Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Расчеты двигателя внутреннего сгоранияСтр 1 из 5Следующая ⇒
Расчеты двигателя внутреннего сгорания
Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Двигатели, автомобили, тракторы» для студентов специальности 190205 Подъемно-транспортные строительные и дорожные машины и оборудование
Тверь 2010 УДК ББК Масленников Д.Г. Расчеты двигателя внутреннего сгорания Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Двигатели, автомобили, тракторы» для студентов специальности 190205 Подъемно-транспортные строительные и дорожные машины и оборудование.
Методические указания являются основным руководством по выполнению теплового и динамического расчётов двигателей внутреннего сгорания по дисциплине «Двигатели, автомобили, тракторы» студентами специальности «Подъемно-транспортные строительные и дорожные машины и оборудование».
Рассмотрены и рекомендованы к печати кафедрой «Строительные и дорожные машины и оборудование» (Протокол № 10 от 24 июля 2010 года).
/ Д.Г.Масленников. Тверь.ТГТУ,2010,30с.
Рецензент: доцент кафедры МАХП, к.т.н. Шелгунов В.В.
Библиографический список 1. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей//А.В. Николаенко. М.: Колос, 1984. 2. Расчет автомобильных и тракторных двигателей// А.И. Колчин, Е.П.Демидов. М.: Высшая школа, 2002. 3. Двигатели внутреннего сгорания/ под ред. В.Н. Луканина. М.: Высшая школа, 2005. 4. Теплотехника: учеб.для вузов/ под ред. В.Н.Луканина. М.: Высшая школа, 2000. 5. Техническая характеристика и описание конструкции заданного прототипа двигателя.
Тверской государственный технический университет,2010 1. Указания по оформлению курсовой работы
Курсовую работу оформляют в виде расчетно-пояснительной записки, выполненной на офисной бумаге формата А4 с соблюдением требований стандартов ЕСКД. Расчеты последовательно производят по данным методическим указаниям. В каждом разделе помещают комментарии, формулы, ссылки на литературные источники [ ], проставляют размерность. Диаграммы и схемы вычерчивают на миллиметровой бумаге от руки или с помощью компьютерной графики и подшивают в соответствующий раздел записки. Формат диаграмм может быть А4 или А3 в зависимости от их сложности и выбранного масштаба.
Тепловой расчет двигателя Двигатель внутреннего сгорания – тепловой поршневой двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно внутри цилиндра. При этом образуется рабочее тело, т.е. смесь газов, изменяющая свое состояние: температуру Т, давление р, объем V. Рабочее тело изменяет свое состояние периодически, совершая круговой рабочий цикл и отдавая механическую работу на вал двигателя. Рабочий цикл – комплекс последовательных процессов, периодически повторяющихся в каждом цилиндре: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Эти процессы называются тактами. У четырехтактного двигателя рабочий цикл, т. е. все четыре такта происходят за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала. Таким образом, за один рабочий цикл коленчатый вал поворачивается на угол φ = 7200 Тепловой расчёт позволяет установить принципиальные термодинамические зависимости рабочего цикла от условий его протекания. В свою очередь, параметры рабочего цикла являются основой для нахождения технических показателей – мощности, крутящего момента, расхода топлива и геометрических размеров двигателя - диаметра цилиндра, хода поршня и, соответственно, радиуса кривошипа, внешних габаритных размеров и массы. Для наглядности и удобства анализа рабочий цикл принято изображать в виде индикаторной диаграммы в координатах давление p – объём V (рис. 1,2). Для построения индикаторной диаграммы требуется определить законы протекания процессов, найти и отобразить характерные точки цикла: - т. r – return, возврат в начало нового цикла, расположена в ВМТ (в верхней мертвой точке); - т. а – конец впуска – начало сжатия, расположена в НМТ (в нижней мертвой точке); - т. с – конец сжатия – начало сгорания; - т. z – конец видимого сгорания – начало расширения; - т. в – конец расширения – начало выпуска.
В тепловом расчёте должны быть определены параметры состояния рабочего тела, соответствующие характерным точкам цикла, индикаторные и эффективные показатели двигателя, диаметр и ход поршня, построена индикаторная диаграмма двигателя. Тепловой расчет производится для режима номинальной мощности для дизеля, а для бензинового двигателя, работающего с ограничителем - для режима максимальной мощности. Последовательность выполнения теплового расчета:
· выбор и обоснование исходных данных к расчету; · определение параметров состояния рабочего тела; · определение индикаторных и эффективных показателей двигателя; · определение диаметра и хода поршня; · построение индикаторной диаграммы двигателя.
