Расчет рабочего цикла и показателей двигателя трактора. Расчет процессов газообмена, сжатия и сгорания. Тяговый расчет трактора. Расчет номинальной мощности двигателя и эксплуатационного веса трактора, передаточных чисел трансмиссии и коробки передач.
Процессы газообмена включают очистку цилиндра от продуктов сгорания и наполнения цилиндра свежим зарядом. Для расчета рабочего цикла параметры остаточных газов (давление и температура) в конце процесса впуска в точке «r» выбирают на основании статических данных о других двигателях подобного типа. Давление остаточных газов pr определяется давлением среды, в которую происходит выпуск отработавших газов, зависит от числа и расположения клапанов, сопротивления выпускного тракта, фаз газораспределения, частоты вращения, нагрузки и других факторов. Для двигателей без наддува определяют pr по эмпирической формуле: pr=р0(1 0,55•10-4•nн)(1.1) где р0 - нормальное давление окружающей среды, МПА; При работе на номинальном режиме величина температуры отработавших газов для дизельных двигателей изменяется в следующих пределах: Т r = 600…900 К, Принимаем Т r = 750 К, Температура подогрева свежего заряда T зависит от конструкции впускного трубопровода, наличия специального устройства для подогрева, частоты вращения, надува и других факторов.Основной величиной, выбираемой для расчета процесса является показатель n1, характеризующий теплообмен между зарядом и стенками камеры сгорания. Факторы, увеличивающие отвод теплоты от заряда, снижают значение n1 и показатели цикла.Количество воздуха теоретически необходимого для сгорания топлива: Lo = ((C/12) (H2/4)-(O2/32))/0.208, КМОЛЬ(1.11) lo = ((8/3C) (8H2)-(O2))/0.23, кг(1.12) где для дизеля: C - доля углерода в топливе-0,870,кг; H2 - доля водорода в топливе-0,126,кг; Коэффициент избытка воздуха для дизеля: ? = 1,4…2,2 принимаем ? =1,5Например для бензиновых и газовых двигателей оно имеет вид: (1.19) где Qz и Qc-теплота заряда в точках «z» и «c»; Qcz-теплота, подведенная к заряду в процессе сгорания. Теплоемкость свежего заряда CVC в конце процесса сжатия определяется в зависимости от температуры Tc, КДЖ/Моль·град: (1.21) где А1=20,16 и В1=1,738·10-3 - постоянные коэффициенты. Теплоемкость продуктов сгорания CVZ определяется по эмпирическим формулам: (1.22) Коэффициент использования ? теплоты учитывает потери теплоты за счет физической неполноты сгорания топлива, несвоевременности сгорания, через стенки камеры сгорания, диссоциации и других факторов.В результате процесса расширения происходит преобразование тепловой энергии заряда в механическую работу. Для упрощения расчета допускают, что расширение происходит по политропному процессу со средним показателем политропы n2.Процесс расширения завершает расчет параметров рабочего тела в характерных точках цикла.При построении индикаторной диаграммы в Р-V координатах давление откладывается по оси ординат в абсолютных единицах давления (МПА), а объем надпоршневого пространства - по оси абсцисс в относительных единицах (мм) объема VC. Масштабы построения диаграммы рекомендуется выбирать с таким расчетом, чтобы получить ее высоту (давление), равную 1,2…1,7 основания. Основание по оси абсцисс (объем) рекомендуется принимать 100…150 мм. Поскольку величина объема камеры сгорания неизвестна, то по оси абсцисс от точки 0 в произвольном масштабе откладывается отрезок, величина, которого принимается за условную единицу объема VC =1. Для дизеля на перпендикуляре, восстановленном из ВМТ, откладывается Z/, для определения точки Z откладывают объем Vz = ?VС, где ? - степень предварительного расширения, определенная в тепловом расчете.Оценку рабочего цикла проводят по индикаторным показателям, среди которых важные, прежде всего, среднее индикаторное давление pi, индикаторная мощность Ni, индикаторный коэффициент полезного действия ?i, удельный индикаторный расход топлива gi.