Содержание
Введение……………………………………………………………………………4
1 Выбор исходных данных……………………………………………………….. 5
2 Тепловой расчет двигателя ……………………………………………………...5
3 Построение индикаторной диаграммы……..………………………………....11
4 Динамический расчет…………………………………………………………..13
5 Кинематический расчёт………………………………………………………...16
6 Уравновешивание двигателя…………………………………………………...17
Заключение…………………………………………………………..…………….20
Литература…………………………………………………………………………21
Введение
На наземном транспорте наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания. Эти двигатели отличаются от других типов компактностью, высокой экономичностью, долговечностью и применяются во всех отраслях народного хозяйства. В настоящее время особое внимание уделяется снижению токсичности выбрасываемых в атмосферу газов, вредных веществ и снижению уровня шума работы двигателей.
Успешное применение двигателей внутреннего сгорания , разработка опытных конструкций, повышение мощностных и экономических показателей стали возможны в значительной мере благодаря исследованиям и разработке теории рабочих процессов в двигателях.
1 Выбор исходных данных
Исходные данные:
- тип двигателя четырёхтактный, восьмицилиндровый, без наддува;
- частота вращения
коленчатого вала n=2100
мин
;
- степень сжатия
=17;
- эффективная
мощность
=138
кВт;
- коэффициент
избыточного воздуха
=1,3;
- вид топлива –
дизельное топливо «Л» ГОСТ 305-82, средний
элементарный состав: С=85,7%, Н=13,3%,О=1%.
Низшая расчётная теплота сгорания
топлива Q
=42625
кДж/кг.
2 Тепловой расчёт двигателя
Параметры рабочего тела.
Определяем теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива
кг,
или
кмоль,
=28,96
– для воздуха.
Определяем количество свежего заряда
кмоль;
кмоль.
Параметры окружающей среды и остаточные газы.
Принимаем атмосферные
условия:
=0,1
МПа,
=293
К.
Принимаем давление
надувочного воздуха
0,1
МПа
Определяем температуру воздуха за компрессором
293
К
Определяем давление и температуру остаточных газов
(1,05…1,25)
1,1·0,1=0,11
МПа.
Принимаем
800
К.
Процесс впуска.
Принимаем температуру
подогрева свежего заряда
=30°.
Определяем плотность заряда на впуске
1,19
кг/м³,
где
=287
Дж/кг*град – удельная газовая постоянная
для воздуха.
В соответствии со
скоростными режимами работы двигателя
и качеством обработки внутренней
поверхности принимаем коэффициент
2,5, скорость движения заряда
80
м/с.
Определяем потери давления на впуске в двигатель
0,0095
МПа.
Определяем давление в конце впуска
0,1-0,0095=0,0905
МПа.
Определяем коэффициент остаточных газов
Определяем температуру в конце впуска
К.
Определяем коэффициент наполнения
Процесс сжатия.
Определяем
показатель адиабаты сжатия
в функции
и
,
по номограмме,
=1,367.
Определяем
показатель политропы сжатия
в зависимости от
,
=1,368.
Определяем давление в конце сжатия
МПа.
Определяем температуру в конце сжатия
К.
Определяем среднюю молярную теплоёмкость заряда (воздуха) в конце сжатия (без учёта влияния остаточных газов)
21,83 КДж/(кмоль*град).
Определяем число молей остаточных газов
кмоль.
Определяем число молей газов в конце сжатия до сгорания
кмоль.
Процесс сгорания.
Определяем среднюю
молярную теплоёмкость продуктов сгорания
в дизеле при постоянном давлении, при
Определяем число молей после сгорания
кмоль.
Определяем расчетный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси
Принимаем коэффициент
использования теплоты
0,8.
Тогда количество
теплоты, передаваемое газом на участке
индикаторной
диаграммы при сгорании 1 кг топлива
определится как
кДж/кг.
Принимаем степень
повышения давления
2,2.
Температура в конце сгорания определится из уравнения сгорания
;
0,0027
-89173=0;
=2401,95
К.
Определяем давление в конце процесса сгорания
МПа.
Определяем степень предварительного расширения
1,196.
Процесс расширения.
Определяем степень последующего расширения
По номограмме определяем значение политропы расширения
=1,268;
1,268.
Определяем давление процесса расширения
0,332
МПа.
Определяем температуру процесса расширения
К.
Проверяем правильность ранее принятого значения температуры остаточных газов
К.
Индикаторные параметры рабочего цикла дизеля
Определяем средне индикаторное давление цикла для нескруглённой индикаторной диаграммы
МПа.
МПа.
Принимаем коэффициент
полноты индикаторной диаграммы
=0,92.
Определяем среде индикаторное давление цикла для скругленной индикаторной диаграммы
МПа.
Определяем индикаторное КПД
Определяем индикаторный удельный расход топлива
г/кВт*ч.
Эффективные показатели дизеля.
Принимаем
предварительно среднюю скорость
поршня
10
м/с для автомобильного дизеля.
Определяем средне давление механических потерь
МПа.
Определяем средне эффективное давление
0,663МПа.
Определяем механический КПД
Определяем эффективный КПД
Определяем эффективный удельный расход топлива
г/кВт*ч.
Основные размеры цилиндра и удельные параметры двигателя.
Исходя из величины эффективной мощности, частоты вращения коленчатого вала, среднего эффективного давления и числа цилиндров определяем объём одного цилиндра
л.
Выбираем значение
- для данного двигателя.
Определяем диаметр цилиндра
мм.
Принимаем диаметр цилиндра D=124 мм.
Определяем ход поршня
S=D·ρ=124·1=124 мм.
Принимаем ход поршня S=124 мм.
Определяем площадь поршня
см².
Определяем рабочий объём цилиндра
л.
Определяем среднюю скорость поршня
м/с.
Определяем значения расчётной эффективной мощности
кВт.