Рис.1. Индикаторная диаграмма четырехтактного бензинового двигателя
Рис.2. Индикаторная диаграмма четырехтактного дизельного двигателя с наддувом Подогрев свежего заряда Величина подогрева свежего заряда ΔТ зависит от расположения и конструкции впускного трубопровода, системы охлаждения двигателя и охлаждения впускного трубопровода, быстроходности двигателя, наддува и других факторов. В существующих конструкциях двигателей подогрев составляет: бензиновые двигатели ΔТ = 0…20 К дизели без наддува ΔТ = 10…30 К дизели с наддувом ΔТ = 0…30 К. Как правило, V – образные двигатели по сравнению с рядными имеют меньший подогрев заряда. Коэффициент избытка воздуха Коэффициент избытка воздуха - отношение действительного количества воздуха L, участвующего в процессе сгорания 1кг топлива, к теоретически необходимому количеству воздуха L 0 для полного сгорания топлива: . Смесь, характеризуемую α > 1 (количество воздуха больше необходимого для полного сгорания топлива) называют бедной (топливом); при α < 1 (количество воздуха меньше необходимого для полного сгорания топлива) смесь называют богатой. Практически полное сгорание топлива достигается только при α > 1. При α = 1 состав смеси называют стехиометрическим. Применяемое для расчета значение коэффициента избытка воздуха в основном определяется типом двигателя и способом смесеобразования и при номинальной мощности двигателя находится в пределах: · для дизелей с нераздельными камерами сгорания и объемным смесеобразованием α = 1,5…1,8; · для дизелей с камерой в поршне и обьемно-пеленочным смесеобразованием α = 1,4…1,6; · для дизелей с предкамерами α = 1,35…1,5; · для дизелей с вихревыми камерами α = 1,25…1,4; · для четырехтактных бензиновых двигателей α = 0,85…0,9; · для дизелей с наддувом α = 1,35…2,0; При этом, чем больше частота вращения вала двигателя и чем больше средняя скорость поршня, тем меньше может быть принято значение α для данного типа двигателя.
Топливо Для автомобильных и тракторных двигателей принимаются автомобильные бензины (ГОСТ 2084-77) и дизельные топлива (ГОСТ 305-82) (табл. 2) Таблица 2 Элементный состав и теплота сгорания топлива
Процесс сжатия (точка с) 1. Давление в конце сжатия МПа 2. Температура в конце сжатия К n 1 - показатель политропы сжатия Процесс сгорания (точка z) 1. Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива кмоль/кг (киломоль воздуха/кг топлива) или кг/кг (кг воздуха/кг топлива) где С, Н, О – массовые доли соответственно углерода, водорода и кислорода в элементном составе топлива; 0,21 – объемное содержание кислорода в 1кг воздуха. 2. Количество молей свежего заряда (горючей смеси): · для дизелей М1 = М, кмоль/кг; · для бензиновых двигателей М1 = М + 1/μ кмоль/кг где М = α ∙ L 0 , кг/кмоль – действительное количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива; μ = 110…120 кг/кмоль – молекулярная масса паров бензина. 3. Количество молей продуктов сгорания при α > 1 (сгорание в дизелях) кмоль/кг при α < 1 (сгорание в бензиновых двигателях) кмоль/кг 4. Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси. где β0 = М2 /М1 – коэффициент молекулярного изменения горючей смеси. Коэффициент β находится в пределах: · для дизелей β = 1,03…1,05; · для бензиновых двигателей β = 1,07…1,1. 5. Температура и давление в конце видимого сгорания. Температура в конце видимого сгорания Т z определяется из уравнения сгорания, которое различно для дизелей и бензиновых двигателей. В общем виде уравнения сгорания имеют вид: · для дизелей · для бензиновых двигателей где ξ – коэффициент использования тепла; Q н – теплота сгорания топлива низшая в кДж/кг; кДж/кг неполнота сгорания; μС vc и μС vz – средние мольные теплоемкости при постоянном объеме соответственно рабочей смеси и продуктов сгорания. Значения средних мольных теплоемкостей приближенно могут быть определены по выражениям: для рабочей смеси кДж/(кмоль·К) для продуктов сгорания в дизеле, при α ≥ 1 кДж/(кмоль·К) для продуктов сгорания в бензиновом двигателе, при α < 1 кДж/(кмоль·К) Подставив значения теплоемкостей, температуры в конце сжатия и соответствующих коэффициентов, уравнение сгорания должно быть приведено к виду квадратного уравнения: a Т z 2 + b Т z – c = 0, откуда Давление в конце видимого сгорания: · в бензиновых двигателях МПа Проверка: степень повышения давления - в бензиновых двигателях λ = 3,5…4,5.
