Тепловой и кинематический расчет двигателя. Индикаторные и эффективные показатели агрегата; определение диаметра его цилиндра и хода поршня. Построение скоростной характеристики. Оценка сил давления газов и инерции кривошипно-шатунного механизма.
Аннотация к работе
двигатель цилиндр инерция кривошипный Прототипом для проектируемого двигателя является бензиновый двигатель ГАЗ-562 со следующими характеристиками: Номинальная мощность: Ne = 110КВТДавление остаточных газов Pr, МПА, зависит от числа и расположения клапанов и их размеров, сопротивления выпускного тракта, быстроходности двигателя и системы охлаждения. Большие значения принимаются для высокооборотных двигателей с высокой средней скоростью поршня VП, (м/с). Температура остаточных газов Tr зависит от типа двигателя, степени сжатия, частоты вращения, коэффициента избытка воздуха. Температура снижается с возрастанием степени сжатия и возрастает с увеличением частоты вращения, с учетом чего для данного двигателя целесообразно выбрать Tr = 800 К. Величина подогрева свежего заряда ?Т, К, зависит от расположения и конструкции выпускного трубопровода, системы охлаждения, быстроходности двигателя и других факторов.Потери давления определяются по уравнению Бернулли: , (4) где ? - коэффициент затухания скорости движения заряда, ?ВП - коэффициент сопротивления впускной системы, WВП - средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы (в клапанах), ?0 - плотность заряда на впуске, кг/м3. Плотность заряда для двигателей без наддува определяется по уравнению состояния идеального газа: , (5) где R = 287 Дж/кг?К - удельная газовая постоянная воздуха. кг/м3 Коэффициент остаточных газов ?r вычисляется следующим образом: (6) где ? = 8,8 - степень сжатия двигателя. Действительное количество молей свежего заряда для дизельного двигателя вычисляется по формуле: , (12) где - действительное количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива молекулярная масса паров автомобильных бензинов, =110…120 кг/кмоль, Действительное количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива вычисляется следующим образом: М = ??L0; (13)Теоретическое среднее индикаторное давление , МПА, для бензинового двигателя определяется по формуле: ; (26) Индикаторный КПД цикла ?i вычисляется по формуле: , (28) где QH измеряется в МДЖ/кг. Среднее давление механических потерь РМ, МПА, вычисляется приближенно по эмпирическим формулам.Соотношение S/D целесообразно выбрать таким же, как у двигателя-прототипа. Для определения рабочего объема цилиндра, Vh, л, используют формулу мощности: , (35) где ? = 4 - тактность двигателя, Ne = 132 КВТ - максимальная мощность двигателя, i = 6 - число цилиндров. л Диаметр цилиндра D, мм, проектируемого двигателя рассчитывается по формуле: , (36) где S`, D` - соответственно ход поршня и диаметр цилиндра двигателя-прототипа. мм По определенным значениям рассчитывается максимальная мощность двигателя Ne, КВТ: , (38) причем S и D - в м. Также нужно проверить скорость поршня проектируемого двигателя.Рабочий объем цилиндра по оси абсцисс откладывается в миллиметрах численно равным ходу поршня. Объем камеры сгорания тогда определяется так: ; (40) мм По оси давлений откладывается давление окружающей среды и наносятся характерные точки диаграммы r, a, c, z, b. Расчетные значения промежуточных точек политроп сжатия и расширения определяются с помощью формул из таблицы 1.2: Таблица 1.2 Промежуточные значения точек политроп сжатия и расширения После нанесения точек на диаграмму, они соединяются кривыми, характеризующими политропы сжатия и расширения.Скоростная характеристика показывает изменение мощности, крутящего момента, расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала. Построение кривых характеристики проводится в интервалах от NMIN до NMAX с определенным шагом. NMIN целесообразно выбрать равным 800 об/мин, NMAX принять равным NH, шаг выбрать равным 300 об/мин. Эффективный удельный расход топлива вычисляется по формуле: , (45) где a1 = 1,2, b1 = 1, c1 = 0,8 - опытные коэффициенты.Исходными данными для расчета являются радиус кривошипа R, мм, длина шатуна LШ, мм, постоянная кривошипно-шатунного механизма ? и частота вращения. Постоянная кривошипно-шатунного механизма зависит от типа двигателя, его оборотности и конструкции кривошипно-шатунного механизма. Кинематические параметры: перемещение поршня SX, м, скорость поршня VП, м/с, ускорение поршня JП, м/с2, определяются соответственно по формулам: (50) Расчеты выполняются для углов поворота коленчатого вала ? от 0 до 180?.Силы давления газов в расчете заменяются одной силой, направленной по оси цилиндра и приложенной к оси поршневого пальца. Ее определяют для каждого угла поворота коленчатого вала с помощью развернутой индикаторной диаграммы. По перемещению поршня, соответствующему определенному углу поворота коленчатого вала, (таблица 3.1) по индикаторной диаграмме определяется давление, соответствующее данному углу поворота.Силы инерции в кривошипно-шатунном механизме делят на силы инерции поступательно движущихся масс PJ, Н, и центробежные силы инерции вращающихся масс PS, Н. Сила инерции от поступательно движущихся масс равна: PJ =-MJ?JП, (56) где MJ - масса частей кривошипно-шатунного механизма, совершающих поступательное движение, кг.
План
Содержание
Введение
1. Тепловой расчет двигателя
1.1 Выбор и обоснование исходных данных
1.2 Определение параметров состояния рабочего тела в характерных точках индикаторной диаграммы
1.3 Индикаторные и эффективные показатели двигателя