Контрольной курсовой работы и

Курсового проекта

для студентов специальности

190601 – Автомобили и автомобильное хозяйство

 

 

 

 

 

Чебоксары – 2007

Составители: к.т.н., доцент Антонов В.С.

ст. преподаватель Васильев С.А.

 

Рецензенты: Добролюбов В.И., к.т.н., доцент, заведующий кафедрой “Машино-

                 ведение” ЧГПУ им.И.Я.Яковлева;

                 Носов А.П., к.т.н., доцент, заведующий кафедрой “Сервис транс-

                 портных и технологических машин и оборудования”, декан факуль

                 тета транспортной техники Волжского филиала МАДИ (ГТУ).

 

 

      Одобрено и рекомендовано к изданию кафедрой “Автомобили и автомобильное хозяйство” Волжского филиала МАДИ (ГТУ).

Протокол заседания кафедры от «____»____________2007 г. №___

 

Приведены контрольные задания и методические указания по выполнению контрольной курсовой работы и курсовому проектированию по автомобильным поршневым двигателям внутреннего сгорания.

Предназначены студентам и преподавателям, изучающим и препода- ющим дисциплину “Автомобильные двигатели” в Волжском филиале МАДИ.

 

 

Утверждено и рекомендовано к изданию Учебно-методическим Советом Волжского филиала МАДИ (ГТУ).

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

  Контрольная курсовая работа по дисциплине “Автомобильные двигатели” выполняется студентами специальности 190601 – “Автомобили и автомобиль-ное хозяйство” на третьем курсе, а курсовой проект – на четвертом курсе, как и во всех высших учебных заведениях, где подготавливают инженеров ука-занной специальности.

  Курсовая работа “ Тепловой расчет автомобильного двигателя” предс- тавляет собой начальный этапрасчета ДВС при проектировании и фактическим началом самостоятельной работы студента, где требуется произвести тепловой расчет автомобильного поршневого двигателя на режиме максимальной эффек- тивной мощности. В результате расчета необходимо определить максимальную эффективную и литровую мощности, эффективный крутящий момент, часовой и эффективный удельный расходы топлива, механический и эффективный коэф фициенты полезного действия и др.

  Изучив последовательность расчета и физические основы вывода каждого уравнения, необходимо выписать все необходимые данные. Расчеты следует со- провождать краткими комментариями, размерностями величин, схемами и гра- фиками. Величины параметров, которыми приходится задаваться для решения отдельных уравнений, необходимо обосновывать, указывая, почему они приня- ты с такими числовыми значениями. Уравнения, выраженные в буквенных обо- значениях, следует сопровождать пояснениями для входящих в них членов и только после этого подставлять их числовые значения.

  На основе проведенных расчетов необходимо также составить тепловой ба-ланс и построить индикаторные диаграммы, рассчитать и начертить скорост- ную (для карбюраторного двигателя) или регуляторную (для дизельного двига- теля) характеристики на миллиметровке.

  Контрольная курсовая работа “Тепловой расчет автомобильного двигателя”выполняется после изучения теории рабочих процессов и питания, происходя-щих в поршневых ДВС.

  Выполнение курсового проекта “Автомобильный двигатель” является завершающим этапом и осуществляется после изучения всех разделов дисцип- лины “Автомобильные двигатели”.

  В курсовом проекте студент должен разработать конструкцию нового двига теля или осуществить самостоятельную реконструкцию существующего прото- типа. Основной и обязательной задачей курсового проектирования является раз работка двигателя с лучшими технико-экономическими показателями, чем у су- ществующего прототипа.

  Отличительной особенностью курсового проекта является его целостность,

то есть все расчеты и графические материалы должны быть взаимосвязаны, а основные размеры двигателя на чертежах должны соответствовать расчетным величинам.

   В данном пособии изложены методики расчетов по каждому из разделов курсового проекта и приведены примеры расчетов поршневых бензинового карбюраторного двигателя и дизельного двигателя.

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

  Исходные данные для выполнения контрольной курсовой работы или кур- совового проекта приведены в табл.1 (все таблицы и рисунки, для удобства пользования ими, приведены в приложении методического пособия).

  Задание выбирается в соответствии с двумя последними цифрами шифра – номера студенческого билета. Последняя цифра студенческого билета соответ ствует номеру варианта задания, а предпоследняя – для подбора варианта сте- пени сжатия в рабочем цилиндре двигателя.

  Все остальные величины и коэффициенты, необходимые для проведения расчетов, устанавливаются и обосновываются студентом самостоятельно в соот ветствии с заданной конструкцией двигателя.

  В отдельных случаях может быть выдано индивидуальное задание на курсо вое проектирование, если производственная работа студента непосредственно связана с эксплуатацией, ремонтом, сервисом или конструированием других ти пов двигателей. Индивидуальное задание согласовывается с руководителем кур сового проекта и утверждается заведующим кафедрой.

  Курсовую работу или курсовой проект студент защищает перед комиссией в составе не менее из двух преподавателей.

