1. Расчет мощностей и числа оборотов проектируемого двигателя

Определение номинальной мощности и числа оборотов проектируемого двигателя. Определение мощности двигателя для проектируемого автомобиля производится из условия его движения на прямой передаче с максимальной скоростью V_maxна ровном горизонтальном участке асфальтобетонного шоссе.

1. Мощность двигателя, соответствующая максимальной скорости автомобиля:

N_v = g  (G_a  f_v  V_max + kF  V³_max) / Ƞ , (1.1)

где Ƞ = 0,8 - КПД трансмиссии автомобиля;

G_a= 2620 – полный вес автомобиля, кг;

f_v = 0,021 – коэффициент сопротивления качению;

kF= 0,2 – фактор обтекаемости автомобиля, кг•с²/ м²;

V_max=26– максимальная скорость автомобиля, м/с.

g=9,81– ускорение свободного падения, м/с²

N_v= 9,81(26200,02126+0,226³) / 0,8 = 60645 Вт = 82 л.с.

2. Максимальная мощность двигателя:

N_{e max} = N_v / [(n_v / n_N) + (n_v / n_N)² - (n_v / n_N)³] , (1.2)

где (n_v/n_N) = 1,2 – отношение оборотов коленчатого вала двигателя приV_maxавтомобиля к числу оборотов приN_{e max}.

N_{e max} = 82/ [1,2 + 1,2² - 1,2³] = 90 л.с.

3. Число оборотов коленчатого вала двигателя, соответствующееV_max :

n_v = V_max  i_k  i_o / (0,377  r_k), (1.3)

где i_k= 1 – передаточное отношение коробки передач на прямой передаче;

i_o=5,125– передаточное отношение главной передачи;

r_k– кинематический радиус колеса (радиус качения),r_k= λr_c, (1.4)

где λ – коэффициент радиальной деформации шины, λ = 0,95;

r_c=0,38 – статистический радиус колеса, м.

5

n_v= 2615,125 / (0,377(0,950,38)) = 982 с^-1

2. Тепловой расчет

Тепловой расчет позволяет с достаточной степенью точности аналитическим путем определить основные параметры вновь проектируемого двигателя, а также проверить степень совершенства действительного цикла реально работающего двигателя.

Основные данные для расчета:

- количество цилиндров двигателя i= 4.

- диаметр цилиндра d= 9,2см.

- ход поршня S= 9,2 см.

- частота вращения = 4500 об/мин.

- среднее эффективное давление P_me= кПа.

- топливо – бензин

- температура атмосферного воздуха T_a= 295 К.

- атмосферное давление P_a= 104 кПа.

- относительная влажность воздуха φ_а= 40%

2.1 Расчет параметров и термодинамических характеристик влажного атмосферного воздуха.

Определяем давление насыщенных водяных паров при температуре атмосферного воздуха:

P_sw= 10^{7,97465-2227,3/Ta}(2.1)

P_sw= 10^{7,97465-2227,3/295}= 2,66 кПа

Парциальное давление водяных паров в атмосферном воздухе:

; (2.2)

6

Влагосодержание атмосферного воздуха:

, (2.3)

Молярная масса атмосферного воздуха:

ϻ_airw= 28,97 – 10,94, (2.4)

ϻ_airw= 28,97 – 10,94= 28,86 кг/моль.

Удельная газовая постоянная атмосферного воздуха:

R_airw=, (2.5)

R_airw== 0,288 кДж/(кгК).

Массовая доля водяных паров в атмосферном воздухе:

g_w=, (2.6)

g_w== 0,00635

Объемная доля водяных паров в атмосферном воздухе:

r_wa=, (2.7)

r_wa==0,0102

7

Для выполнения теплового расчета необходимо иметь уравнения зависимости температуры от следующих:

-удельной истинной изохорной теплоемкости сухого атмосферного воздуха

c_vairw = a₀ + a₁  T – a₂  T² , кДж/(кгК). (2.8)

-удельной внутренней энергии сухого воздуха

u_airw=b₀+b₁T–b₂T², кДж/кг. (2.9)

-удельной энтальпии сухого воздуха

h_airw=b₀+ (b₁+R_airw)T–b₂T², кДж/кг (2.10)

Находим коэффициенты в уравнении удельной теплоемкости:

a₀ = 0,616719  (1 – g_w) + 1,159452  g_w , (2.11)

a₀ = 0,616719  (1 – 0,00635) + 1,159452  0,00636=0,62 (2.12)

a₁ = [0,29411137  (1 – g_w) + 0,703105  g_w]  10^-3 , (2.13)

a₁= [0,29411137(1 – 0,00635) + 0,7031050,00635]10^-3= (2.14)

= 0,29710^-3

a₂= [0,5966074(1 –g_w) + 0,3076312g_w]10^-7, (2.15)

a₂= [0,5966074(1 – 0,00635) + 0,30763120,00635]10^-7= (2.16)

= 0,595 10^-7

Находим коэффициенты в уравнении удельной внутренней энергии:

b₀ = 3,888  (1 – g_w) + 35,3  g_w , (2.17)

b₀ = 3,888  (1 – 0,00635) + 35,3  0,00635= 4,087

b₁ = 0,667917  (1 – g_w) + 1,169352  g_w , (2.18)

b₁= 0,667917(1 – 0,00635) + 1,1693520,00635= 0,67

b₂= [0,878223(1 –g_w) + 3,287g_w]10^-4, (2.19)

b₂= [0,878223(1 – 0,00635) + 3,2870,00635]10^-4=

= 0,884 10^-4.

8