реферат

Главная

Рефераты по зарубежной литературе

Рефераты по логике

Рефераты по маркетингу

Рефераты по международному публичному праву

Рефераты по международному частному праву

Рефераты по международным отношениям

Рефераты по культуре и искусству

Рефераты по менеджменту

Рефераты по металлургии

Рефераты по муниципальному праву

Рефераты по налогообложению

Рефераты по оккультизму и уфологии

Рефераты по педагогике

Рефераты по политологии

Рефераты по праву

Биографии

Рефераты по предпринимательству

Рефераты по психологии

Рефераты по радиоэлектронике

Рефераты по риторике

Рефераты по социологии

Рефераты по статистике

Рефераты по страхованию

Рефераты по строительству

Рефераты по схемотехнике

Рефераты по таможенной системе

Сочинения по литературе и русскому языку

Рефераты по теории государства и права

Рефераты по теории организации

Рефераты по теплотехнике

Рефераты по технологии

Рефераты по товароведению

Рефераты по транспорту

Рефераты по трудовому праву

Рефераты по туризму

Рефераты по уголовному праву и процессу

Рефераты по управлению

Контрольная работа: Основні розрахунки щодо роботи автомобільного двигуна

Контрольная работа: Основні розрахунки щодо роботи автомобільного двигуна

Зміст

Вступ

1. Хімічні реакції при горінні палива

2. Розрахунок процесів дійсного циклу індикаторних та ефективних показників дійсного циклу  двигуна

4. Розрахунок параметрів циліндра та тепловий баланс двигуна

5. Побудова зовнішньої швидкісної характеристики двигуна

6. Кінематичний розрахунок кривошипно-шатуного механізму

7. Побудова індикаторної діаграми циклу двигуна

8. Динамічний розрахунок кривошипно-шатунного механізму

9. Розрахунок та побудова графіків залежностей

10. Розрахунок та побудова поверхневих діаграм

Висновки

Література


Вступ

Впровадження досягнень науково-технічного прогресу в автомобілебудуванні та на автомобільному транспорті вимагає творчого підходу до вирішення наукових і практичних завдань, які стоять перед робітниками цих галузей, що в свою чергу передбачає необхідність підвищення якості підготовки і перепідготовки кадрів для них.

В області розвитку і удосконалення автомобільних двигунів основними задачами на сучасномк етапі являється:

·  зниження паливної економічності;

·  питомої маси;

·  вартості їх виготовлення і експлуатації;

·  боротьба з токсичними викидами в атмосферу;

·  зниження шуму при експлуатауії двигунів.

Виконання цих задач вимагає від спеціалістів, пов’язаних з виробництвом та експлуатацією автомобільних двигунів, глибоких знань теорії, конструкції та розрахунку двигунів внутрішнього згоряння.

Важливим чином у придбанні даних знань, що базуються на основних теоретичних положеннях дисципліни «Автомобільні двигуни».

Курс «Автомобільні двигуни» є одним з базових у справі підготовки інженерно-технічних працівників автомобільного транспорту.

Сучасна автомобільна силова установка (автомобільний двигун) являє собою одну з найскладніших машин, здатних перетворювати теплоту, що виділяється при згорянні палива, у механічну роботу. Процеси згоряння, виділення теплоти і перетворення її в механічну роботу продуктами згоряння відбувається у середині двигуна. Звідси й назва – двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ).


1. Хімічні реакції при горінні палива

Теоретично необхідна кількість повітря для згоряння 1 кг палива:

, кг.повітря/кг.палива.

l0=кг.повітря/кг.палива.

Склад палива: бензинів – С = 0,870; Н = 0,145; О = 0; дизельного палива –

С = 0,870; Н = 0,126; О = 0,004. Вид палива повинен відповідати прототипу двигуна, що заданий у таблиці вихідних параметрів.

Теоретично необхідна кількість повітря для згоряння палива:

, кмоль.повітря/кг.палива.

L0= кмоль.повітря/кг.палива.

Коефіцієнт надлишку повітря a у режимі номінальної потужності приймають за таблицею вихідних параметрів α =0.82

Кількість свіжого заряду

, кмоль свіжого заряду/кг.палива.

 M1=0.82·=0.4246 кмоль свіжого заряду/кг.палива.

Кількість двоокису вуглецю (СО2) у продуктах згоряння за умови:

a<1, , кмоль/кг.палива,

MCO2=  кмоль/кг.палива,

де; для нафтових рідких палив к = 0,45...0,53.

Кількість окису вуглецю (СО) у продуктах згоряння за умови:

a<1,, кмоль/кг.палива.

MCO= кмоль/кг.палива.

Кількість водяної пари (Н2О) у продуктах згоряння

за умови:

a<1,, кмоль/кг палива.

MH2O= кмоль/кг палива.

Кількість водню (Н2) у продуктах згоряння за умови:

a<1,, кмоль/кг палива.

MH2= кмоль/кг палива.

Кількість кисню (О2) у продуктах згоряння за умови:

a<1,, кмоль/кг.палива.

Кількість азоту (N2) у продуктах згоряння

, кмоль/кг.палива.

 MN2= кмоль/кг.палива


Загальна кількість продуктів згоряння рідкого палива

, кмоль/кг.палива.

M2= кмоль/кг.палива.

Зміна кількості робочого тіла при згорянні палива

, кмоль/кг.палива.

 ∆M= кмоль/кг.палива.

Коефіцієнт молекулярної зміни паливної суміші

.

Нижча теплота згоряння рідкого палива за формулою Менделєєва

, кДж/кг.палива.

 Hu= кДж/кг.палива.

Вміст сірки S та вологи W у паливі приймають рівними 0.

Хімічна неповнота згоряння за умови:

a<1, , кДж/кг палива.

∆Hu= кДж/кг палива.


Теплота згоряння паливної суміші:

, кДж/кмоль пал.суміші.

 Hпал.сум= кДж/кмоль пал.суміші.

Розрахунок процесів дійсного циклу

Тиск навколишнього середовища для розрахунків Р0 = 0,10 МПа.

