- •Задание на курсовую работу
- •1. Тепловой расчет и тепловой баланс дизеля
- •1.1 Исходные данные
- •1.2 Топливо
- •1.3 Параметры рабочего тела
- •1.4 Параметры окружающей среды и остаточные газы
- •1.5 Процесс впуска
- •1.6 Процесс сжатия
- •1.7 Процесс сгорания
- •1.8 Процессы расширения и выпуска
- •1.8.1 Давление и температура в конце процесса расширения
- •1.8.2 Проверка ранее принятой температуры остаточных газов
- •1.9 Индикаторные параметры рабочего цикла
- •1.10 Построение индикаторной диаграммы
- •2. Тепловой баланс
- •2.1 Построение внешней скоростной характеристики дизеля
- •4.2.2 Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма
- •4.2.3 Удельные и полные силы инерции
- •4.2.4 Удельные суммарные силы
- •4.2.5 Крутящие моменты
- •4.2.6 Силы, действующие на шатунную шейку коленчатого вала
- •4.3 Уравновешивание двигателя
- •4.4 Подбор маховика
- •5. Конструктивный расчет
- •5.1 Основные размеры проходных сечений в горловинах и клапанах
- •5.2 Основные размеры кулачков для впускных клапанов
- •5.3 Расчет клапанной пружины
- •5.4 Расчет распределительного вала
Задание на курсовую работу
Произведем расчет четырехтактного дизеля, предназначенного для грузового автомобиля. Прототипом рассчитываемого двигателя является ЯМЗ-236. Номинальная мощность двигателя Nе=132.4 кВт при частоте вращения коленчатого вала n=2100 об/мин. Двигатель шестицилиндровый, i=6 с V-образным расположением цилиндров. Степень сжатия =16,5.
1. Тепловой расчет и тепловой баланс дизеля
1.1 Исходные данные
Техническая характеристика двигателя прототипа ЯМЗ-236. Характеристику двигателя прототипа представим в виде таблицы.
Таблица 1.
1 |
Номинальная мощность |
Nе |
132.4 |
2 |
Частота вращения |
n |
2100 |
3 |
Диаметр цилиндра |
D |
130 |
4 |
Ход поршня |
S |
140 |
5 |
Отношение хода поршня к диаметру цилиндра |
S/D |
1.077 |
6 |
Литраж двигателя |
|
11.14 |
7 |
Степень сжатия |
|
16.5 |
8 |
Средняя скорость поршня |
|
9.8 |
9 |
Литровая мощность |
|
11.89 |
10 |
Максимальный крутящий момент |
|
667 |
11 |
Частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте |
|
1500 |
12 |
Среднее эффективное давление при номинальной мощности |
|
0.679 |
13 |
Среднее эффективное давление при максимальном крутящем моменте |
|
0.752 |
14 |
Минимальный удельный расход топлива |
|
238 |
1.2 Топливо
В соответствии с ГОСТ 305-82 для рассчитываемого двигателя принимаем дизельное топливо (для работы в летних условиях - марки Л и для работы в зимних условиях - марки З). Цетановое число топлива - не менее 45.
Средний элементный состав дизельного топлива:
С =0,870; Н =0,126; О= 0,004.
Низшая теплота сгорания топлива:
Ни=33,91С+125,60Н-10,89 (О-S) - 2,51 (9Н + W) =33,91·0,870 + 125,60·0,126-10,89·0,004-2,51·9·0,126=42,44 МДж/кг = 42440 кДж/кг.
1.3 Параметры рабочего тела
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива
L0= (С/12+Н/4-О/32) /0, 208= (0,87/12+0,126/4-0,004/32) /0, 208=0,500 кмоль возд/кг топл;
l0= (8С/3+8Н-О) /0,23= (8·0,87/3+8·0,126-0,004) /0,23=14,452 кг возд/кг топл.
Коэффициент избытка воздуха. Уменьшение коэффициента избытка воздуха α до возможных пределов уменьшает размеры цилиндра и, следовательно, повышает литровую мощность дизеля, но одновременно с этим значительно возрастает теплонапряженность двигателя, особенно деталей поршневой группы, увеличивается дымность выпускных газов. Лучшие образцы современных дизелей без наддува со струйным смесеобразованием устойчиво работают на номинальном режиме без существенного перегрева при α=1,4-1,5. В связи с этим можно принять: α =1,4 - для дизеля без наддува.
Количество свежего заряда:
при α =1,4 М = α L =1,4·0,5=0,7 кмоль св. зар/кг топл.; Количество отдельных компонентов продуктов сгорания
=C/12=0,87/12=0,0725 кмоль СО2/кг топл;
=Н/2=0,126/2=0,063 кмоль Н2О/кг топл.
При α =1,4 =0, 208 ( -1) L =0, 208· (1,4-1) ·0,5=0,0416 кмоль О /кг топл.;
=0,792αL0=0,792·1,4·0,5=0,5544 кмоль N2/кг топл;
Общее количество продуктов сгорания
= + + + .
При α =1,4 М2=0,0725+0,063+0,0416+0,5544=0,7315 кмоль пр. сг/кг топл.