• RU
  • icon На проверке: 3
Меню

Бензиновый и дизельный ДВС

  • Добавлен: 07.03.2018
  • Размер: 803 KB
  • Закачек: 0
Узнать, как скачать этот материал

Описание

В данной работе представлен расчет и диаграмма бензинового и дизельного двигателя по варианту.

Состав проекта

icon
icon
icon Диаграммы R3.pdf
icon Диаграммы-В00.dwg
icon Курсовая работа ДВС - В00.doc
icon Расчет-00.xls

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon Диаграммы-В00.dwg

Диаграммы-В00.dwg
Диаграмма нагрузки на шатунную шейку
График удельных сил Рj
График суммарного крутящего момента
Характерные точки и параметры расчетного цикла ДВС
Индикаторная диаграмма расчетного ДВС

icon Курсовая работа ДВС - В00.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Дальневосточный федеральный университет»
Силовые агрегаты транспортно-технологических машин
Таблица 1 - Исходные данные для расчета двигателя
Коэфф. избытка воздуха a
Частота вращения n мин-1
R - рядный двигатель
При расчетах были приняты следующие параметры:
Топливо - бензин (доля углерода gc = 0855 доля водорода gH = 0145) низшая теплота сгорания Ни= 44000 кДжкг.
Дизельное топливо (gc = 087 gH =0126 доля кислорода go =0004) низшая теплота сгорания Ни = 42000 кДжкг.
При расчетах принять нормальные атмосферные условия: Р0=01 МПа; Т0 = 298 К
Расчет двигателя с искровым зажиганием (ДсИЗ)
1.Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива
2. Суммарное количество свежей смеси кмоль
Где mТ - молекулярная масса топлива mТ = 114 кгкмоль
3. Количество отдельных составляющих продуктов сгорания принимая k= 05
Суммарное количество продуктов сгорания
Теоретический коэффициент молекулярного изменения
Принимаем приращение температуры в процессе подогрева заряда
Задаемся параметрами окружающей среды температурой воздуха Т0=298 К и атмосферным давлением Р0 = 01МПа. Если отсутствует наддув то Рк = Р0 Тк = Т0.
Плотность заряда на впуске
где R- универсальная газовая постоянная R = 8314; mв - молекулярная масса воздуха mв = 2896 кгкмоль.
Давление в конце впуска
где wкл- скорость заряда в проходном сечении клапана wкл = 60 100 мc (при распределенном впрыскивании не более 80 85) ;
b - коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра (клапана); x - коэффициент сопротивления впускной системы.
По опытным данным при полном открытии клапана (b2 + x) = (25 4).
Задаемся параметрами остаточных газов
Рr = (105 125) 01 = 011 МПа
Коэффициент остаточных газов
Температура конца пуска при j1 =1
Коэффициент наполнения цилиндра
5. Параметры процесса сжатия. Задаемся показателями политропы сжатия n1
Давление в конце сжатия
Температура в конце сжатия К
6. Процесс сгорания. Действительный коэффициент молекулярного изменения
Энергия сгоревшей смеси кДж(кг кмоль)
Температура газов в конце сгорания смеси
Таблица 1. Параметры выпускных газов
Где - теплоемкость свежей смеси при температуре сжатия tc l - степень повышения давления
Таблица 2. Теплоемкость смеси в зависимости от температуры
Давление в конце сгорания смеси
7. Процесс расширения. Зададимся показателем политропы расширения n2
Степень предварительного расширения газов
Степень последующего расширения газов
Температура газов в конце расширения
Давления газов в конце расширения
8. Действительное среднее индикаторное давление цикла с учетом скругления индикаторной диаграммы j1 = 097
Для бензинового двигателя
9. Основные показатели цикла. Доля индикаторного давления затраченного на трение и привод вспомогательных механизмов с учетом опытных коэффициентов определяется из табл. 17 2:
где Сn - средняя скорость поршня мc . (Сn =12 16 мc- для бензиновых).
Среднее эффективное давления цикла
Механический коэффициент полезного действия
Индикаторный коэффициент полезного действия
где Ни - низшая теплота сгорания МДжкг;
Удельный индикаторный расход топлива г(кВт ч)
Удельный эффективный расход топлива
Эффективный КПД цикла
Основные размеры двигателя
Для номинального режима работы двигателя определяется
