Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) как тип тепловой машины. Значение поршневых ДВС для развития наземных видом транспорта. Основные данные для разработки ДВС. Тепловой и динамический расчет. Построение индикаторных диаграмм. Расчет деталей двигателя.
Аннотация к работе
Двигатель внутреннего сгорания (сокращенно ДВС) - это тип двигателя, тепловой машины, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Современные наземные виды транспорта обязаны своим развитием главным образом применению в качестве силовых установок поршневых двигателей внутреннего сгорания.Исходные данные: тип двигателя ЗМЗ-53 четырехтактный, восьмицилиндровый, V-образный; 1. частота вращения коленчатого вала п =2800мин-1 коэффициент избытка воздуха ? =0,91 эффективная расчетная мощность Ne=78КВТ;Определяем теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива l0=1/0,23· (8/3·C 8·H-O) =1/0,23· (8/3 ·0,855 8·0,145-0) =14.96кг, или ?В =28,96 - для воздуха.Принимаем атмосферные условия рк=р0=0,1 МПА, Тк=Т0=293К Определяем давление и температуру остаточных газов pr=1,02…1,15 р0, МПА, pr=0,12 МПА. Определяем плотность заряда на впуске В соответствии со скоростным режимом работы двигателя и качеством обработки внутренней поверхности принимаем коэффициент , а скорость движения заряда = 90м/с.Определяем показатель адиабаты сжатия k1 в функции и , по номограмме (рис.1). k1=1,380 Определяем показатель политропы сжатия n1 в зависимости от k1, который устанавливается в пределах n1= (k1-0,01) … (k1-0,04) =1,360Определяем среднюю молярную теплоемкость продуктов сгорания в дизельном двигателе при постоянном объеме, при ? 1 Определяем число молей газов после сгорания Тогда количество теплоты, передаваемое газом на участке cz индикаторной диаграммы при сгорании 1кг топлива определиться, как Определяем количество теплоты, потерянное вследствие неполноты сгорания.Показатель политропы расширения n2 для двигателя определяем по номограмме (рис.2), учитывая, что его значение незначительно определяется от значения показателя адиабаты расширения k2. По имеющимся значениям и Tz определяем точку пересечения. Через полученную точку проводим горизонталь до пересечения с вертикалью, опущенной из точки =1 получая какое то значение k2.Определяем среднее индикаторное давление цикла для не скругленной индикаторной диаграммыПринимаем предварительно среднюю скорость поршня Wn. cp =10 м/с для двигателя грузового автомобиля. Определяем среднее давление механических потерь учитывая, что а=0,05, b=0,0155 при S/D>1. Определяем среднее эффективное давление Определяем эффективный удельный расход топлива Исходя из величин эффективной мощности, частоты вращения коленчатого вала, среднего эффективного давления и числа цилиндров определяем рабочий объем одного цилиндраДиаграмму строим в прямоугольных координатах Р-S, где Р - давление, a S - ход поршня. От начала координат в масштабе по оси абсцисс откладываем значение приведенной высоты камеры сжатия S c и хода поршня S. Высота камеры сжатия определится как По оси ординат в масштабе откладываются величины давления в характерных точках a,c, ,z,b,r диаграммы, а также значение . Построение политроп сжатия и расширения осуществляется по промежуточным точкам.Скорость поршня Wn определяем по формуле, которую получаем путем дифференцирования пути по времени где - угловая скорость, Ускорение поршня определяем дифференцированием выражения скорости по времениДля расчета деталей кривошипно-шатунного механизма на прочность и выявления нагрузок на трансмиссию машин необходимо определить величины и характер изменения сил и моментов, действующих в двигателе. Руководствуясь найденными размерами двигателя, определяется масса частей, совершающих вращательное движение. Для этой цели необходимо задаться конструктивными массами поршневой и шатунной группы, пользуясь найденными значениями диаметра поршня D и данными таблицы 4. Определяем массу частей, движущихся возвратно-поступательно: где - масса шатуна, приведенная к поршню, Масса вращающихся деталей: где тш. к - масса шатуна, приведенная к коленчатому валу, Соответствие выбранных масс можно проверить по значению удельной силы инерции по формуле: Производим расчет сил действующих в КШМ, Н: силы инерции возвратно-поступательно движущихся мас центробежной силы инерции вращающихся масс Определяем значение удельной силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс, отнесенных к единице площади поршня, Определяем значение суммарной силы, действующей на поршеньДанный двигатель рассматриваем как сумму четырех двухцилиндровых V - образных двигателей. Суммарный момент центробежных сил действует во вращающейся плоскости, составляющей с плоскостью кривошипа угол 18? 26" величина его Суммарный момент сил инерции первого порядка действует в той же плоскости, где и равнодействующий момент центробежных сил, его величина: ?Мі1 = v10•mi •R ?2 ? Уравновешивание моментов ?Мі1 и ?MR осуществляется установкой двух противовесов на концах коленчатого вала в плоскости действия моментов т.е.
План
Содержание
Введение
1. Выбор исходных данных
2. Тепловой расчет двигателя
2.1 Параметры окружающей среды и остаточные газы
2.2 Процесс сжатия
2.3 Процесс сгорания
2.4 Процесс расширения
2.5 Индикаторные параметры рабочего цикла двигателя
2.6 Эффективные показатели двигателя
3. Построение индикаторных диаграмм
4. Динамический расчет двигателя
5. Расчет сил действующих в КШМ
5.1 Уравновешивание V-образного восьмицилиндрового двигателя