Среднее индикаторное давление цикла pi - это условное постоянное давление, при котором за один ход поршня совершается работа, равная индикаторной работе цикла Li. Величина pi численно равна работе, получаемой с единицы рабочего объема цилиндра, МПА: pi = Li / Vh для дизелей: (1.37) ?p - степень повышения давленияДанный расчет требует оценки внутренних (механических) потерь в двигателе, МПА: (1.41) где n - номинальная частота вращения вала двигателя, а = 0,035, b = 0,00005 - постоянные коэффициенты. Среднее эффективное давление современных двигателей при номинальной нагрузке лежит в следующих пределах, МПА: для четырехтактных дизелей без наддува - 0,65 - 0,85; Относительный уровень механических потерь характеризует механический коэффициент полезного действия, который определяется как отношение среднего эффективного давления к индикаторному: (1.43) Механический КПД современных двигателей, работающих на номинальном режиме, изменяется в следующих пределах: для четырехтактных дизелей без наддува - 0,70 - 0,82; Эффективным коэффициентом полезного действия называют отношение количества тепла эквивалентного полученной работе, полученной на коленчатом валу двигателя Le, к общему количеству теплоты, внесенной в двигатель с топливом HU: (1.44)Расчет составляющих теплового баланса позволяет оценить совершенство организации рабочего процесса двигателя, определить величины тепловых потерь в си
План
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА И ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ
1.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА
1.2 РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ ГАЗООБМЕНА
1.3 РАСЧЕТ ПРОЦЕССА СЖАТИЯ
1.4 РАСЧЕТ ПРОЦЕССА СГОРАНИЯ
1.4.1 Термохимический расчет процесса сгорания
1.4.2 Термодинамический расчет процесса сгорания
1.5. ПРОЦЕСС РАСШИРЕНИЯ
1.6 ПРОВЕРКА РАСЧЕТОВ
1.7 ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ
1.8 ИНДИКАТОРНЫЕ И ЭФФЕКТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ
1.8.1. Расчет индикаторных показателей двигателя
1.8.2 Расчет эффективных показателей двигателя
2. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ ТРАКТОРА
2.1 РАСЧЕТ НОМИНАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ И ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО ВЕСА ТРАКТОРА
2.2 РАСЧЕТ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ЧИСЕЛ ТРАНСМИССИИ И КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ
2.3 ПОСТРОЕНИЕ И РАСЧЕТ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ТЯГОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
2.4 БАЛАНС МОЩНОСТИ ТРАКТОРА
2.5 ПОСТРОЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ТЯГОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАКТОРА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА И ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ
1.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА
Прототип трактора Т-30А80
Прототип двигателя Д-120
Номинальная мощность, Ne (КВТ) Ne=25,5 КВТ
Частота вращения при Ne, n (мин-1) n=2020 мин-1
Степень сжатия, e e=16,3
Давление окружающей среды, ро (МПА) ро = 0,1013 МПА = 0,1013•106 Па
Температура, То (К ) То=180С = 291К
1.2 РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ ГАЗООБМЕНА
Вывод
Проектируемый трактор обеспечивает в рабочем тяговом диапазоне (при одинаковой эксплуатационной массе) по сравнению с трактором класса 0,6 Т-30А80 несколько лучшие тяговые показатели, при одинаковых в среднем тяговых КПД и скоростных показателях, несколько уступая по топливно-экономическим показателям. трактор тяговый двигатель трансмиссия
Список литературы
Основная: 1. Баширов Р.М. Основы теории и расчета автотракторных двигателей - Уфа: БАШГАУ, 2008.
2. Стуканов В.А. Основы теории автомобильных двигателей и автомобиля. - М.: Форум-Инфра-М, 2005
3. Кутьков Г.М. Тракторы и автомобили. Теория и технологические свойства. - М.: КОЛОСС, 2004.
4. Кутьков Г.М. Теория трактора и автомобиля. - М.: Колос, 1996
Дополнительная: 1. Практикум по тракторам и автомобилям /под ред. В.А.Чернышева/ - М.: Колос, 1996.
2. Туревский И.С. Техническое обслуживание автомобилей. - М.: Форум-Инфра-М, 2005.
3. Стуканов В.А. Основы теории автомобильных двигателей и автомобиля. - М.: Форум-Инфра-М, 2005.
