Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Тепловой расчет двигателя. 3

Содержание

1. Тепловой расчет двигателя 2 стр.

2.Киниматика КШМ 10 стр.

3.Построение индикаторной диаграммы 13 стр.

4. Динамика КШМ 15 стр

5.Список использованной литературы 27стр

Тип двигателя: 1.9TD (WV Passat) четырёхтактный, число цилиндров: 4, рядный, Дизель с турбонаддувом от турбо компрессора; Давление надувного воздуха

Частота вращения коленчатого вала n=4200 мин ;

Степень сжатия ε=22;

Эффективная мощность N_e=55 кВт;

Коэффициент избытка воздуха α=1,6;

Вид топлива – Дизельное топливо «л» ГОСТ 305-82. Средний элементарный состав и молекулярная масса: С=85,7%, Н=13,3%, О=1% . Низшая расчетная теплота сгорания топлива Q = 4250 кДж/кг. Расчёт ведём для условий сгорания 1 кг топлива:

Параметры рабочего тела.

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

l₀ = ∙( С + 8Н - О), кг

l₀ = ∙( 0,857 + 8*0,133-0,01) = 14,49 кг,

или L₀ = , кмоль.

L₀ = = 0,5 кмоль, = 28,96 – для воздуха.

Определяем количество свежего заряда

М₁ =α∙ L , кмоль (1.2)

М₁ =1,6∙0,5 =0,8 кмоль.

Определяем общее количество продуктов сгорания

М₂ = α∙ L₀+ + ,кмоль.

М₂ =1,6∙0,857++ 0,01/32=1,4 кмоль

Параметры окружающей среды и остаточные газы: Принемаем атмосферные условия: . Давление надувного воздуха

Принимаем показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре

Тогда температура воздуха за компресором (температура наддувного воздуха)

Давление и температура остаточных газов:

Принемаем Тr=700 К.

Процесс впуска. Принимаем температуру подогрева свежего заряда Плотность заряда на впуске:

Принемаем Тогда давление на впуске в двигатель:

Давление в конце впуска:

Мпа.

Коэфицент остаточных газов:

Температура в конце впуска:

=(354+10+0.019*800)/(1+0.019)=373.41

Коэффициент наполнения:

2*0.148-0.136)/((354+10)(22-1)0.17)=0.848

Процесс сжатия. С учётом характерных значений показателя политропы сжатия для заданных параметров двигателя принемаем

Давление в конце сжатия:

=9.58 Мпа

Температура в конце сжатия:

=373,41*1098.7 К

Средняя молярная теплоёмкость заряда (воздуха) в конце сжатия:

Число молей остаточных газов:

кмоль

Число молей газов в конце сжатия до сгорания:

кмоль

Процесс сгорания. Средняя молярная теплоёмкость продуктов сгорания в дизеле:

кДж/кмоль

Число молей газов после сгорания:

Расчётный коэффицент молекулярного изменения рабочей смеси:

0.85/0.817=1.04

Принемаем коэффицент использования теплоты . Тогда количество теплоты, передаваемый газом на участке при сгорании 1 кг топлива:

В дизеле с наддувом для ограничения максимального давления сгорания принемаем меньшее значение степени повышения давления, в дизеле без наддува

Температуру в конце сгорания определяют из уравнения сгорания:

)

Решаем уравнение относительно Т_Z и находим Т_Z=2117.5К.

Давление в конце сгорания

МПа

Мпа

Степень предварительного расширения:

Степень последующего расширения:

С учётом характерных значений показателя политропы расширения для заданных параметра двигателя принимаем Тогда

=0.42 Мпа

=1034.56K

Проверим правильность ранее принятой температуры остаточных газов ( )

Допустимое значение 5%. Расчет выполнен, верно, так как погрешность находится в допустимых значениях.

Индикаторные параметры рабочего цикла двигателя. Среднее индикаторное давление цикла для не скругленной индикаторный диаграммы:

=1,19 МПа

Действительное индикаторное давление:

где =0,92…0,95 - коэффициент полноты индикаторной диаграммы, принимаем =0,95;

МПа

Индикаторный КПД:

кг/

Индикаторный удельный расход топлива:

г/кВт час

Расчет эффективных показателей принимаем среднюю скорость поршня

м/с

Среднее давление механических потерь:

МПа

Среднее эффективное давление:

МПа

Механический КПД:

Эффективный КПД:

Удельный эффективный расход топлива:

г/кВт*ч

Определение литража двигателя:

Рабочий объем одного цилиндра:

Задаёмся . Тогда диаметр цилиндра:

Ход поршня:

Площадь поршня:

Fп=

Средняя скорость поршня:

Допустимое значение 5%. Расчет выполнен, верно, так как погрешность находится в допустимых значениях.

