• RU
  • icon На проверке: 5
Меню

Курсовая работа - тепловой расчет и определение основных параметров двигателя змз 402

  • Добавлен: 08.12.2022
  • Размер: 3 MB
  • Закачек: 0
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Содержание

1. Введение............................................................................................... 4

2 .Тепловой расчет двигателя............................................................... 5

           2.1 Процесс наполнения................................................................ 5

           2.2 Процесс сжатия........................................................................ 5

           2.3 Процесс сгорания..................................................................... 6

           2.4 Процесс расширения................................................................ 8

           2.5 Процесс выпуска...................................................................... 8

           2.6 Индикаторные показатели....................................................... 8

           2.7 Эффективные показатели........................................................ 9

           2.8 Определение основных размеров.......................................... 11

           2.9 Анализ полученных результатов.………………………………….......................................... 12                                               

3. Динамический расчет...................................................................... 13

           3.1 Построение индикаторной диаграммы................................. 18

           3.2 Перестроение индикаторной диаграммы............................. 19

           3.3 Построение графика сил P и J............................................... 20

           3.4 Построение графика сил Т и К.............................................. 20

           3.5 Построение полярной диаграммы нагрузок на шатунную шейку...20

           3.6 Построение графика крутящих моментов двигателя……………....21

 4. Заключение....................................................................................... 23

 5. Литература....................................................................................... 24

 

ВВЕДЕНИЕ

 

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 приведенной методики расчета лежит метод В.И. Гриневецкого, в дальнейшем усовершенствованный Е.К. Мазингом, Н.Р. Брилингом, Б.С. Стечкиным и др.

Проведение теплового расчета позволяет освоить связь между отдельными элементами рабочего цикла и получить представление о влиянии различных факторов на показатели  двигателя в целом.

Задачей динамического расчета является определение сил, действующих в механизмах преобразования тепловой энергии рабочего тела в механическую работу двигателя.

В настоящей работе тепловой и динамический расчеты выполняются для режима номинальной мощности. 

 

Состав проекта

icon курсовая готовая оконч.doc
icon графики.cdw

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon курсовая готовая оконч.doc