Vh - рабочий объем цилиндра л; Nе -мощность двигателя кВт; Ре - средне эффективное давление МПа; S - ход поршня D -диаметр цилиндра t-тактность двигателя i- число цилиндров n - частота вращения двигателя мин-1 .К= (09 11).
Уточняют D и S и пересчитывают параметры:
Если то Сп корректируют и повторяют расчет
Эффективный крутящий момент н * м и часовой расход топлива кгч
Расчет дизельного двигателя
2.Суммарное количество свежей смеси кмоль
Количество отдельных составляющих продуктов сгорания.
Задаемся параметрами окружающей среды температурой воздуха Т0 =298 К и атмосферным давлением Р0=01 МПа. Если отсутствует наддув то Рк = Р0 Тк = Т0.
где wкл- скорость заряда в проходном сечении клапана wкл = 60 80 мc; b - коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра (клапана); x - коэффициент сопротивления впускной системы.
По опытным данным при полном открытии клапана (b2 + x) = (25 35).
Принимаем: wкл = 70 мc; (b2 + x) = 30.
Рr = (11 125) Р0 Рr = (11 125) 01 = 011 МПа
4.Процесс сгорания.
Действительный коэффициент молекулярного изменения
Таблица 3. Параметры выпускных газов
Где - теплоемкость свежей смеси при температуре сжатия tc l - степень повышения давления (l = 17 22 для дизеля)
Таблица 4. Теплоемкость смеси в зависимости от температуры
7. Процесс расширения.
Зададимся показателем политропы расширения n2
n2 = 118 128принимаем n2 = 125
8. Действительное среднее индикаторное давление цикла.
С учетом скругления индикаторной диаграммы j1 = 097
9. Основные показатели цикла.
Доля индикаторного давления затраченного на трение и привод вспомогательных механизмов с учетом опытных коэффициентов определяется из табл. 17 2:
где Сn - средняя скорость поршня мc . (Сn =9 12 мc- для дизелей).
где Ни - низшая теплота сгорания МДжкг.
10. Основные размеры двигателя
Vh - рабочий объем цилиндра л; Nе -мощность двигателя кВт; Ре - средне эффективное давление МПа; S - ход поршня D -диаметр цилиндра t-тактность двигателя i- число цилиндров n - частота вращения двигателя мин-1 .К= (09 12).
Если то Сп корректируют и повторяют расчет.
Динамический расчет двигателя
1Расчет бензинового двигателя
Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма заключается в определении суммарных сил и моментов возникающих от давления газов и сил инерции. По этим силам рассчитывают основные детали на прочность и износ а также определяют неравномерность крутящего момента и степень неравномерности хода двигателя. Во время работы двигателя на детали кривошипно-шатунного механизма действуют силы давления газов в цилиндре силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс центробежные силы давление на поршень со стороны картера и силы тяжести.
Все действующие в двигателе силы воспринимаются полезным сопротивлением на коленчатом валу силами трения и опорами двигателя.
В течение каждого рабочего цикла силы действующие в кривошипно-шатунном механизме непрерывно изменяются по величине и направлению. Поэтому для определения характера изменения этих сил по углу поворота коленчатого вала их величины определяют для ряда отдельных положений вала обычно через каждые 30°.
Рисунок 1. Схема действия газовых и инерционных сил в КШМ
1.1 Силы давления газов
Силы давления газов действующие на площадь поршня для упрощения динамического расчета заменяют одной силой направленной по оси цилиндра и приложенной к оси поршневого пальца. Ее определяют для каждого момента времени по действительной индикаторной диаграмме построенной на основании теплового расчета.
Перестроение индикаторной диаграммы в развернутую по углу поворота коленчатого вала осуществляют по методу Брикса. Для этого под индикаторной диаграммой строят вспомогательную полуокружность радиусом R = S2. Далее от центра полуокружности (точка О) в сторону НМТ откладывают поправку Брикса равную . Полуокружность делят лучами из центра О на несколько частей а из центра Брикса проводят линии параллельные этим лучам. Точки полученные на полуокружности соответствуют определенным углам . Развертку индикаторной диаграммы начинают от ВМТ в процессе хода пуска. При этом следует учесть что на свернутой индикаторной диаграмме давление отсчитывают от абсолютного нуля а на развернутой показывают избыточное давление над поршнем:
Следовательно давления в цилиндре двигателя меньшие атмосферных на развернутой диаграмме будут отрицательными. Силы давления газов направленные к оси коленчатого вала считаются положительными а от коленчатого вала - отрицательными. Сила давления на поршень:
где - сила давления газов кН;
- сила атмосферного давления кН
- сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс кН
1.2 Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма
Для упрощения динамического расчета действительный кривошипно-шатунный механизм заменяется динамически эквивалентной системой сосредоточенных масс состоящей из массы сосредоточенной в точке А и имеющей возвратно-поступательное движение и массы сосредоточенной в точке В и имеющей вращательное движение.
где - масса поршневой группы
- масса шатунной группы сосредоточенная на оси поршневого пальца.
Силы инерции действующие в кривошипно-шатунном механизме в соответствии с характером движения приведенных масс подразделяют на силы инерции поступательно движущихся масс и центробежные силы инерции вращающихся масс .
Сила инерции от возвратно-поступательно движущихся масс:
Знак минус показывает что сила инерции направлена в сторону противоположную ускорению.
Центробежная сила инерции вращающихся масс:
Центробежная сила инерции является результирующей двух сил: силы инерции вращающихся масс шатуна
и силы инерции вращающихся масс кривошипа
1.4 Суммарные силы действующие в кривошипно-шатунном механизме
Суммарные силы действующие в кривошипно-шатунном механизме определяем алгебраическим сложением сил давления газов и сил возвратно-поступательно движущихся масс:
При проведении динамического расчета двигателя целесообразно пользоваться не полными а удельными силами отнесенными к единице площади поршня.
Суммарная сила Р как и силы направлена по оси цилиндра и приложена к оси поршневого пальца. Воздействие от силы Р передается на стенки цилиндра перпендикулярно его оси и на шатун по направлению его оси.
Сила N действующая перпендикулярно оси цилиндра называется нормальной силой и воспринимается стенками цилиндра:
Нормальная сила считается положительной если создаваемый ею момент относительно оси коленчатого вала направлен противоположно направлению вращения вала двигателя.
Сила S действующая вдоль шатуна воздействует на него и далее передается кривошипу. Она считается положительной если сжимает шатун и отрицательной если его растягивает:
От действия силы S на шатунную шейку возникают две составляющие силы:
сила направленная по радиусу кривошипа
и тангенциальная сила направленная по касательной к окружности радиуса кривошипа
Сила К считается положительной если она сжимает щеки колена. Сила Т принимается положительной если направление создаваемого ею момента совпадает с направлением вращения коленчатого вала.
1.5 Силы действующие на шатунные шейки коленчатого вала
Силы действующие на шатунную шейку рядного двигателя определяют аналитическим способом или графическим построением.
Аналитически результирующая сила действующая на шатунную шейку рядного двигателя:
где - сила действующая на шатунную шейку по кривошипу.
Рисунок 2 - Силы действующие на шатунную шейку
Результаты расчета сил и моментов действующих на элементы кривошипно – шатунного механизма приведены в приложении А.
Направление результирующей силы для различных положений коленчатого вала определяется углом заключенным между вектором и осью кривошипа.
Графическое построение силы в зависимости от угла поворота кривошипа осуществляется в виде полярной диаграммы с полюсом в точке.
Диаграмму износа шатунной шейки строят по полярной диаграмме следующим образом. Проводят окружность изображенную в произвольном масштабе шатунную шейку и делят ее на 12 участков лучами.
Дальнейшее построение осуществляют в предположении что действие каждого вектора силы распространяется на 60° по окружности шейки в обе стороны от точки приложения силы. Таким образом для определения величины усилия (износа) действующего по каждому лучу необходимо:
а) определить по полярной диаграмме сектор на шатунной шейке в котором действующие силы создают нагрузку по направлению луча;
б) определить величину каждой силы действующей в секторе луча и подсчитать результирующую величину для луча;
в) отложить результирующую величину в выбранном масштабе на диаграмме износа по лучу от окружности к центру а концы отрезков соединить плавной кривой характеризующей износ шейки;
г) перенести на диаграмму износа ограничительные касательные к полярной диаграмме и и проведя от них лучи и под углом 60° определить граничные точки (А и В) кривой износа шатунной шейки между которыми располагается ось масляного отверстия.
При построении диаграммы износа используем данные приведенные в таблице 4.
Таблица 4 – Результаты расчёта износа шатунной шейки
2Расчет дизельного двигателя
При работе двигателя в КШМ действуют следующие основные силовые факторы: силы давления газов силы инерции движущихся масс механизма силы трения и момент полезного сопротивления. При динамическом анализе КШМ силами трения обычно пренебрегают.
Определяем удельную массу поступательно движущихся частей:
ms = mп +0.275mш кгм2
где mп - удельная масса поршня кгм2
mш - удельная масса шатуна кгм2
Приближенное значение удельных масс:
Принимаем mп =300кгм2 mш =400 кгм2
ms = 300 +0.275·400=410 кгм2
Определяем параметры для построения графика инерционных сил по методу Толе:
А= ms ·w2 ·r·(1+l)·10-3 кПа
А= 410·26172 ·0059·(1+03)·10-3=215098 кПа
В = ms ·w2 ·r·(1-l)·10-3 кПа
В= 410 ·26172 ·0059·(1-03)·10-3=115822 кПа
С =3· ms ·w2 ·r·l·10-3 кПа
С =3· 410 ·26172 ·0059·03·10-3=148914кПа
Построение графика инерционных усилий возвратно – поступательно движущихся деталей кривошипно-шатунного механизма проведем согласно рекомендациям.
Строим полукруг Брикса для чего проводим ниже индикаторной диаграммы полуокружность радиусом:
От точки О- центра полуокружности откладываем отрезок ОО1 равный:
Дальнейшее построение ведем согласно рекомендациям (стр.204).
Определение значений Рг и Рj проводим используя индикаторную диаграмму и графика инерционных усилий. Для этого определяем положение поршня для каждого положения кривошипа- Si на полукруге Брикса.
Найденные значений Рг и Рj для удобства дальнейших расчетов заносим в таблицу 5.
Таблица 5. Данные вычислений полученных при кинематическом и динамическом расчете кривошипно-шатунного механизма
Величину силы Т определяем графическим методом используя схему кривошипно-шатунного механизма согласно рекомендациям (стр.204).
По полученным значениям Т (таблица 2) строим диаграмму удельной тангенциальной силы одного поршня в масштабе индикаторной диаграммы (давления).
Используя суммарную диаграмму определяем среднее значение тангенциальной сил R:
где SFпол. SFотр. –суммы положительных и отрицательных площадей суммарной диаграммы мм2;
SFпол. =3032 мм2 SFотр. =0.
определим по величине R эффективную мощность двигателя:
Определяем совпадение значений мощностей:
Несовпадение мощностей допускается до 3%.
Рисунок 3. Регуляторная характеристика двигателя
Рисунок 4. Влияние заданного параметра на технико-экономические показатели работы двигателя.
Автомобильные двигатели : учебник для студ. Высш. учеб. заведений [М.Г.Шатров К.А.Морозов И.В.Алексеев и др.] ; под ред. М.Г.Шатрова. – М.: Издательский центр «Академия» 2010. – 464 с.
Автомобильные двигатели: Курсовое проектирование: учеб. пособие М.Г.Шатров В.И.Алексеев С.Н.Богданов и др.; под ред. М.Г.Шатрова.- М.: Издательский центр «Академия» 2011.- 256 с.
Николаенко А.В. Теория и расчет автотракторных двигателей [Текст]: учебное пособиеА.В. Николенко -М.: Колос 1984.-335с.
Методическое пособие к выполнению курсовой работы (проекта) [Текст] [Р.М. Баширов Инсафуддинов С.З.] - Уфа: БГАУ 2008.-36 с.
Кутьков Г.М. Теория трактора и автомобиля [Текст]: учебное пособие Г.М. Кутьков – М.: Машиностроение 1996.-247 с.

Свободное скачивание на сегодня

Обновление через: 16 часов 35 минут
up Наверх