Температура навколишнього середовища для розрахунків Т0 = 293 К.

Тиск середовища, звідки повітря надходить у циліндр.У випадку відсутності наддуву Рк = Р0.

Температура середовища, звідки повітря надходить у циліндр

При відсутності наддуву Рк = Р0, а Тк = Т0.

Тиск залишкових газів у циліндрі двигуна перед початком процесу наповнення: при відсутності наддуву , МПа;

Pr= МПа

Температуру залишкових газів Tr =1050 K

Густина заряду при наповненні:

при відсутності наддуву ,кг/м3;

 кг/м3

де В = 287Дж/кг×град - питома газова стала.

При відсутності наддуву приймають .

 Втрати тиску при наповненні

, МПа,

∆Pa= МПа

де b - коефіцієнт затухання швидкості руху заряду у перерізі циліндра;

xВП – коефіцієнт опору впускної системи, віднесений до найбільш вузького його перерізу, ;

wВП = 50...150 м/с - середня швидкість руху заряду у найменшому перерізі впускної системи в м/с. Значення wВП приймають за таблицею вих. пар.

Тиск кінця впуску

, МПа

Pa= МПа

Температура підігріву свіжого заряду DТ. Приймається

DТ=10ºС.

 Коефіцієнт залишкових газів

,

 .


де e - ступінь стиску, приймається за табл. вих. пар.

Температура в кінці наповнення

, К.

Ta= К.

Коефіцієнт наповнення

.

.

Середній показник адіабати стиску k1=1,378

Визначається за номограмою Додатку Е (рис. Е-1) у залежності від ступеня стиску e і температури в кінці наповнення Та.

Значення показника політропи стиску n1 в залежності від k встановлю ють у межах:

для бензинових двигунів (k1-0,01)…(k1-0,04); Приймаємо n1=1,338

Тиск у кінці теоретичного стиску

, МПа.

Pc= МПа

Температура у кінці теоретичного стиску

, К.

Tc= К


Середня мольна теплоємність свіжого заряду у кінці стиску

, кДж/кмоль×град.,

 кДж/кмоль×град

де tс - температура у кінці стиску в °С (tс = Tс-273°).

Середня мольна теплоємність залишкових газів

 =23,3796 кДж/кмоль×град

 визначається в залежності від коефіцієнта надлишку повітря a і температури у кінці стиску tс шляхом інтерполяції за таблицею В-1 Додатку В

Середня мольна теплоємність робочої суміші

, кДж/кмоль×град.

 кДж/кмоль×град.

Коефіцієнт молекулярної зміни робочої суміші

,

де gr - коефіцієнт залишкових газів.

Теплота згоряння робочої суміші

, кДж/кмоль.

Hроб.сум= кДж/кмоль.

Середня мольна теплоємність продуктів згоряння

.

Окремі компоненти  беруть з таблиці С-1 Додатку С.

Рівняння згоряння (тепловий баланс) для:

бензинових двигунів

;

0,85·96494,13+21,99·383=1,1235·(21,01+0,0046tz)·tz

91451,24=25,3855 tz+0,00208tz2

0,00208tz2+25,3855tz-91451,24=0

де xz - коефіцієнт використання тепла. Коефіцієнт використання теплоти у період згорання залежить від типу двигуна:

для бензинового двигуна xz = 0,85...0,95

Температуру, що відповідає максимальному тиску згоряння Рz визначають шляхом розв’язування квадратного рівняння попереднього пункту

, °С,

tz=°С.

 , К.

Tz=2909+273=3182 К.

Максимальний тиск згоряння:

для бензинового двигуна , МПа;

Pz= МПа.

Дійсний максимальний тиск згоряння:

для бензинового двигуна . МПа.

Pzд=0.85·5,6=4,76Мпа.

Ступінь підвищення тиску l. Для бензинових двигунів .

МПа.

Ступінь попереднього розширення

Для бензинових двигунів;

Ступінь подальшого розширення

Для бензинових двигунів =6,5

Середній показник адіабати розширення k2 =1,2584

Визначають по номограмам Е-2 та Е-3 Додатку Е, відповід но, для бензинових та дизельних двигунів за числовими значеннями d, a та Tz.

Середній показник політропи розширення n2

k2=1,2584

Тиск кінця процесу розширення


, МПа.

 Pb= МПа.

Температура кінця процесу розширення

, К.

Tb= К.

Перевірка точності вибору значень тиску та температури залишкових газів

, К.

Tr= К.

 

Значення Тr відрізняється від значення прийнятого у пункті 2.6 на 5%. Умова виконується.

 

 


3. Розрахунок індикаторних та ефективних показників дійсного циклу двигуна

3.1. Теоретичний середній індикаторний тиск

, МПа.

 МПа.

Дійсний середній індикаторний тиск

, МПа,

 Pi=0,95·1,25=1,21 МПа

де j - коефіцієнт повноти індикаторної діаграми, приймається за таб. вих. пар.

Індикаторна потужність двигуна

, кВт,

Ni= кВт,

де Vл – робочий об’єм циліндрів двигуна у літрах (літраж);

n – частота обертання колінчастого вала, об/хв;

t – коефіцієнт тактності (t = 4).

Значення Vл та n приймають за таб. вих. пар.


Індикаторний коефіцієнт корисної дії

,

Індикаторні питомі витрати палива

, г/кВт×год,

 q= г/кВт×год.

Тиск механічних втрат Рм визначають за емпіричною залежністю по заданому у таблиці А-1 значенню середньої швидкості поршня (Vп.ср, м/с).

Для бензинових двигунів з числом циліндрів 8 та більше

PM =0,039+0,0132·Vп.ср, МПа,

 PM=0,039+0,0132·10,1=0,17 МПа.

Середній ефективний тиск

, МПа.

Pe=1,19-0,17=1,04 МПа

Механічний коефіцієнт корисної дії

,

.


Ефективний коефіцієнт корисної дії

.

Ефективна потужність двигуна

 .

Ne=199,19·0,86=166,69 кВт

Ефективні питомі витрати рідкого палива

, г/кВт×год.

 ge= г/кВт×год

Годинні витрати палива

, кг/год.