· в дизелях р z рассчитывают, задаваясь степенью повышения давления из того же соотношения р z = λ ∙ рс Степень повышения давления λ составляет: · для дизелей с неразделенными камерами сгорания и объемным смесеобразованием λ =1,16…2,0; · для дизелей с камерами в поршне и объемно-пленочным и пленочным смесеобразованием λ =1,5…1,8; · для дизелей с разделенными камерами сгорания λ =1,4…1,7. 2.2.4. Процесс расширения (точка в) Степень предварительного расширения находится только для дизелей по выражению: Для выполненных конструкций дизелей ρ = 1,2…1,7. В результате процесса расширения происходит преобразование тепловой энергии топлива в механическую работу. Давление рв и температура Тв газов в конце расширения определяется по уравнениям политропного процесса: · в дизелях , МПа; , К где - степень последующего расширения · в бензиновых двигателях , МПа; , К Значения давления и температуры в характерных точках индикаторной диаграммы для автомобильных и тракторных двигателей при работе на полной нагрузке приведены в табл. 3.
Таблица 3. Значения давления и температуры в современных двигателях
Индикаторный КПД цикла где Q н теплота сгорания топлива низшая в (МДж/кг); - плотность заряда на впуске; l 0 – теоретически необходимое количество воздуха, кг. - для дизелей с надувом вместо подставляют .
2.3.4. Индикаторный удельный расход топлива. gi = 3600 / (Q н . η i), г/кВт . ч.
Значения индикаторных показателей автомобильных и тракторных двигателей при работе на полной нагрузке даны в табл.4. Таблица 4 Таблица 5
Бензиновые двигатели |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ГАЗ-52 | Ал.сплав | 627 | 11,8 | Сталь | 988 | 18,4 | 0,270 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ЗМЗ-53 | Ал.сплав | 722 | 10,8 | Сталь | 905 | 13,6 | 0,254 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ЗИЛ-130 | Ал.сплав | 1200 | 15,3 | Сталь | 1272 | 16,2 | 0,255 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ЗИЛ-375 | Ал.сплав | 1308 | 14,2 | Сталь | 1282 | 14,0 | 0,255 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Дизели | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ЯМЗ-236, 238 | Ал.сплав | 3524 | 26,8 | Сталь | 4335 | 32,6 | 0,263 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
СМД-14 | Ал.сплав | 3055 | 28,3 | Сталь | 4005 | 35,4 | 0,280 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
А-41, А-01М | Ал.сплав | 3524 | 26,8 | Сталь | 4335 | 32,6 | 0,263 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Д-50, Д-240 | Ал.сплав | 2369 | 25,0 | Сталь | 3018 | 31,6 | 0,240 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Д-108 | Ал.сплав | 5930 | 38,2 | Сталь | 9262 | 56,3 | 0,240 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Таблица 9.
Конструктивные массы деталей КШМ
Тип двигателя | Материал поршня | mп/Fn, г/см2 | Материал шатуна | mш/Fn, г/см2 | Материал коленч. вала | mк/Fn, г/см2 |
Бензиновый | Алюмин. сплав | 8…15 | Сталь | 10…20 | Стальной Чугунный с полыми шейками | 15…20 10…20 |
Автотратор-ные дизели | Алюмин. сплав | 25…40 15…30 | Сталь | 25…40 | Стальной с полыми шейками | 20…40 |
Тракторные дизели | Алюмин. сплав | 35…45 25…30 | Сталь | 30…50 | Чугунный с полыми шейками | 15…30 |
Расчеты двигателя внутреннего сгорания
|
Методические указания к курсовой работе
по дисциплине «Двигатели, автомобили, тракторы»
для студентов специальности 190205 Подъемно-транспортные строительные
и дорожные машины и оборудование
Тверь 2010
УДК
ББК
Масленников Д.Г. Расчеты двигателя внутреннего сгорания Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Двигатели, автомобили, тракторы» для студентов специальности 190205 Подъемно-транспортные строительные и дорожные машины и оборудование.
