С = 0,45...Масштаб ходу поршня Ms=1 мм в мм. Приведені величини, відповідні робочому обєму циліндра і обєму камери згоряння: АВ=S/Ms=83/1=83 мм; OA=AB/(e-1)=83/7,5=11,1 мм. Побудова політроп стиску і розширення аналітичним методом: а) политропа стиску рх=ра(Va/Vx)n1 рх/Мр=(ра/Мр)(ОВ/ОХ)n1=13,54(209,5/ОХ)1,3773 мм, де ОВ=ОА АВ=25,5 184=209,5мм б) політропа розширення рх=pb(Vb/Vx)n2 рх/Мр=(pb/Мр)(ОВ/ОХ)n2=17,9(209,5 /ОХ)1.251 мммм, де ? - відношення радіуса кривошипа до довжини шатуна ? = 0,26. Розрахунки ординат точок z?, a?, a??, c?, f і b? зведені в Таблиці 3.Розрахунок Sx проводиться через кожні 30° кута повороту колінвала.Значення беремо з таблиці 20[1] і заносим в таблицю 4.Значення для беремо з таблиці 21[1].Індикаторну діаграму розгортаємо за кутом повороту кривошипа по методу Брікса. Масштаб розгорнутої діаграми: тиску Mp = 0,05 МПА/мм;22[1] з врахуванням діаметра циліндра, відношення S/D, рядного розташування циліндрів і достатньо великого значення Pz встановлюються: - маса поршневого сплаву (поршень з алюмінієвого сплаву): m?n = 100 кг/м2; mn = m?n?Fn = 100 ? 0,00763 =0,763 кг; Маси, що здійснюють на зворотньо-поступальний рух: mj = mn mn.ш = 0,763 0,294 = 1,057 кг.З таблиці 4, переносим значення j в графу 4, таблиці 5 і визначаємо сили інерції зворотньо-поступальних мас: Центробіжна сила інерції обертових мас: Кк = mk ? R ? ?2 =-1,996 ? 0,0415 ? 544,32 =-24540 Н.Нормальна сила: N = P?tg?, значення tg? визначаються для ? = 0,26 за табл. 23[1] і заносять в графу 7, а значення N в графу 8. Сумування значень крутних моментів всіх чотирьох циліндрів двигуна проводиться табличним методом (табл. 6), і по отриманих значеннях будується крива Для проведення розрахунку результуючої сили, що діє на шатунну шийку рядного двигуна, складають табл.Чотирьохциліндрові рядні двигуни набули широкого вжитку на легкових автомобілях.Рівномірність крутного моменту: Надлишкова робота крутного моменту: Lнадл. Рівномірність ходу двигуна приймаємо ? = 0,01. момент інерції рухомих ланок двигуна, приведених до осі колінвала: Ід = Lнадл.У відповідності з існуючими аналогічними двигунами і з врахуванням співвідношень приведених в табл. 51 [1], приймемо: - товщина поршня: ? = 9 мм (днища); висота юбки поршня: hю = 70 мм; висота верхньої частини поршня: h1 = 58,8 мм; число і діаметр масляних каналів в поршні: nн = 8 мм; dн = 1,2 мм.Середній тиск кільця на стінку циліндра: , де А0 = 3,3t = 10мм. Тиск кільця на стінку циліндра в різних точках кола: Р = Рсер??к, МПА, де ?к для різних кутів взято з таблиці 52 [1].Палець виготовлено з матеріалу сталь 15Х, Е = 2?105.
План
ЗМІСТ
ВСТУП
1. Обґрунтування
2. Тепловий розрахунок двигуна
2.1 Параметри робочого тіла
2.2 Параметри навколишнього середовища і відпрацьованих газів