GT=259,55·166,69·10-3=44,36 кг/год

Циклова подача рідкого палива

, г/цикл.

Gц= г/цикл


4. Розрахунок параметрів циліндра та тепловий баланс двигуна

4.1 Робочий об’єм циліндра

, л,

Vh= л.

деі – кількість циліндрів (таблиця вих. пар.).

Діаметр циліндра

, мм,

D= мм.

де S/D – відношення ходу поршня до діаметра циліндра, приймають за таблицею А-1.

Значення D приймають для подальшого розрахунку округленим до цілих значень у мм.

Хід поршня , мм.

S=100·0,95=95 мм,

 Значення ходу поршня приймають для подальших розрахунків округленим до цілих міліметрів.

Уточнене значення літражу двигуна

, л,

Vл= л

де D та S у мм.

Уточнене значення ефективної потужності

 , кВт.

 Ne= кВт

Номінальний ефективний крутний момент

 , Н×м.

Me= Н×м

Уточнене значення годинних витрат палива

, кг/год,

 GT=166,79·265,94·10-3=44,36 кг/год.

Уточнене значення середньої швидкості поршня

 , м/с,

 Vп,ср= м/с.


Загальна кількість тепла, що вводиться у двигун при згорянні палива

, Дж/с,

 Q0= Дж/с.

Тепло еквівалентне ефективній роботі

, Дж/с,

 Qe=1000·166,79=166790 Дж/с.

Тепло, що передається охолоджуючому середовищу

, Дж/с,

Qв= Дж/с

де С- коефіцієнт пропорційності (С = 0,45…0,52);

і – число циліндрів; D – діаметр циліндра у см; m – показник степеня (для чотирьохтактних двигунів m = 0,6…0,7);

 n- число обертів колінчастого валу двигуна, об/хв. (таблиця вих. пар.).

Теплота, що винесена з відпрацьованими газами

, Дж/с,

=31,69

=29,68


Qr= Дж/с

де  - середня мольна теплоємність відпрацьованих газів при сталому тискові у кінці випуску;

, кДж/кмоль×град. Значення  визначається згідно пункту 2.19 за таблицею В-2 або В-3 додатку В для tr;

 - середня мольна теплоємність повітря при сталому тискові і температурі середовища, звідки надходить повітря;

, кДж/кмоль×град. Значення  визначається за формулою лівого рядку таблиці С-1 додатку С для tк;

Теплота, що втрачена із-за хімічної неповноти згоряння:

для бензинового двигуна

, Дж/с.

Qнс= Дж/с.

Невраховані втрати тепла

, Дж/с.

Qост= Дж/с.

Складові частини теплового балансу у процентах:

=; =;

=; =; =; .

 

5. Побудова зовнішньої швидкісної характеристики двигуна

Мінімальна частота обертання двигуна nmin= n / 5, об/хв.

nmin=3300/5=660 об/хв

Максимальна частота обертання двигуна:

для бензинового двигуна nmax = 1,1× n, об/хв.

nmax=1,1·3300=3630 об/хв

Крок зміни частоти обертання Dn = nmin, об/хв.

Dn =660 об/хв.

Послідовність розрахункових частот:

n1 = nmin; n2 = n1 + Dn; n3 = n2 + Dn; n4 = n3 + Dn; n5 = n.

n1 =9660 об/хв.n2 =660+660=1320 об/хв.n3 =1320+660=1980 об/хв

n4 =1980+660=2640 об/хв.n5 =3300 об/хв.n6 =3630 об/хв.

Для бензинового двигуна n6 = nmax .

Для розрахункових частот обертання колінчастого валу визначають розрахункові точки кривої ефективної потужності:

для бензинових двигунів:

, кВт;

  кВт;

  кВт;

  кВт;

  кВт;

  кВт;

  кВт.

де Ne – номінальна ефективна потужність 4.5; Nex – біжуче значення ефективної потужності (кВт) для конкретних обертів швидкісної характеристики (nx); nx - біжуче значення швидкості обертання колінчастого валу (об/хв).

Біжучі значення ефективного крутного моменту

, Н×м.

  Н×м;

  Н×м;

  Н×м;

 Н×м;

 Н×м;

 Н×м.


Біжучі значення середнього ефективного тиску для розрахункових частот обертання колінчастого валу

, МПа.

  МПа.

 МПа.

  МПа.

  МПа.

  МПа.

 МПа.

Біжучі значення середньої швидкості поршня

, м/с.

 м/с;

  м/с;

  м/с;

 м/с;

  м/с;

  м/с.


Біжучі значення середнього тиску механічних втрат для прийнятих частот обертання визначають за формулами пункту 3.6 для відповідної швидкості поршня Vп.срх.

 МПа

  МПа

  МПа

 МПа

  МПа

  МПа

  МПа

Біжучі значення питомих ефективних витрат палива визначають за формулами:

для бензинового двигуна , г/кВт×год;

 г/кВт×год;

 г/кВт×год;

 г/кВт×год;

 г/кВт×год;

 г/кВт×год;

 г/кВт×год.

де ge – питомі витрати палива при номінальній потужності 3.11;

gex – біжуче значення питомих ефективних витрат палива.

Біжучі значення годинних витрат палива

, кг/год.

  кг/год

 кг/год

  кг/год

  кг/год

  кг/год

  кг/год

Залежність коефіцієнта надлишку повітря від частоти обертання визначають через ax, що відповідають розрахунковим частотам обертання.

Для бензинових двигунів значення коефіцієнту при мінімальній частоті обертання nmin дорівнює a1 = (0,8…0,85)×a.

a1 =0,85·0,94=0,752

 Подальші значення коефіцієнтів a2, a3, a4, a5 та a6 дорівнюють a=0,94

Біжучі значення коефіцієнта наповнення визначають за формулою

,

де Рех – у МПа; gex – у г/кВт×год.

