Ознакомление с обоснованием параметров двигателя. Рассмотрение особенностей конструкций автомобильных и тракторных двигателей и тенденций их развития. Определение показателя политропы сжатия. Расчет коэффициента молекулярного изменения рабочей смеси.
Аннотация к работе
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ Федеральное государственное образовательное учреждение профессионального образования «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия»В результате длительного периода развития они в настоящее время обладают достаточно высокой степенью совершенства и приемлемыми мощностными и экономическими показателями, а также достаточно надежны в работе. Однако, необходимость повышения эффективности использования тракторов, автомобилей и других мобильных энергетических средств требует дальнейшего совершенствования как самих машин, так и их силовых установок. Особенности конструкций автомобильных и тракторных двигателей и тенденции их развития полностью определяются требованиями к автомобилям и тракторам в соответствии с потребностями народного хозяйства страны.В процессе проектирования современного автотракторного двигателя инженеру приходится решать сразу несколько задач: произвести тепловой и динамический расчет, выбрать наиболее целесообразную конструкцию двигателя с тем, чтобы обеспечить его максимальную экономичность, прочность, износостойкость и технологичность деталей. Термодинамические параметры характеризуют степень использования рабочего объема двигателя, и от их обоснованного выбора зависит его экономичность. Так, в процессе наполнения у двигателя с неудачно подобранными впускным тактом и фазами газораспределения цилиндры будут плохо заполняться воздухом или горючей смесью, вследствие чего он не сможет развивать заданную мощность, а расход топлива повысится. Поэтому при выборе таких параметров, как давление остаточных газов или давление в конце впуска необходимо учитывать быстроходность проектируемого двигателя, количество и расположение клапанов, продолжительность их открытия.Давление остаточных газов в цилиндре перед впуском, зависит от числа и расположения клапанов, сопротивления выпускного такта, частоты вращения и нагрузки. Для двигателей без наддува давление остаточных газов лежит в пределах: Pr=0,105…0,125 Мпа. Для двигателей с газотурбинным наддувом давление остаточных газов составляет 0,80…0,95 от давления наддува pk.Средний показатель политропы сжатия n1, который в основном от быстроходности двигателя, определяется по эмпирической зависимости: n1=1,42 - 100/nн=1,42-100/2600=1,38 - для дизелей.Определяется теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива в зависимости от его элементарного состава: =(0.87/12 0,126/4-0,004/32)/0,208=0,5 где ?0 - количество воздуха в кг. воздуха / кг. топлива; Действительное количество воздуха ? или L, необходимого для сжигания 1 кг топлива в цилиндре двигателя, зависит от принятого коэффициента избытка воздуха ?: ? = ?/?0 = L/L0, где ? - коэффициент избытка воздуха, который принимается при номинальной мощности: - для дизелей с разделенными камерами сгорания ? =1,30…1,45; Количество остаточных газов в цилиндре к моменту начала сгорания определяется в зависимости от коэффициента остаточных газов, кмоль. Количество продуктов сгорания определяется в зависимости от принятого коэффициента избытка воздуха, кмоль: =0,87/12 0,126/2 0,49938*(1,1-0,21)=0,58 при ? > 1,0 Низшая теплотворная способность топлива определяется по формуле Д.И.Степень последующего расширения для дизелей зависит от степени сжатия и степени предварительного расширения: ?=?/?. Средний показатель политропы расширения зависят от конструктивных особенностей двигателя, частоты вращения коленчатого вала и определяется по эмпирической формуле: - для карбюраторных двигателей n2 = 1,22 130/nн; для карбюраторных двигателей: Проверка ранее принятой температуры остаточных газов Tr производится по формуле: , Если отклонения полученной температуры Tr от ранее принятой превышает 15%, то необходимо взять среднее значение Tr между полученной и принятой и провести тепловой расчет заново.Далее на оси абсцисс от точки «О» откладываются объемы Vz= Vc.? (для дизелей) и Va= Vc.?. На оси ординат откладывается произвольный отрезок ОД, длиной не менее 250 мм, соответствующий отрезку в масштабе мр максимальному давлению сгорания pz и высчитывается масштаб мр. На оси ординат откладываются в масштабе мр давления pr, pa, pc, рв и на вертикалях, проведенных через точки «А» и «В», получаются точки а, с, в, r, z’. Точка «z» для дизелей получается при пересечении изобары, проведенной через точку «Д», с вертикалью, соответствующей Vz. Проводится линия атмосферного давления или давления в нагнетателе при газотурбонаддуве, отстоящая от оси абсцисс на расстояние p0/mp или pk/mp, затем горизонтали через точки «а» и «r».Среднее давление механических потерь рм, МПА зависит в основном от частоты вращения коленчатого вала и рассчитывается с учетом затрат на газообмен по эмпирической формуле: рм=0,035 5·10-5·NH. Механический КПД ?м, находится из отношения: , Индикаторный КПД ?i, находится из выражения: где Qн берется в МДЖ/кг, плотность воздуха ?в при заданных Т0 и р0 составляет 1,2 кг/м3.