.Тепловой расчет двигателя5
1 Процесс наполнения5
4 Процесс расширения8
6 Индикаторные показатели8
7 Эффективные показатели9
8 Определение основных размеров11
9 Анализ полученных результатов. 12
Динамический расчет13
1 Построение индикаторной диаграммы18
2 Перестроение индикаторной диаграммы19
3 Построение графика сил P и J20
4 Построение графика сил Т и К20
5 Построение полярной диаграммы нагрузок на шатунную шейку 20
6 Построение графика крутящих моментов двигателя 21
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 приведенной методики расчета лежит метод В.И. Гриневецкого в дальнейшем усовершенствованный Е.К. Мазингом Н.Р. Брилингом Б.С. Стечкиным и др.
Проведение теплового расчета позволяет освоить связь между отдельными элементами рабочего цикла и получить представление о влиянии различных факторов на показатели двигателя в целом.
Задачей динамического расчета является определение сил действующих в механизмах преобразования тепловой энергии рабочего тела в механическую работу двигателя.
В настоящей работе тепловой и динамический расчеты выполняются для режима номинальной мощности.
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЯ ЗМЗ 402
1 Процесс наполнения
В результате данного процесса цилиндр двигателя (рабочая полость) наполняется свежим зарядом. Давление и температура окружающей среды принимаются: .
Давление остаточных газов в зависимости от типа двигателя . Принимаем .
Температура остаточных газов выбирается в зависимости от типа двигателя с учетом того что для бензиновых двигателей она изменяется в пределах . Принимаем .
В зависимости от типа двигателя температура подогрева свежего заряда . Принимаем .
Давление в конце пуска для бензиновых двигателей. Принимаем .
Коэффициент остаточных газов
. Величина коэффициента для бензиновых двигателей . Принимаем .
Температура в конце впуска
. В современных бензиновых двигателях температура в конце впуска бывает .
Коэффициент наполнения
. Величина коэффициента наполнения для бензиновых двигателей .
Давление в конце сжатия
Температура в конце сжатия
В этих формулах n1 – показатель политропы сжатия который для автотракторных двигателей в пределах n1=1.34 1.42. Принимаем n1=1.38тогда
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг жидкого топлива
где - средний элементарный состав топлива в долях кг соответственно углерода водорода и кислорода. Для бензинового топлива понимают:;
Количество свежего заряда (кмоль) для бензиновых двигателей
где - молекулярная масса топлива(для бензинов кгкмоль).Принимаем кгкмоль тогда
Количество продуктов сгорания при работе двигателей на жидком топливе при
Теоретический коэффициент молекулярного изменения:
Действительный коэффициент молекулярного изменения:
Низшую теплоту сгорания топлива принимают для бензина:
Средняя мольная теплоемкость свежего заряда бензинового двигателя определяется по формуле:
Cредняя мольная теплоемкость продуктов сгорания для бензиновых двигателей:
Значение коэффициента использования теплоты для бензиновых двигателей при работе на нормальном режиме .Принимаем
Максимальная температура сгорания для бензиновых двигателей подсчитывается по уравнению:
Величина теоретического максимального давления цикла и степень повышения давления для бензиновых двигателей определяются по формуле:
Действительное давление для бензиновых двигателей:
4 Процесс расширения
Степень предварительного расширения для бензиновых двигателей
Степень последующего расширения для бензиновых двигателей .
Температура в конце расширения:
Величина среднего показателя политропы расширения для бензиновых двигателей .Принимаем
Давление в конце расширения:
Параметрами процесса выпуска( и ) задаются в начале расчета процесса впуска. Правильность предварительного выбора величин и проверяется по формуле проф. Е.К. Мазинга:
Погрешность вычислений составляет:
Т.к. погрешность вычислений не превышает 10% то величина выбрана правильно.
6 Индикаторные показатели
Среднее индикаторное давление теоретического цикла для бензиновых двигателей подсчитывается по формуле:
Cреднее индикаторное давление действительного цикла:
где - коэффициент полноты диаграммы который принимается для двигателей с искровым зажиганием . Принимаем .
Индикаторный КПД для бензинового двигателя подсчитывается по формуле:
Удельный индикаторный расход жидкого топлива определяется по формуле:
7 Эффективные показатели
Механический КПД бензиновых двигателей . Принимаем .
Тогда среднее эффективное давление:
Удельный эффективный расход жидкого топлива:
8 Основные размеры цилиндра и показатели поршневого двигателя
По эффективной мощности частоте вращения коленчатого вала и среднему эффективному давлению определяем литраж двигателя:
Где Ne=73.5; ; n=4800 1мин; тогда
Рабочий объем одного цилиндра:
Где i – число цилиндров(выбирается исходя из прототипа).
Полученные практические значения D и S исходя из практических соображений приближаем к политропу. По окончательно принятым значениям D=0.092м и S=0.092м определяем основные показатели и литраж двигателя:
Эффективная мощность:
Эффективный крутящий момент:
Часовой расход жидкого топлива:
Средняя скорость поршня:
Определим погрешность вычислений :
Литровая мощность определяется по формуле:
9 Анализ полученных результатов
Проведя тепловой расчет данные расчета не вышли за пределы средней расчетной величины для каждого сгорания следовательно тепловой расчет выполнен верно и погрешность расчетов является минимальной величиной.
Погрешность выбора температуры составила 0% а погрешность вычислений составила 4.1%.
Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма выполняется с целью определения суммарных сил и моментов возникающих от давления газов от сил инерции. Результаты динамического расчета используются при расчете деталей двигателя на прочность и износ.
В течение каждого рабочего цикла силы действующие в кривошипно-шатунном механизме непрерывно изменяются по величине и направлению. Поэтому для определения характера изменения сил по углу поворота коленчатого вала их величины определяют для ряда различных положений вала обычно через каждые 10 30 град. ПКВ. В отдельных случаях через 5 10 град. ПКВ.
Последовательность расчета следующая:
Перестраиваем индикаторную диаграмму в координатах .
Определяем силу давления газов на днище поршня для положений коленчатого вала отстоящих друг от друга на 10 30 град. ПКВ: для четырехтактных двигателей в пределах(0 720)град ПКВ.
За начало отсчета принимаем такое положение кривошипа когда поршень находится в начале такта впуска.
Сила давления газов на днище поршня определяется по формуле:
Результаты расчета заносим в таблицу 5.
Определить силу инерции от возвратно-поступательно движущихся масс:
Масса поступательно движущихся частей КШМ определяется из выражения:
- доля массы шатуна отнесенная к возвратно-поступательно движущимся массам. . Принимаем .
При известной величине хода поршня S радиус кривошипа:
Найти суммарную силу действующую в кривошипно-шатунном механизме. Определение этой силы ведется путем алгебраического сложения сил давления газов и сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс.
Результаты определения а также и заносятся в таблицу 3.1.
Определить нормальную силу К направленную по радиусу кривошипа:
Определить тангенциальную силу Т направленную по касательной к окружности радиуса кривошипа:
ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММ И ГРАФИКОВ.
Индикаторные диаграммы строятся в координатах p-V. Построение индикаторной диаграммы двигателя внутреннего сгорания производится на основании теплового расчета.
В начале построения на оси абсцисс откладывают отрезок АВ соответствующий рабочему объему цилиндра а по величине равный ходу поршня в масштабе который в зависимости от величины хода поршня проектируемого двигателя может быть принят 1:1 15:1 или 2:1.
Отрезок ОА соответствующий объему камеры сгорания определяется из соотношения:
При построении диаграммы рекомендуется выбирать масштабы давлений = 002; 0025; 004; 005; 007; 010 Мпа в мм. Принимаем Мпамм.
Затем по данным теплового расчета на диаграмме откладывают в выбранном масштабе величины давлений в характерных точках а с z’ z b r. Точка z для бензинового двигателя соответствует
Определение координат переходных точек диаграммы:
Координаты линии соответствующей атмосферному давлению Ро:
Изображают горизонтальную линию соответствующую р0.
1 Построение индикаторной диаграммы
По наиболее распространенному графическому методу Брауэра политропы сжатия и расширения строят следующим образом.
Из начала координат проводят луч ОК под произвольным углом к оси абсцисс (рекомендуется приинмать = 15 20° ). Далее из начала координат проводят лучи ОД и ОЕ под определенными углами и к оси ординат. Эти углы определяют из соотношений
Политропу сжатия строят с помощью лучей ОК и ОД. Из точки С проводят 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.
Затем из точки С проводят вертикальную линию до пересечения с лучом ОК. 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. Точка пересечения этих линий будет промежуточной точкой 1 политропы сжатия. Точку 2 находят аналогично принимая точку 1 за начало построения.
Политропу расширения строят с помощью лучей ОК и ОЕ начиная от точки Z’ аналогично построению политропы сжатия.
Критерием правильности построения политропы расширения является приход ее в ранее нанесенную точку b.
После построения политропы сжатия и расширения производят скругление индикаторной диаграммы с учетом предварения открытия выпускного клапана опережения зажигания и скорости нарастания давления а также наносят линии впуска и выпуска. Для этой цели под осью абсцисс проводят на длине хода поршня S как на диаметре полуокружность радиусом R=S2. Из геометрического центра О в сторону н.м.т. откладывается отрезок:
где L – длина шатуна выбирается из табл. 7 или по прототипу.
Величина представляет собой поправку Брикса. Из точки О1' под углом (угол предварения открытия выпускного клапана выбирается из таблицы или по прототипу) проводим луч О1В1. Полученную точку B1 соответствующую началу открытия выпускного клапана сносим на политропу расширения (точка b1).
Луч O1’C1 проводят под углом 0 соответствующим углу опережения зажигания а точку C1 сносят на политропу сжатия получая точку c1’.
Затем проводят плавные кривые c1’c” изменения линии сжатия в связи с опережением зажигания и b1’b” изменения линии расширения в связи с предварением открытия выпускного клапана. При этом можно считать что точка b” находится на середине расстояния ba а ордината точки c” находится из соотношения:
Далее откладывается на линии AZ’. Наклон линии сгорания можно определить исходя из величины скорости нарастания давления и действительного давления сгорания.
Для этого находят разность давлений между pz и pz а затем делят ее на скорость нарастания давления получая при этом угол о соответствующий углу поворота коленчатого вала за период сгорания от p до pz.
Для бензиновых двигателей pφ можно принять в пределах 02 04 Мпаград. Под углом о проводят луч о1m. Полученную точку m cносят на горизонтальную линию соответствующую давлению pz. Точку пересечения их соединяем с точкой с1 и получаем примерное протекание линии сгорания. Далее проводят линии впуска и выпуска скругляя их в точке z.