Таблиця 5.1 - Результати розрахунків зводяться в таблицю у наступній формі

№ п/п

Швидкість обертання

nx, об/хв

Параметри зовнішньої швидкісної характеристики

Nex,

кВт

Мех ,

Н×м

Pex ,

МПа

Vп.срх ,

м/с

Рмх ,

МПа

gex ,

г/кВт×год

Gтх ,

кг/год

ax

hvx

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1 900 12,36 131,18 0,67 2,65 0,06 386,32 4,77 0,752 0,68
2 1800 26,42 140,22 0,72 5,30 0,09 347,39 9,18 0,94 0,82
3 2700 39,63 140,22 0,72 7,95 0,12 332,41 13,17 0,94 0,78
4 3600 49,43 131,18 0,67 10,60 0,15 341,40 16,87 0,94 0,75
5 4500 53,26 113,08 0,58 13,25 0,18 374,34 19,94 0,94 0,71
6 4950 52,14 100,64 0,52 14,58 0,20 399,79 20,85 0,94 0,68

За результатами розрахунків будуються графіки зовнішньої швидкісної характеристики. Приклади зовнішньої швидкісної характеристики бензинового двигуна приведено на рис. 1, 2.


Рис. 1 - Зовнішньо швидкісна характеристика бензинового двигуна

6. Кінематичний розрахунок кривошипно-шатунного механізму

Відношення радіуса кривошипа до довжини шатуна =0,28 визначають за таблицею вихідних параметрів.

Радіус кривошипу , мм,

R= мм

де S – хід поршня у відповідності за пунктом 4.3.

Переміщення поршня в залежності від кута повороту кривошипа

, мм,

де j - кут повороту кривошипа, що відраховується від точки ВМТ осі циліндра в напрямі обертання колінчастого валу за годинниковою стрілкою. Розрахунок проводиться для значень j від 0° до 360° з кроком 10° використовуючи таблицю D-1 додатку D, в якій для заданих l¢ та j наведені значення виразу .

Результати розрахунків зводять у таблицю в наступній формі:

Таблиця 6.1 - Результати розрахунків переміщення поршня

Кут повороту колінчастого валу j°

Значення виразу

Переміщення поршня

Sх, мм

0

0 0

10

0,0194 0,8571

20

0,0767 3,3886

30

0,169 7,4664

40

0,2918 12,8917

50

0,4394 19,4127

60

0,605 26,7289

70

0,7816 34,5311

80

0,9622 42,5100

90

1,14 50,3652

100

1,3094 57,8493

110

1,4656 64,7502

120

1,605 70,9089

130

1,725 76,2105

140

1,8238 80,5755

150

1,901 83,9862

160

1,9561 86,4205

170

1,989 87,8740

180

2 88,36

190

1,989 87,8740

200

1,9561 86,4205

210

1,901 83,9862

220

1,8238 80,5755

230

1,725 76,2105

240

1,605 70,9089

250

1,4656 64,7502

260

1,3094 57,8493

270

1,14 50,3652

280

0,9622 42,5100

290

0,7816 34,5311

300

0,605 26,7289

310

0,4394 19,4127

320

0,2918 12,8917

330

0,169 7,4664

340

0,0767 3,3886

350

0,0194 0,8571

360

0 0

Кутова швидкість обертання колінчастого валу , рад/с.

 рад/с

Швидкість переміщення поршня у залежності від кута повороту


де j - кут повороту кривошипа; R – радіус кривошипа, м.

Розрахунок проводиться для значень j від 0° до 360° з кроком 10° використовуючи таблицю D-2 додатку D, в якій для заданих l¢ та j приведені значення виразу .

Результати розрахунків зводять у таблицю в наступній формі:

Таблиця 6.2 - Результати розрахунків швидкості поршня

Кут повороту колінчастого валу j°

Значення виразу

Швидкість поршня

Vп, м/с

0

0 0

10

0,2215 4,6091

20

0,442 9,1975

30

0,6212 12,9264

40

0,7807 16,2454

50

0,9088 18,9110

60

0,9872 20,5424

70

1,0297 21,4268

80

1,0317 21,4684

90

1 20,8088

100

0,9369 19,4957

110

0,8497 17,6812

120

0,7448 15,4984

130

0,6281 13,0700

140

0,5049 10,5064

150

0,3788 7,8824

160

0,252 5,2438

170

0,1237 2,5740

180

0 0

190

-0,1237 -2,5740

200

-0,252 -5,2438

210

-0,3788 -7,8824

220

-0,5049 -10,5064

230

-0,6281 -13,0700

240

-0,7448 -15,4984

250

-0,8497 -17,6812

260

-0,9369 -19,4957

270

-1 -20,8088

280

-1,0317 -21,4684

290

-1,0297 -21,4268

300

-0,9872 -20,5424

310

-0,9088 -18,9110

320

-0,7807 -16,2454

330

-0,6212 -12,9264

340

-0,442 -9,1975

350

-0,2215 -4,6091

360

0 0

Прискорення поршня в залежності від кута повороту кривошипа

, м/с 2,

де j - кут повороту кривошипа; R – радіус кривошипа, м.  Розрахунок проводиться для значень j від 0° до 360° з кроком 10° використовуючи таблицю D-3 додатку D, в якій для заданих l¢ та j приведені значення виразу  .

Результати розрахунків зводять у таблицю в наступній формі:

Таблиця 6.3 - Результати розрахунків прискорення поршня

Кут повороту колінчастого валу j°

Значення виразу

Прискорення поршня

, м/с 2

0

1,28 12545,2

10

1,2479 12230,6

20

1,1542 11312,2

30

1,006 9859,74

40

0,8146 7983,84

50

0,5942 5823,72

60

0,36 3528,34

70

0,1275 1249,62

80

-0,0895 -877,184

90

-0,28 -2744,26

100

-0,4367 -4280,07

110

-0,5565 -5454,22

120

-0,64 -6272,6

130

-0,6914 -6776,37

140

-0,7174 -7031,19

150

-0,726 -7115,48

160

-0,7252 -7107,64

170

-0,7217 -7073,34

180

-0,72 -7056,67

190

-0,7217 -7073,34

200

-0,7252 -7107,64

210

-0,726 -7115,48

220

-0,7174 -7031,19

230

-0,6914 -6776,37

240

-0,64 -6272,6

250

-0,5565 -5454,22

260

-0,4367 -4280,07

270

-0,28 -2744,26

280

-0,0895 -877,184

290

0,1275 1249,62

300

0,36 3528,34

310

0,5942 5823,72

320

0,8146 7983,84

330

1,006 9859,74

340

1,1542 11312,2

350

1,2479 12230,6

360

1,27 12545,2

6.7. За результатами розрахунків будуються графічні залежності Sх-1, Vп -2 та gп -3 від кута повороту кривошипа j.

