- •Ефимов м. А. Акимочкин а. В. Курсовое проектирование по тракторам и автомобилям
- •1 Тепловой расчёт двигателя
- •1.1 Исходные данные для расчёта
- •1.2 Параметры рабочего тела
- •1.2.2 Количество свежего заряда
- •1.2.3 Количество отдельных компонентов продуктов сгорания
- •1.2.4 Общее количество продуктов сгорания
- •1.3 Расчёт впуска
- •1.3.1 Давление воздуха на впуске
- •1.3.2 Температура воздуха на впуске
- •1.3.3 Плотность заряда на впуске
- •1.3.5 Коэффициент остаточных газов
- •1.3.6 Температура в конце впуска
- •1.3.7 Коэффициент наполнения
- •1.4 Расчёт сжатия
- •1.4.1 Показатель политропы сжатия
- •1.4.2 Давление в конце сжатия
- •1.4.3 Температура в конце сжатия
- •1.4.4 Средняя молярная теплоёмкость заряда в конце сжатия без учёта влияния остаточных газов
- •1.4.5 Число киломолей остаточных газов
- •1.4.6 Число киломолей газов в конце сжатия до сгорания
- •1.5 Расчёт сгорания
- •1.5.1 Средняя молярная теплоёмкость продуктов сгорания при постоянном объёме.
- •1.5.2 Средняя молярная теплоёмкость продуктов сгорания при постоянном давлении (для дизельных двигателей)
- •1.5.3 Число киломолей газов после сгорания
- •1.5.4 Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси
- •1.5.5 Количество теплоты, передаваемое газам при сгорании одного килограмма топлива
- •1,5.6 Максимальная температура сгорания
- •1.5.7 Максимальное давление сгорания
- •1.6.4 Давление в конце расширения
- •1.6.5 Температура в конце расширения
- •1.7 Выпуск
- •1.7.1 Расчётное значение температуры остаточных газов.
- •1.7.2 Проверка ранее принятых параметров процесса выпуска
- •1.8 Расчёт и построение индикаторной диаграммы
- •1.8.1 Выбор масштаба и расположение характерных точек на диаграмме
- •1.8.2 Построение линии сжатия и линии расширения
- •1.9 Расчёт индикаторных показателей
- •1.9.1 Теоретическое среднее индикаторное давление
- •1.9.3 Рабочий объём одного цилиндра
- •1.9.4 Индикаторная мощность
- •1.9.5 Индикаторный коэффициент полезного действия (кпд)
- •1.9.6 Индикаторный удельный расход топлива
- •1.10 Расчёт эффективных показателей
- •1.10.1 Средняя скорость поршня
- •1.10.2 Давление механических потерь
- •1.10.3 Мощность механических потерь
- •1.10.4 Среднее эффективное давление
- •1.10.5 Механический кпд
- •1.10.6 Эффективная мощность
- •1.10.7 Эффективный кпд
- •1.10.8 Эффективный удельный расход топлива
- •2 Расчёт и построение характеристик двигателя
- •2.1 Расчёт и построение характеристики двигатели в функции от частоты вращения коленчатого вала
- •2.1.1 Определение максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу
- •2.1.2 Определение текущих значений эффективной мощности.
- •2.1.3 Определение текущих значений эффективного
- •2.1.4 Определение текущих значений эффективного удельного расхода топлива
- •2.1.5 Определение текущих значений часового расхода топлива
- •2.2 Построение характеристик в функции от эффективной мощности и крутящего момента двигателя
- •3 Тепловой баланс двигателя
- •4 Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма
- •4.1 Расчёт перемещения поршня
- •4.2 Расчёт скорости поршня
- •4.3 Расчёт ускорения поршня
- •5 Динамический расчет двигателя
- •5.1. Определение сил, действующих вдоль оси цилиндра на поршневой палец
1 Тепловой расчёт двигателя
1.1 Исходные данные для расчёта
В зависимости от поставленных целей и задач курсовой работы исходные данные либо выдаются преподавателем (при проектировании нового двигателя), либо выбираются студентом самостоятельно по двигателю-прототипу (при проверочном расчёте двигателя).
