Расчет давления газов в цилиндре и необходимого количества воздуха для сгорания топлива. Расчет степени предварительного расширения для бензиновых двигателей. Определение размеров двигателя. Расчет сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме.
Аннотация к работе
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине «Силовые агрегаты» на тему: «Тепловой и динамический расчет двигателя»Тепловой расчет двигателя служит для определения параметров рабочего тела в цилиндре двигателя, а также оценочных показателей рабочего процесса, для оценки мощностных и экономических показателей, позволяющих оценить мощность и расход топлива. В основе методики расчета лежит метод В.И.Исходные данные для теплового расчета поршневого двигателя внутреннего сгорания. марка автомобильного двигателя ЗИЛ-130 номинальная мощность двигателя Ne = 110,3 КВТ. частота вращения коленчатого вала n = 3200 об/мин. число тактов ? = 4 число цилиндров и расположение цилиндров i = 8V степень сжатия ? = 7.4 диаметр цилиндра м. ход поршня м. рабочий объем цилиндров (литраж двигателя ) л. максимальный крутящий момент Ммах= 402 Нм. минимальный удельный расход топлива gemin = 326 г/КВТ?ч тип двигателя карбюраторный Для расчета двигателя в качестве топлива принимаем бензин А-92 с элементарным составом по массе: gc= 0,85; gn= 0,15; g0 = 0. Давление и температуру окружающей среды принимаем равными р0 = 0,1 МПА, Т0= 298 К.Коэффициент остаточных газов вычисляется по формуле: Температура газов в цилиндре в конце впуска: КДавление и температура газов в конце сжатия вычисляются по формулам: МПАТеоретически необходимое количество воздуха для сгорания топлива: кмоль/кг где gc= 0,85; gn= 0,15; g0 = 0 - средний элементарный состав топлива для бензина А-92 Количество свежего заряда (кмоль) для бензиновых двигателей определяется по формуле: где MI - молекулярная масса топлива. Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания: Коэффициент использования теплоты для бензиновых ДВС изменяется в пределах Принимаем Максимальная температура сгорания подсчитывается по уравнению: Подставив в уравнение найденное значение , имеем: Решаем квадратное уравнение: , где А = 2,766 ·10-3; В = 20,96; С = - 78263,05Степень предварительного расширения для бензиновых двигателей = 1. , где средний показатель политропы расширения для бензиновых двигателей.Параметры процесса выпуска выбираем в начале расчета (см. стр. 4): температура отработавших газов для бензиновых ДВС изменяется в пределах от 900 до 1100 К, для расчета принято Tr = 1000 К.;Среднее индикаторное давление д е й с т в и т е л ь н о г о цикла: МПА где коэффициент полноты индикаторной диаграммы, принимаемВеличина механического КПД двигателя выбирается исходя из того, что для бензиновых ДВС изменяется от 0,7 до 0,85. Принимаем .По эффективной мощности, частоте вращения коленчатого вала и среднему давлению определяем литраж двигателя по формуле: л Принимаем соотношение S/D в соответствии с прототипом: Диаметр цилиндра м. Эффективный крутящий момент Таким образом, найдены основные параметры рабочего цикла двигателя, индикаторные и эффективные показатели его работы, также определены основные параметры двигателя.Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма выполняется с целью определения суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов и от сил инерции.В начале построения на оси абсцисс откладывают отрезок АВ, соответствующий рабочему объему цилиндра, а по величине равный ходу поршня в масштабе ms, который в зависимости от величины хода поршня проектируемого двигателя может быть принят 1:1,1,5:1. Из точки С проводим горизонталь до пересечения с осью ординат; из точки пересечения - линию под углом 45° к вертикали до пересечения с лучом ОД, а из этой точки - вторую горизонтальную линию, параллельную оси абсцисс. Из этой точки пересечения под углом 45° к вертикали проводим линию до пересечения с осью абсцисс, а из этой точки - вторую вертикальную линию, параллельную оси ординат, до пересечения со второй горизонтальной линией. Точку 2 находим аналогично, принимая точку 1 за начало построения. Луч O"C1 проводим под углом ?0, соответствующим углу опережения зажигания (?0 = 27° поворота кривошипного вала до в. м. т.), а точку С1 сносим на политропу сжатия, получая точку с"1.Определяем силу давления газов на днище поршня для положений коленчатого вала, отстоящих друг от друга на 30 град. поворота коленчатого вала в пределах (0...720)0 поворота коленчатого вала. Силу давления газов на днище поршня определяем по формуле: (1) где рг - индикаторное давление в каждом рассчитываемом положении, определяемое по построенной индикаторной диаграмме. Определяем силу инерции от возвратно-поступательно движущихся масс: (2) где ? = 0,25 - отношение длины кривошипа к длине шатуна Масса поступательно движущихся частей кривошипно-шатунного механизма определяется из выражения: , (3) где доля массы шатуна, отнесенная к возвратно-поступательно движущимся массам. Определение этой силы ведем путем алгебраического сложения сил давления газов и сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс: (6)Полярная диаграмма нагрузок на шатунную шейку строится для определения величин, направления и точек приложения сил, действующих на шатунную шейку при различных положениях коленчатого в
План
Содержание
Введение
1. Тепловой расчет двигателя
1.1 Процесс наполнения
1.2 Процесс сжатия
1.3 Процесс сгорания
1.4 Процесс расширения
1.5 Процесс выпуска
1.6 Индикаторные показатели
1.7 Эффективные показатели
1.8 Определение основных размеров двигателя
2. Динамический расчет
2.1 Построение индикаторной диаграммы
2.2 Силы, действующие в КШМ
2.3 Построение полярной диаграммы нагрузки
2.4 Построение графика суммарного крутящего момента