, φ

 

˚

 
Подпись: , м/с

˚

 

м/с2

 

 

Рис. 1, 2, 3 – Кути повороту


7. Побудова індикаторної діаграми циклу двигуна

Умовна висота камери згоряння у верхній мертвій точці

, мм,

Hc= мм

де S - хiд поршня у мм.

Умовна висота камери згоряння у момент початку розширення

, мм,

Hz= Hc=12,27мм

де r - ступінь попереднього розширення у вiдповiдностi з пунктом 2.29. Для бензинових двигунів .

Розрахункові точки по куту повороту кривошипа для визначення проміжних даних тиску на лінії стиску. Для розрахунку приймаються значення кута повороту кривошипа на лінії стиску від 190° до 350° з кроком 10°. Для вказаних кутів повороту за таблицею, заповненою в пункті 6.3, визначаються значення переміщення поршня S190°...S350° i вносяться у таблицю наступного пункту.

Проміжні значення тиску визначають за формулою

, МПа,

де n1 - показник політропи стиску у вiдповiдностi до пункту 2.15. В якості Sx у розрахункову формулу підставляють значення S190°...S350°.


Таблиця 7 - Результати

Кут повороту колінчастого валу j0

Переміщення поршня Sп, мм

Проміжні значення тиску стиску , МПа

190 87,87 0,0809
200 86,42 0,0825
210 83,99 0,0854
220 80,58 0,0897
230 76,21 0,0958
240 70,91 0,1042
250 64,75 0,1158
260 57,85 0,1316
270 50,37 0,1535
280 42,51 0,1844
290 34,53 0,2286
300 26,73 0,2933
310 19,41 0,3895
320 12,89 0,5336
330 7,47 0,7435
340 3,39 1,0199
350 0,86 1,2977

 

Розрахункові точки по куту повороту кривошипа для визначення проміжних значень тиску на лінії розширення. Для розрахунку приймаються значення кута повороту j кривошипа на лінії розширення від 350° до 530° з кроком 10°. Вказаним кутам повороту в таблиці (пункт 6.3), відповідають значення переміщення поршня S10°...S170° , які вносяться у таблицю наступного пункту.

Проміжні значення тиску розширення визначають за формулою

, МПа,

де n2 - показник політропи розширення у вiдповiдностi до пункту 2.32.

Замість Sх у розрахункову формулу підставляють значення S10°...S170°.

Результати зводять у таблицю за наступною формою:

Таблиця 7.2 - Результати розрахунку проміжних значень тиску лінії розширення

Кут повороту колінчастого валу j0

Переміщення поршня

Sп, мм

Проміжні значення тиску стиску , МПа

370 0,86 4,4832
380 3,39 3,5886
390 7,47 2,6796
400 12,89 1,9722
410 19,41 1,4744
420 26,73 1,1343
430 34,53 0,9011
440 42,51 0,7387
450 50,37 0,6237
460 57,85 0,5409
470 64,75 0,4805
480 70,91 0,4360
490 76,21 0,4033
500 80,58 0,3795
510 83,99 0,3626
520 86,42 0,3514
530 87,87 0,3449

За  зразком (рис.4) будується в тонких лініях теоретична індикаторна діаграма розрахункового циклу ДВЗ використовуючи наступні розрахункові показники:

Рa=0,08 МПа; Рc =1,36 МПа; Рz= 4,88 МПа; Рzд =4,15 МПа; Рв= 0,34 МПа;

Рс 190°...Рс 350° - пункт 7.3; Рb 10°...Рb 170° - пункт 7.6; S =88,36 мм; Hс =12,27мм;

Hz =12,27мм


Проводиться уточнення індикаторної діаграми враховуючи значення тисків Рк (пункт 2.3) та Рr (пункт 2.5) та будують лінії процесів газообміну. Для проведення округлення індикаторної діаграми навколо точок c, z, b та r необхідні значення тиску в камері згоряння для характерних точок с" та b":

; ; =0,125 МПа

 МПа  МПа

На графіку теоретичної індикаторної діаграми товстими лініями будується дійсна індикаторна діаграма циклу.

Рис. 4. Індикаторна діаграма

8. Динамічний розрахунок кривошипно-шатунного механізму

Заповнюють таблицю 8.1 результатів динамічного розрахунку КШМ для кутів повороту колінчастого валу від 0° до 720° з кроком 10° за наступною формою.