Методические указания являются основным руководством по выполнению теплового и динамического расчётов двигателей внутреннего сгорания по дисциплине «Двигатели, автомобили, тракторы» студентами специальности «Подъемно-транспортные строительные и дорожные машины и оборудование».
Рассмотрены и рекомендованы к печати кафедрой «Строительные и дорожные машины и оборудование» (Протокол № 10 от 24 июля 2010 года).
/ Д.Г.Масленников. Тверь.ТГТУ,2010,30с.
Рецензент: доцент кафедры МАХП, к.т.н. Шелгунов В.В.
Библиографический список
1. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей//А.В. Николаенко. М.: Колос, 1984.
2. Расчет автомобильных и тракторных двигателей// А.И. Колчин, Е.П.Демидов. М.: Высшая школа, 2002.
3. Двигатели внутреннего сгорания/ под ред. В.Н. Луканина.
М.: Высшая школа, 2005.
4. Теплотехника: учеб.для вузов/ под ред. В.Н.Луканина. М.: Высшая школа, 2000.
5. Техническая характеристика и описание конструкции заданного прототипа двигателя.
Тверской государственный технический университет,2010
1. Указания по оформлению курсовой работы
Курсовую работу оформляют в виде расчетно-пояснительной записки, выполненной на офисной бумаге формата А4 с соблюдением требований стандартов ЕСКД.
Расчеты последовательно производят по данным методическим указаниям. В каждом разделе помещают комментарии, формулы, ссылки на литературные источники [ ], проставляют размерность. Диаграммы и схемы вычерчивают на миллиметровой бумаге от руки или с помощью компьютерной графики и подшивают в соответствующий раздел записки. Формат диаграмм может быть А4 или А3 в зависимости от их сложности и выбранного масштаба.
Тепловой расчет двигателя
Двигатель внутреннего сгорания – тепловой поршневой двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно внутри цилиндра. При этом образуется рабочее тело, т.е. смесь газов, изменяющая свое состояние: температуру Т, давление р, объем V. Рабочее тело изменяет свое состояние периодически, совершая круговой рабочий цикл и отдавая механическую работу на вал двигателя.
Рабочий цикл – комплекс последовательных процессов, периодически повторяющихся в каждом цилиндре: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Эти процессы называются тактами. У четырехтактного двигателя рабочий цикл, т. е. все четыре такта происходят за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала. Таким образом, за один рабочий цикл коленчатый вал поворачивается на угол φ = 7200
Тепловой расчёт позволяет установить принципиальные термодинамические зависимости рабочего цикла от условий его протекания. В свою очередь, параметры рабочего цикла являются основой для нахождения технических показателей – мощности, крутящего момента, расхода топлива и геометрических размеров двигателя - диаметра цилиндра, хода поршня и, соответственно, радиуса кривошипа, внешних габаритных размеров и массы.
Для наглядности и удобства анализа рабочий цикл принято изображать в виде индикаторной диаграммы в координатах давление p – объём V (рис. 1,2). Для построения индикаторной диаграммы требуется определить законы протекания процессов, найти и отобразить характерные точки цикла:
- т. r – return, возврат в начало нового цикла, расположена в ВМТ (в верхней мертвой точке);
- т. а – конец впуска – начало сжатия, расположена в НМТ (в нижней мертвой точке);
- т. с – конец сжатия – начало сгорания;
- т. z – конец видимого сгорания – начало расширения;
- т. в – конец расширения – начало выпуска.
В тепловом расчёте должны быть определены параметры состояния рабочего тела, соответствующие характерным точкам цикла, индикаторные и эффективные показатели двигателя, диаметр и ход поршня, построена индикаторная диаграмма двигателя.
Тепловой расчет производится для режима номинальной мощности для дизеля, а для бензинового двигателя, работающего с ограничителем - для режима максимальной мощности. Последовательность выполнения теплового расчета:
· выбор и обоснование исходных данных к расчету;
· определение параметров состояния рабочего тела;
· определение индикаторных и эффективных показателей двигателя;
· определение диаметра и хода поршня;
· построение индикаторной диаграммы двигателя.
Рис.1. Индикаторная диаграмма четырехтактного бензинового двигателя
Рис.2. Индикаторная диаграмма четырехтактного дизельного
двигателя с наддувом
| Поделиться: |
Читайте также:
Последнее изменение этой страницы: 2021-11-27; просмотров: 51; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!
infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.222.193.207 (0.099 с.)