Тепловой и динамический расчет двигателя. Индикаторные параметры рабочего цикла двигателя. Кинематика кривошипно-шатунного механизма. Построение развернутой индикаторной диаграммы. Расчет радиальной, нормальной и тангенциальной сил для одного цилиндра.
Аннотация к работе
Министерство образования и науки РФ Учреждение высшего профессионального образования Специальность 190205 - Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование Курсовой проект по дисциплине: «Двигатели внутреннего сгорания и автотракторное оборудование»Эти двигатели отличаются компактностью, высокой экономичностью, долговечностью и применяются во всех отраслях народного хозяйства. В настоящее время особое внимание уделяется уменьшению токсичности выбрасываемых в атмосферу вредных веществ и снижению уровня шума работы двигателей.По заданным параметрам двигателя произвести тепловой расчет, по результатам расчета построить индикаторную диаграмму, определить основные параметры поршня и кривошипа. Разобрать динамику кривошипно-шатунного механизма определить радиальные, тангенциальные, нормальные и суммарные набегающие силы действующие на кривошипно-шатунный механизм. Построить график средних крутящих моментов. Прототипом двигателя по заданным параметрам может служить двигатель ЗИЛ-164.Например в одном килограмме содержится С = 0,855, Н = 0,145, где От - кислород; С - углерод; Н - водород. Для 1 кг. жидкого топлива, состоящего из долей углерода, водорода, и кислорода, при отсутствии серы можно записать: С Н От = 1 кг. В двигателях внутреннего сгорания необходимый для сгорания кислород содержится в воздухе, который вводят в цилиндр во время впуска. Зная, что кислорода в воздухе по массе 0,23%, а по объему 0,208%, получим теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива: кг. кмоль. Количество отдельных составляющих продуктов сгорания и их сумма при К=0,47 (постоянная зависящая от отношения количества водорода к окиси углерода, содержащихся в продуктах сгорания): Мсо = 2*0,21*[(1-a)/(1 K)]*Lo = 0,42*(0,1/1,47)*0,516 = 0,0147 кмоль.Температура подогрева свежего заряда DT с целью получения хорошего наполнения двигателя на номинальном скоростном режиме принимается DTN =10о С. Потери давления на впуске DPA, в соответствии со скоростным режимом двигателя (примем (b2 хвп) = 3,5, где b - коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра, хвп - коэффициент впускной системы), DPA = (b2 хвп)Учитывая характерные значения политропы сжатия для заданных параметров двигателя примем средний показатель политропы n= 1,37 . Давление в конце сжатия: Рс = Ра*en = 0.0761*171.37 = 3,69 (Мпа).Определим количество молей газов после сгорания: Mz = M2 Mr = 0,5117 0,022 = 0,5337 (кмоля). Примем коэффициент использования теплоты xz = 0,75, тогда количество теплоты, передаваемой на участке lz при сгорании топлива в 1 кг.: Q = xz?(Hu-DQH), где Hu - низшая теплотворная способность топлива равная 42700 (Кдж/кг)., DQH =119950?(1-a)*L0 - количество теплоты, потерянное в следствии химической неполноты сгорания: DQH = 119950?(1-0,9)*0,516 = 3095 (Кдж/кг), отсюда Q = 0,8?(42700-3095) =31684 (Кдж/кг).С учетом характерных значений показателя политропы расширения для заданных параметров двигателя примем средний показатель политропы расширения n2 = 1,25 Давление и температура в конце процесса расширения: 6,524/34,51=0,1889(МПА).Для определения среднего индикаторного давления примем коэффициент полноты индикаторной диаграммы равным jи = 0,96, тогда среднее индикаторное давление получим: рі = 0,96* рі’ = 0,96*1,163 = 1,116 (МПА).При средней скорости поршня См = 15 м/с., при ходе поршня S= 75 мм. и частотой вращения коленчатого вала двигателя n=1500 об/мин., рассчитаем среднее давление механических потерь: Рм = А В См, где коэффициенты А и В определяются соотношением S/D =0,75<1, тогда А=0,0395, В = 0,0113, отсюда Рм = 0,0395 0,0113*15 =0,209 МПА. Рассчитаем среднее эффективное давление: ре = рі - рм = 1,116-0,209= 0,907 МПА. Механический К.П.Д. составит: hm = ре / рі = 0,907/ 1,116 = 0,812 Основные параметры цилиндра и двигателя.Индикаторную диаграмму строим для номинального режима двигателя, т.е. при Ne=70 КВТ. Масштабы диаграммы: масштаб хода поршня 1 мм.; масштаб давлений 0,05 МПА в мм. Величины соответствующие рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания: АВ = S/Ms = 75/1,0 =75 мм.; Построение политроп сжатия и расширения аналитическим методом: Политропа сжатия: Рх = Ра (Va Vx)n1.Sn = (R a)-(R cos.a acos.b)= R[(1 1/l)-( cos.b 1/l cos.b)], где l =R / a, тогда Sn = R[(1 l/4)-( cos.a l/4 cos.2a)], если а=180о то Sn=S - ходу поршня, тогда: 75 = R[(1 l/4)-(-1 l/4)]; Находим скорость поршня и ускорение в зависимости от угла поворота кривошипа: Vп = DSN/dt = Rw( sina l/2sin2a) , jn = d2Sn/dt = Rw2(cosa lcos2a) Угловую скорость найдем по формуле: w = pn/30 = 3,14*5400/30 = 565,2 рад/с . Подставив эти значения в формулы скорости и ускорения и подсчитав результаты занесем их в таблицу 5.Отсюда можно выразить массу движущихся частей: Рассчитаем отрезки BD и EF: BD = - mj w2 R(1-l) = - 0,000218*319451*0,0375*(1-0,25) =-1,959 (МПА).
План
Содержание двигатель цилиндр кривошипный шатунный кинематика
Введение
1. Задание на курсовой проект
2. Тепловой расчет двигателя
2.1 Процесс впуска
2.2 Процесс сжатия
2.3 Процесс сгорания
2.4 Процесс расширения
2.5 Индикаторные параметры рабочего цикла двигателя
2.6 Эффективные показатели двигателя
2.7 Построение индикаторной диаграммы двигателя
3. Динамический расчет двигателя
3.1 Кинематика кривошипно-шатунного механизма
3.2 Построение развернутой индикаторной диаграммы
3.3 Расчет радиальной, нормальной и тангенциальной сил для одного цилиндра
3.4 Определение суммарных набегающих тангенциальных сил и суммарного набегающего крутящего момента