Таблиця 7 - Результати динамічного розрахунку КШМ

Кут φ,град

Тиск Ргкз, Мпа

Прискорення Jп, м/c2

Pr, кН Pj, кН P, кН N, кН S,кН K, кН T, кН
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 0,08034 12545,20 -0,136 -10,9833 -11,120 0,000 -11,120 -11,120 0
10 0,08034 12230,59 -0,136 -10,7079 -10,844 -0,531 -10,855 -10,584 -2,397
20 0,08034 11312,24 -0,136 -9,9039 -10,040 -0,964 -10,090 -9,106 -4,337
30 0,08034 9859,74 -0,136 -8,6322 -8,769 -1,236 -8,856 -6,971 -5,454
40 0,08034 7983,84 -0,136 -6,9899 -7,126 -1,297 -7,240 -4,625 -5,573
50 0,08034 5823,72 -0,136 -5,0987 -5,235 -1,141 -5,361 -2,492 -4,743
60 0,08034 3528,34 -0,136 -3,0891 -3,225 -0,800 -3,322 -0,758 -3,193
70 0,08034 1249,62 -0,136 -1,0940 -1,230 -0,332 -1,275 -0,108 -1,270
80 0,08034 -877,18 -0,136 0,7680 0,632 0,179 0,657 -0,067 0,653
90 0,08034 -2744,26 -0,136 2,4026 2,266 0,655 2,359 -0,655 2,266
100 0,08034 -4280,07 -0,136 3,7472 3,611 1,025 3,755 -1,636 3,380
110 0,08034 -5454,22 -0,136 4,7752 4,639 1,252 4,806 -2,765 3,929
120 0,08034 -6272,60 -0,136 5,4917 5,355 1,328 5,516 -3,829 3,974
130 0,08034 -6776,37 -0,136 5,9327 5,796 1,264 5,935 -4,695 3,629
140 0,08034 -7031,19 -0,136 6,1558 6,019 1,096 6,116 -5,315 3,028
150 0,08034 -7115,48 -0,136 6,2296 6,093 0,859 6,154 -5,709 2,303
160 0,08034 -7107,64 -0,136 6,2227 6,086 0,584 6,117 -5,922 1,534
170 0,08034 -7073,34 -0,136 6,1927 6,056 0,297 6,062 -6,014 0,763
180 0,08034 -7073,34 -0,136 6,1927 6,056 0,000 6,056 -6,056 0
190 0,08087 -7073,34 -0,133 6,1927 6,060 -0,297 6,066 -6,018 -0,764
200 0,08251 -7107,64 -0,121 6,2227 6,101 -0,586 6,132 -5,937 -1,538
210 0,08537 -7115,48 -0,101 6,2296 6,128 -0,864 6,189 -5,742 -2,316
220 0,08968 -7031,19 -0,072 6,1558 6,084 -1,107 6,182 -5,372 -3,060
230 0,09578 -6776,37 -0,029 5,9327 5,903 -1,287 6,045 -4,782 -3,696
240 0,10421 -6272,60 0,029 5,4917 5,521 -1,369 5,687 -3,947 -4,096
250 0,11576 -5454,22 0,109 4,7752 4,884 -1,319 5,060 -2,911 -4,137
260 0,13160 -4280,07 0,219 3,7472 3,966 -1,126 4,125 -1,797 -3,713
270 0,15353 -2744,26 0,371 2,4026 2,774 -0,802 2,888 -0,802 -2,774
280 0,18437 -877,18 0,585 0,7680 1,353 -0,384 1,407 -0,143 -1,399
290 0,22860 1249,62 0,892 -1,0940 -0,202 0,055 -0,209 -0,018 0,208
300 0,29327 3528,34 1,341 -3,0891 -1,748 0,434 -1,801 -0,411 1,731
310 0,38950 5823,72 2,008 -5,0987 -3,091 0,674 -3,165 -1,471 2,800
320 0,53360 7983,84 3,008 -6,9899 -3,982 0,725 -4,046 -2,585 3,114
330 0,74349 9859,74 4,463 -8,6322 -4,169 0,588 -4,210 -3,314 2,593
340 1,01991 11312,24 6,381 -9,9039 -3,523 0,338 -3,541 -3,196 1,522
350 1,29765 12230,59 8,307 -10,7079 -2,401 0,118 -2,403 -2,343 0,531
360 2,89042 12545,20 19,355 -10,9833 8,372 0,000 8,372 8,372 0
370 4,48318 12230,59 30,403 -10,7079 19,695 0,965 19,715 19,222 4,353
380 3,58863 11312,24 24,198 -9,9039 14,294 1,372 14,366 12,965 6,175
390 2,67956 9859,74 17,893 -8,6322 9,260 1,306 9,353 7,362 5,760
400 1,97215 7983,84 12,986 -6,9899 5,996 1,091 6,092 3,891 4,689
410 1,47441 5823,72 9,533 -5,0987 4,435 0,967 4,541 2,111 4,018
420 1,13430 3528,34 7,174 -3,0891 4,085 1,013 4,208 0,960 4,044
430 0,90106 1249,62 5,556 -1,0940 4,462 1,205 4,623 0,393 4,605
440 0,73868 -877,18 4,430 0,7680 5,198 1,476 5,406 -0,551 5,375
450 0,62373 -2744,26 3,633 2,4026 6,035 1,744 6,283 -1,744 6,035
460 0,54091 -4280,07 3,058 3,7472 6,805 1,933 7,078 -3,083 6,370
470 0,48047 -5454,22 2,639 4,7752 7,414 2,002 7,681 -4,419 6,280
480 0,43601 -6272,60 2,331 5,4917 7,822 1,940 8,057 -5,593 5,804
490 0,40330 -6776,37 2,104 5,9327 8,036 1,752 8,229 -6,510 5,031
500 0,37951 -7031,19 1,939 6,1558 8,095 1,473 8,224 -7,148 4,072
510 0,36262 -7115,48 1,822 6,2296 8,051 1,135 8,132 -7,544 3,043
520 0,35136 -7107,64 1,744 6,2227 7,966 0,765 8,006 -7,751 2,007
530 0,34494 -7073,34 1,699 6,1927 7,892 0,387 7,900 -7,836 0,994
540 0,12500 -7073,34 0,173 6,1927 6,366 0,000 6,366 -6,366 0
550 0,12500 -7073,34 0,173 6,1927 6,366 -0,312 6,372 -6,322 -0,802
560 0,12500 -7107,64 0,173 6,2227 6,396 -0,614 6,428 -6,223 -1,612
570 0,12500 -7115,48 0,173 6,2296 6,403 -0,903 6,467 -6,000 -2,420
580 0,12500 -7031,19 0,173 6,1558 6,329 -1,152 6,430 -5,589 -3,184
590 0,12500 -6776,37 0,173 5,9327 6,106 -1,331 6,253 -4,946 -3,822
600 0,12500 -6272,60 0,173 5,4917 5,665 -1,405 5,835 -4,051 -4,203
610 0,12500 -5454,22 0,173 4,7752 4,949 -1,336 5,127 -2,949 -4,191
620 0,12500 -4280,07 0,173 3,7472 3,921 -1,113 4,077 -1,776 -3,670
630 0,12500 -2744,26 0,173 2,4026 2,576 -0,744 2,682 -0,744 -2,576
640 0,12500 -877,18 0,173 0,7680 0,941 -0,267 0,979 -0,100 -0,973
650 0,12500 1249,62 0,173 -1,0940 -0,921 0,249 -0,954 -0,081 0,950
660 0,12500 3528,34 0,173 -3,0891 -2,916 0,723 -3,003 -0,685 2,886
670 0,12500 5823,72 0,173 -5,0987 -4,925 1,074 -5,043 -2,344 4,462
680 0,12500 7983,84 0,173 -6,9899 -6,816 1,241 -6,926 -4,424 5,330
690 0,12500 9859,74 0,173 -8,6322 -8,459 1,193 -8,543 -6,725 5,261
700 0,12500 11312,24 0,173 -9,9039 -9,730 0,934 -9,779 -8,826 4,204
710 0,12500 12230,59 0,173 -10,7079 -10,534 0,516 -10,545 -10,282 2,328
720 0,12500 12545,20 0,173 -10,9833 -10,810 0,000 -10,810 -10,810 0