 

 

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

1.   – диаметр цилиндра двигателя, м;

2.  = 2   – ход поршня двигателя, м;

3.   – радиус кривошипа КШМ, м;

4. ВМТ – верхняя (внутренняя) мертвая точка поршня;

5. НМТ – нижняя (наружная) мертвая точка поршня;

6.   – число тактов в цикле ДВС;

7.  –текущее положение поршня (отсчет ведется от ВМТ такта впуска),м

8.  – текущий угол поворота кривошипа (отсчет от ВМТ такта впуска), м;

  9.  =  =   - рабочий объем цилиндра ДВС, м ;

10.  =  +       – полный объем цилиндра ДВС, м ;

11.  =           – объем камеры сгорания ДВС, м ;

12.  =  +  – текущий объем рабочей камеры ДВС, м ;    

13.   =    – степень сжатия;     

14.  =   – текущая степень сжатия;

15.  =  – текущая степень расширения (для бензинового ДВС  =1);

16.  =     – степень предварительного расширения для дизельного ДВС;

17. , ,  - атмосферные параметры (давление, температура, плотность);

18. , ,  – давление, температура, плотность воздуха за турбокомпрес-                                                              сором (при наддуве в дизельном ДВС);

19.  =   – степень повышения давления в турбокомпрессоре;

20.    – подогрев воздуха во впускном тракте, К;

21.  – охлаждение воздуха за компрессором, К;

22.    – удельная газовая постоянная для воздуха,  = 287кДж/кгּ К;

23. , ,  – давление, температура, плотность в начале цикла сжатия;

24. , ,  – давление, температура, плотность в конце цикла сжатия;

25. , ,  – давление, температура, плотность в конце сгорания;

26. , ,  – давление, температура, плотность в конце расширения;

27. , ,  – давление, температура, плотность остаточного газа;

28.     – количество молей свежего воздуха в цилиндре на кг топлива;

29.     – количество молей свежей смеси в цилиндре на кг топлива;

30.     – количество молей продуктов сгорания в цилиндре на кг топлива;

31.     – количество молей остаточного газа в цилиндре на кг топлива;

32.   – теоретически необходимое количество (в кг по массе) воздуха для             сгорания 1 кг топлива;

33.  – теоретически необходимое количество молей воздуха для сгорания 1 кг топлива;

34.   – низшая теплота сгорания, кДж/кг;

35.    – коэффициент избытка воздуха;

36.  – аэродинамические потери во впускном тракте, МПа;

37.   – коэффициент наполнения;

38.  =  – коэффициент остаточного газа;

39.   – коэффициент дозарядки, учитывающий поступление дополнительной массы свежего заряда за счет инерционного наддува;

40.  – коэффициент очистки цилиндра, учитывающий уменьшение массы остаточного газа за счет продувки цилиндра;

41. ,  – показатели адиабат процессов сжатия и расширения в цилиндре;

42. , – показатели политроп процессов сжатия и расширения в цилиндре

43.   – показатель политропы сжатия в турбокомпрессоре;

44.    – внутренняя энергия воздуха, кДж/кмоль;

45.   – внутренняя энергия рабочей смеси, кДж/кмоль;

46.   – внутренняя энергия продуктов сгорания, кДж/кмоль;

47.    – энтальпия продуктов сгорания, кДж/кмоль;

48. –содержание углерода, водорода, кислорода в топливе в долях кг;

49.   – молекулярная масса воздуха при нормальных атмосферных условиях,   = 28,986 кг/кмоль;

50.   – молекулярная масса паров топлива, кг/кмоль;

51.   – степень повышения давления при сгорании;

52.    – длина шатуна, м;

53.  =  – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна;

54.     – коэффициент относительного смещения (в дезаксиальных КШМ);

55.   – масса поршня, кг; 

56.  =  – удельная масса поршня, кг/м ;

57.    – площадь поршня, м ;

58.   – масса шатуна, кг;

59.  =  – удельная масса шатуна, кг/м ;

60.  – удельная масса шатунной шейки коленчатого вала, кг/м ;     

61.  = 0,275    – приведенная к поршневому пальцу удельная масса шатуна, то есть условно отнесенная к верхней головке шатуна (при приведении массы шатуна к 2-хмассовой расчетной схеме), кг/м ;

62.  = 0,725  – приведенная к кривошипу удельная масса шатуна, то есть условно отнесенная к нижней головке шатуна (при приведении массы шатуна к 2-хмассовой расчетной схеме), кг/м ;

63.  =  +  – приведенные удельные массы, совершающие возвратно-поступательное движение по линии движения поршня, кг/м ;

64.  =  +  + 2  – приведенные удельные массы, совершающие вращательное движение по окружности вращения кривошипа, кг/м ;   

65.  =   – приведенная к кривошипу (коренной шейке) удельная масса щеки коленвала, то есть отнесенная к радиусу кривошипа, кг/м ;

66.    – расстояние центра масс щеки от оси вращения кривошипа, м;

67.  = - угловая скорость вращения кривошипа (коленвала), рад/с;

68.  =  – номинальная частота вращения коленчатого вала, соответствующая максимальной мощности двигателя, мин ;

69. , , , ,   – индикаторные среднее давление, мощность, крутящий момент, КПД и удельный расход топлива;

70. , , , ,  – эффективные среднее давление, мощность, крутящий момент, КПД и удельный расход топлива;

71. … – характерные точки на индикаторных диаграммах.

    

Принятые при расчетах постоянные величины и размерности:

                            1) Eдиницы физических величин:

                                давление - [МПа], температура - [ К], плотность - [кг/м ]                           2) Параметры топлив:

                                    Состав бензина А - 76:

                                            массовая доля углерода -          C = 0,855;

                                            массовая доля водорода -         Н = 0,145;

                                            молекулярная масса -               = 120 кг/кмоль;                                                

                                            низшая теплота сгорания        = 44000 кДж/кг.

                                     Состав дизельного топлива ДЛ- 41- 0,2:

                                            массовая доля углерода -          C = 0,870;

                                            массовая доля водорода -         Н = 0,126;

                                            массовая доля кислорода -       О = 0,004;   

                                            молекулярная масса -               = 190 кг/кмоль;                                            

                                            низшая теплота сгорания        = 42000 кДж/кг.

                           3) Параметры атмосферы:

                                            давление окружающего воздуха    = 0,1 Мпа

                                            температура окружающего воздуха  = 298 К                                                

                           4) Охлаждение воздуха после компрессора    = 0 К