Общепринятыми исходными данными являются:
• давление окружающей среды
• дизельное топливо марки «Л» (ГОСТ 305-82); низшая удельная теплота сгорания топлива =42500 кДж/кг; средний элементарный состав: С = 0,857; Н = 0,133; О = 0,01,
где С, Н, О - массовые доли в 1 кг топлива;
• бензин АИ-93 (ГОСТ 2084-77); низшая удельная теплота сгорания топлива =43930 кДж/кг; средний элементарный состав: С = 0,855; Н=0,145.
1.2 Параметры рабочего тела
1.2.1 Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного килограмма топлива
Теоретически необходимым называется количество воздуха /о, кг, достаточное для полного сгорания 1 кг топлива. Оно зависит от элементарного состава топлива и рассчитывается по стехиометрическим отношениям:
(1.1)
При делении /о на среднюю молярную массу воздуха /л теоретически необходимое количество Lo, выразится в киломолях
(1,2)
где масса I кмоля воздуха ( =218,96 кг/кмоль.).
1.2.2 Количество свежего заряда
В цилиндр карбюраторного двигателя поступает свежий заряд, состоящий из воздуха и топлива, называемый горючей смесью.
В дизельном двигателе топливовоздушная смесь приготавливается в камере сгорания при впрыскивании топлива.
Число киломолей горючей смеси Mi, кмоль, определяется по формуле:
(1.3)
где а - коэффициент избытка воздуха;
-молекулярная масса паров топлива (для автомобильных бензинов находится в пределах от 110 до 120 кг/кмоль, для дизельных топлив – от 180 до 200 кг/кмоль.)
Отношение действительного количества воздуха участвующего в сгорании одного килограмма топлива, к теоретически необходимому , называется коэффициентом избытка воздуха и обозначается .
(1,4)
Коэффициент избытка воздуха влияет на количество выделяемой теплоты и состав продуктов сгорания. Величина зависит от процессов смесеобразования и режимов работы двигателя. Ориентировочные значения а на номинальном режиме работы двигателя находятся в следующих пределах [2]:
• для карбюраторных двигателей - от 0,75 до 0,95;
• для дизелей с неразделёнными камерами сгорания и объёмным смесеобразованием - от 1,5 до 1,8;
• для дизелей с плёночным смесеобразованием - от J, 45 до
1,55;
• для вихревых и предкамерных дизелей - от 1,25 до 1,45;
• для дизелей с наддувом - от 1,35 до 2.
1.2.3 Количество отдельных компонентов продуктов сгорания
Сгорание в дизелях происходит при 1 на всех режимах работы [I]
На основе расчёта реакций сгорания находим число кмолей углекислого газа и водяного пара, образовавшихся при сгорании 1 кг топлива по формулам [2].
Количество углекислого газа , кмоль:
(1,5)
Количество водяного пара , кмоль:
(1,6)
В расчётах принимают, что при сгорании атмосферный азот не вступает в реакцию с кислородом и его содержание равно числу кмолей в воздухе, которое определяется по формуле [2].
(1,7)
-количество азота. кмоль.
Разность между кислородом воздуха, участвующею в сгорании, и теоретически необходимым для сгорания 1 кг топлива даёт избыточный кислород [2]:
, (1.8)
где - количество кислорода, кмоль.
В карбюраторных двигателях сгорание происходит при а ≤1, т. е. богатой смеси.
При сгорании богатой смеси из-за недостатка кислорода углерод и водород сгорают не полностью и в продуктах сгорания содержится СО и
Неполнотой сгорания водорода обычно пренебрегают, тогда
, (1.9)
где Мсо - количество углекислого газа, кмоль.
Количество , , , определяется по формулам (1.5. 1.6 и 1.7).