Результати розрахунків, за пунктами 7.3...7.8, біжучих значень тиску Ргк.з в камері згоряння заносять у стовпчик 2 таблиці.

У стовпчик 3 вносять значення прискорення поршня (пункт 6.6) для кутів 0°...360° без змін. Для кутів 360°... 720° приймають та підставляють значення прискорення для кута, зменшеного на 360°. Наприклад: для кута 520° у таблицю вносимо прискорення для кута j = 520°-360° = 160°.

Зусилля, що діє на поршень двигуна внутрішнього згоряння, визначають за формулою: , кН.

Значення Ргк.з для всіх кутів приведені у стовпчику 2 (табл. 8.1); Р0 - тиск навко лишнього середовища згідно пункту 2.1;

D - округлене значення діаметра циліндра згідно пункту 4.2. Значення зусилля Рг визначають для кожного кута в інтервалі 0°... 720° i вносять у стовпчик 4 таблиці.

З таблиці А-1 визначають значення мас: поршневої групи mп , шатунної групи mш , та маси неврівноваженої одного коліна валу без противаг mк:

mп=0,65 кг ;mш=0,82 кг; mк=1,09 кг

Маса шатунної групи, зосереджена на осі поршневого пальця

mш.п.=0,275· mш, кг.

mш.п.=0,275·0,82=0,226 кг

Маса шатунної групи, зосереджена на осі кривошипа

mш.к.=0,725· mш, кг.

mш.к.=0,725·0,82=0,595 кг

Маса, що здійснює зворотно-поступальний рух


, кг.

mj=0,65+0,595=0,876 кг

Маса, що здійснює обертальний рух для V-подібного двигунаmR= mк+2· mш.к ;

mR=1,09+2·0,595=1,685 кг

Силу інерції зворотно-поступального руху визначають за формулою

Pj=- mj ·jп·10¯³, кН.Результати розрахунків сили інерції для інтервалу кутів 0°...720° вносять у стовпчик 5 таблиці.

Сумарна сила, що діє на поршень уздовж осі циліндра , кН.

Результати вносять у стовпчик 6 таблиці.

Сила, що діє перпендикулярно осі циліндра , кН.

Результати вносять у стовпчик 7. Значення множника  беруть з таблиці D-4 додатку D.

Сила, що діє вздовж осі шатуна , кН.

Результати вносять у стовпчик 8. Значення множника  беруть з таблиці D-5 додатку D.

Сила, що діє вздовж кривошипа , кН.

Результати вносять у стовпчик 9. Значення множника  беруть з таблиці D-6 додатку D.

Тангенціальна сила, прикладена до кривошипа, кН.


Результати вносять у стовпчик 10. Значення множника  беруть з таблиці D-7 додатку D.

У вiдповiдностi з рис.5 будують графічні залежності для Рj та Р за даними таблиці стовпчики 5 та 6.

Нижче в тому ж масштабі будують графіки залежностей для N та S, стовпчики 7 та 8.

Під графіками для N та S будують графіки залежностей сил К та Т, стовпчики 9 та 10.

Pr, Pj, P

кН

 


Pj

 

P

 

Pr

 

Кут повороту кривошипа, φ

 

˚

 

 

S, N

кН

 


N

 

S

 

˚

 

Кут повороту кривошипа, φ

 


Рис. 9, 10


К, кН

 


Кут повороту кривошипа, φ

 

Т, кН

 


Кут повороту кривошипа, φ

 

Схема сил, що діють на КШМ.


Розрахунок та побудова графіків залежностей

 

Виконуємо повторний розрахунок розділів 2 та 4, змінюючи значення тиску навколишнього середовища, звідки повітря надходить у циліндр Р0 в межах0,1…0,095 Мпа. Отримані значення уточненої ефектиної потужності Ne та номінального крутного моменту Ме вносимо в наступну таблицю.

Таблиця 9.1 - Даны

Р0

Ne

Me

0,1 53,26 113,03
0,099 52,55 111,53
0,098 51,85 110,03
0,097 51,14 108,53
0,096 50,43 107,03
0,095 49,73 105,53

9.2. Будуємо графіки залежностей Ne=f(P0), та Me=f(P0) за даними розрахунків занесених в таблицю 9.1.

53,26

 

52,55

 

51,85

 

51,14

 

50,43

 

49,73

 

108,53

 

110,03

 

111,53

 

113,03

 

Графіки залезностей Ne=f(P0), та Me=f(P0).

10. Розрахунок та побудова поверхнеаих діаграм

 

Виконуємо повторний розрахунок розділів 2 та 5, змінюючи значення тиску навколишнього середовища, звідки повітря надходить у циліндр Рк в межах 0,1…1,3 Мпа. Отримані значення уточненої ефектиної потужності Ne та номінального крутного моменту Ме заносимо в наступні таблиці.