В результате указанных построений получаем действительную индикаторную диаграмму.
2 Перестроение индикаторной диаграммы
Развертку индикаторной диаграммы в координаты p-φ рекомендуется выполнять справа от индикаторной диаграммы.
Ось абсцисс развернутой диаграммы располагают по горизонтали на уровне линии p0 индикаторной диаграммы. Длина графика (720° ПКВ) делится на 24 равных участка которые соответствуют определенному углу поворота коленчатого вала. Каждая точка на линии абсцисс должна быть пронумерована (0 30 60° ПКВ). По наиболее распространенному способу Ф.А. Брикса дальнейшее перестроение индикаторной диаграммы ведется в следующей последовательности.
Полученную полуокружность необходимо разделить вспомогательными лучами из центра O’ на 6 равных частей а затем из центра Брикса (точка O1’) провести линии параллельные вспомогательным лучам до пересечения с полуокружностью.
Вновь полученные точки на полуокружности соответствуют определенным углам φ ПКВ. Из этих точек проводятся вертикали до пересечения с соответствующими линиями индикаторной диаграммы. Развертку индикаторной диаграммы следует начинать принимая за начало координат положение поршня в в.м.т. в начале такта впуска. Далее для каждого значения угла на индикаторной диаграмме определяют величину давления в над поршневой полости. Строится зависимость .
Полученные точки на графике соединяются плавной кривой.
3 Построение графика сил Рj и РΣ.
График силы инерции Рj строится в том же масштабе и на той же координатной сетке где выстроен график газовой силы Рr. На основании полученных графиков Рr и Рj на той же координатной сетке и в том же масштабе строится график суммарной силы РΣ.
Определение модуля силы РΣ для различных значений угла φ можно выполнить путем суммирования в каждой точке ординат графиков Pr=f(φ) и Pj=f(φ) с учетом их знаков или соответствующих модулей сил Рr и Рj.
4 Построение графика сил Т и К.
Координатную сетку для графика сил Т и К следует разместить под координатной сеткой сил Рr Рj РΣ. График сил Т и К строится в том же масштабе что и предыдущий график. Примерный вид графика T=f(φ).
5 Построение полярной диаграммы нагрузок на шатунную шейку.
Полярная диаграмма нагрузок на шатунную шейку строится для определения величин направления и точек приложения сил действующих на шейку при различных положениях коленчатого вала.
По вертикальной оси откладываются силы К: со знаком «+» вниз со знаком «-» – вверх; по горизонтальной оси в том же масштабе силы Т: со знаком «+» – направо со знаком «-» – налево. Масштабы сил К и Т должны быть одинаковыми. Последовательно графически откладывая силы К и Т при различных углах поворота коленчатого вала φ получаем точки характеризующие значение суммарной силы Sa которая направлена вдоль шатуна. Против каждой точки указывают соответствующий угол φ а затем их все последовательно соединяют плавной кривой. Получают таким образом полярную диаграмму сил действующих на шатунную шейку но без учета центробежной силы массы шатуна Кгш отнесенной к его нижней головке:
При установившемся движении сила Кгш имеет постоянную величину.
Она не зависит от угла поворота коленчатого вала и направлена вдоль щеки изменяя соответственно величину силы К. Следовательно ее действие может быть учтено переносом начала координат (полюса) вычерченной полярной диаграммы вниз по оси К на величину Кrш т.е. геометрическим сложением сил К и Кгш. Полученная точка Ош явится новым полюсом а ранее построенная относительно него кривая будет полярной диаграммой нагрузок на шатунную шейку RΣ. Вокруг полюса Ош необходимо начертить в произвольном масштабе окружность контура шатунной шейки а по направлению вниз нанести окружность контура коренной шейки и щеки коленчатого вала.
Вектор направленный из полюса Ош к любой точке кривой на диаграмме определяет в выбранном при построении масштабе величину и направление Rшш нагрузки на шатунную шейку для соответствующего угла поворота коленчатого вала. Точка приложения этого вектора будет на окружности шейки со стороны противоположной его направлению.
6 Построение графика крутящих моментов двигателя.
Для построения кривой суммарного крутящего момента Мi=Mкр.ср. многоцилиндрового двигателя необходимо графически просуммировать кривые крутящих моментов от каждого цилиндра сдвигая влево одну кривую относительно другой на угол поворота кривошипа между вспышками.
Для двигателя с равными интервалами между вспышками суммарный крутящий момент будет периодически повторяться:
Масштаб крутящего момента:
Таблица 3.6.1 Результаты расчета
В данной курсовой работе было рассчитано и построено: внешняя скоростная характеристика двигателя «ЗМЗ»-402 - графики зависимостей и рис.1 на которых указал величины ; зависимость на всех передачах рис. 2 (тяговый баланс автомобиля «ЗМЗ»-402).
Вахламов В.К. Автомобили: эксплуатационные свойства: Учебник для студ. Высших учебных заведений. – М.: Издат. Центр «Академия» 2005г.
Иванов В.В. и др. Основы автомобиля и трактора. – М.: Высшая школа 1974г.
Илларионов В.А. и др. Теория и конструкция автомобиля: Учебник для автотранспортных техникумов. – М.: Машиностроение 1985г.
Краткий автомобильный справочник. – М.: Транспорт 1994г.
Литвинов А.С. и др. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств: Учебник для вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». – М.: Машиностроение 1989г.
Туревский И.С. Теория автомобиля. Учебное пособие. – М.: Высшая школа 2005г.

icon графики.cdw

графики.cdw
up Наверх