Таблиця 10.1 - Результати розрахунку ефективної потужності Ne

Частота обертання колінчастого вала n, об/хв

Тиск впуску повітря в циліндр Рк, МПа

  900 1800 2700 3600 4500 4950
0,1 12,36 26,42 39,63 49,43 53,26 52,14
0,105 14,09 30,12 45,18 56,36 60,73 59,46
0,11 14,64 31,3 46,95 58,56 63,11 61,78
0,115 15,18 32,45 48,68 60,71 65,43 65,05
0,12 15,71 33,58 50,36 62,82 67,69 66,27
0,125 16,22 34,68 52,02 64,88 69,92 68,45
0,13 16,73 35,76 53,64 66,9 72,09 70,58

Таблиця 10.2 - Результати розрахунку ефективної потужності Мe

Частота обертання колінчастого вала n, об/хв
Тиск впуску повітря в циліндр Рк, МПа   900 1800 2700 3600 4500 4950
0,1 131,18 140,22 140,22 131,18 113,08 100,64
0,105 149,57 159,89 159,89 149,57 128,94 114,76
0,11 155,42 166,14 166,14 155,42 133,98 119,24
0,115 161,12 172,35 172,35 161,12 138,91 123,63
0,12 166,72 178,22 178,22 166,72 143,73 127,92
0,125 172,19 184,07 184,07 172,19 148,4 132,11
0,13 177,55 189,79 189,79 177,55 153,06 136,22

 Будуємо графіки залежностей Ne=f(Pк, n), та Me=f(Pк, n) за даними розрахунків занесених в таблиці 10.1 та 10.2.

Поверхневі діаграми залежностей Ne=f(Pк, n), та Me=f(Pк, n).


Проводимо повторний розрахунок розділів 2-5 для того щоб підібрати стабільний крутний момент і потужність двигуна на різних частотах обертання колінчастого вала двигуна, де визначаємо потрібний тиск наддуву, який забезпечив би нам потрібну ефективну потужність та крутний момент. Отримані в результаті розрахунку значення вносимо в таблиці та будуємо графіки.

Таблиця 10.3 - Проводимо повторний розрахунок

n, об/хв Ме, Нм Ме*, Нм Рк, Мпа
0 0 0 0
560 169,74 189,79 0,149
700 173,17 189,79 0,146
900 177,55 189,79 0,142
1800 189,79 189,79 0,13
2700 189,79 189,79 0,13
3600 177,55 189,79 0,142
4500 153,06 189,79 0,173

Таблиця 10.4 - Дані

n, об/хв Nе, Нм Nе*, Нм Рк, Мпа
0 0 0 0
560 5,27 72,09 10,98
700 8,46 72,09 3,098
900 11,97 72,09 1,53
1800 25,6 72,09 0,364
2700 38,4 72,09 0,193
3600 47,89 72,09 0,142
4500 53,26 72,09 0,13

Висновки

 

Під час виконання данного курсового проекту були проведені слідуючі розрахунки:

- розрахунок індикаторних та ефективних показників дійсного тиску;

- розрахунок основних параметрів циліндра та тепловий баланс двигуна в цілому;

- кінематичний розрехунок кривошипно-шатунного механізму;

Динамічний розрахунок кривошипно-шатунного механізму;

Були побудовані:

-  зовнішня швидкісна характеристика двигуна;

-  індикаторна діаграма циклу двигуна;

-  діаграми залежностей Ne=f(P0) та Мe=f(P0);

-  поверхневі діаграми.

Визначаємо зокрема: ефективна потужність Ne=53,26 кВт; номінальний ефективний крутний момент Ме=113,08, min та min частоту обертання двигуна: nmin=900 об/хв, nmax=4950 об/хв.

Визначено типові витрати палива та коефіцієнт наповнення, які зображенні в таблицях:

Таблиця 10 - Типові витрати палива та коефіцієнт наповнення

n

ge

ηv

900 386,32 0,68
1800 347,39 0,82
2700 332,41 0,78
3600 341,40 0,75
4500 374,34 0,71
4950 399,79 0,68

Провіривши повторний розрахунок теплового балансу з наддувом було визначено, що із збільшенням тиску наддуву зростає ефективна потужність Ne та крутний момент Ме, що підвищує ефективність двигуна та зменшує витрати палива. Цю залежність графічно зображено на поверхневих діаграмах.

Таблиця - Залежність

Без наддуву З наддувом
nном Рк=Р0, МПа Nе, кВт Ме, Нм Рк, МПа Nе, кВт Ме, Нм
4500 0,1 53,26 113,08 0,105 60,73 128,94
0,11 63,11 133,98
0,115 65,43 138,91
0,12 67,69 143,73
0,125 69,92 148,4
0,13 72,09 153,06

З даних наведених у таблиці видно, що характеристику двигуна значно покращено, а семе: Nе двигуна з наддувом при nном=4950 об/хв та Рк=0,13 МПа зросла на 26,1%, а Ме – на 26,3% порівняно з даними без наддуву.

Оптимальна область крутного моменту Ме =160-180 Нм досягається при n=900-2700 об/хв та Рк =0,105-0,12 МПа.

В результаті регулювання тиску наддуву максимальний Ме=189,79Нм досягається при n=4500об/хв та Рк=0,173МПа.


Література

 

1. А.И.Колчин, В.П.Демидов «Расчет автомобильных и тракторных двигателей», М.: Высш. школа, 1980. – 400с.

2. І.П.Ріло, О.П.Рижий «Методичні вказівки 032-176» до виконання практичних робіт і курсового проекту з дисципліни «Автомобільні двигуни» для студентів денної і заочної форм навчання спеціальності 6.090200 «Автомобілі та автомобільне господарство». Рівне: НУВГП, 2005 р. – 37 с.

3. Тимченко І.І., Гутаревич Ю.Ф. «Автомобільні двигуни». Харків: Основа, 1996.

4. www.autosite.com.ua

5. www.drive.ru

6. www.carsguru.net

7. www.motor-house.dp.ua

8. www.infocar.com.ua

9. sp-art.at.ua


© 2011 Онлайн база рефератов, курсовых работ и дипломных работ.