Эффективный крутящий момент:

Н м

Часовой расход топлива:

кг/час

Литровая мощность:

Удельная поршневая мощность:

Если принять массу сухого (не заправленного) двигателя с вспомогательным оборудованием по прототипу Volkswagen Passat 1.9 TD Gсух=140 кг, то литровая масса

И удельная масса

Кинематика КШМ

1 Перемещение поршня

где R – радиус кривошипа, R=/2=104,1/2=52,05 мм;

- отношение радиуса кривошипа к шатуну, =0,279;

угол поворота кривошипа от 0 до 360^0.

При =30^о м

2 Скорость поршня

где R – радиус кривошипа в метрах;

- угловая скорость.

при =30^о м/с

3 Ускорение поршня

где R – радиус кривошипа в метрах;

при =30^о

Аналогично определяем остальные значения и заносим в таблицу .

	Sп м	Wп м/с	Jп м/
0	0	0	12530,8
10	0,001009	4,514785	11590,6
20	0,003985	8,843186	10104,43
30	0,00878	12,81042	8184,755
40	0,015163	16,26382	5972,463
50	0,022832	19,08137	3622,63
60	0,031441	21,17746	1289,212
70	0,04062	22,5055	-889,59
80	0,050006	23,05724	-2803,64
90	0,059254	22,8592	-4379,54
100	0,068065	21,96659	-5584,64
110	0,07619	20,45574	-6426,27
120	0,083441	18,41583	-6946,16
130	0,089682	15,94096	-7211,06
140	0,094831	13,1234	-7300,78
150	0,098847	10,04878	-7295,17
160	0,101713	6,793428	-7261,68
170	0,103429	3,424132	-7245,26
180	0,104	0	-7261,68
190	0,103429	-3,42413	-7295,17
200	0,101713	-6,79343	-7300,78
210	0,098847	-10,0488	-7211,06
220	0,094831	-13,1234	-6946,16
230	0,089682	-15,941	-6426,27
240	0,083441	-18,4158	-5584,64
250	0,07619	-20,4557	-4379,54
260	0,068065	-21,9666	-2803,64
270	0,059254	-22,8592	-889,59
280	0,050006	-23,0572	1289,212
290	0,04062	-22,5055	3622,63
300	0,031441	-21,1775	5972,463
310	0,022832	-19,0814	8184,755
320	0,015163	-16,2638	10104,43
330	0,00878	-12,8104	11590,6
340	0,003985	-8,84319	12530,8
350	0,001009	-4,51479	12852,55
360	0	0	12852,55

Построение индикаторной диаграммы.

В соответствии с техническими данными дизеля принимаем: ; ;; =0,279.

В результате теплового расчета получены давления в характерных точках диаграммы: р_а=0,15 MПa; р_r=0,136 MПa; р_с= 9,58 МПа; р_z=13,037МПа;

Рb=0.42МПа; значения политроп сжатия и расширения: n1=1.35; n2=1,25; степень предварительного расширения 1,25; среднее индикаторное давление по не скруглённой индикаторной диаграмме p_i =1.67 MПa.

Для построения расчетной индикаторной диаграммы определяем относительную высоту камеры сгорания hc и hz:

Найдём безразмерное перемещение поршня при

где s перемещение поршня, r радиус кривошипа.

Найдём текущие значение абсолютного давления на участке сжатия, при =330

Рассчитаем значение степени последующего расширения, при γ=30°

=2.21

Найдём текущие значение абсолютного давления на участке расширения, при γ=30°

=15.3/2.7=5.66 МПа

			Политропа расширения			Политропа сжатия
					Pbx МПа	Ex=(2+hc)/(Sx+ hc)		Pcx МПа
0	0	0,095238	0,8	-	15,3	22,05263	65,11358	9,767037	360
10	0,019399	0,114637	0,962949	-	15,3	18,31315	50,66757	7,600135	350
20	0,076626	0,171864	1,443657	1,58245	9,687508	12,20679	29,303	4,395449	340
30	0,16885	0,264088	2,218338	2,707289	5,662491	7,94013	16,39711	2,459566	330
40	0,291594	0,386832	3,249389	4,362667	3,513906	5,419128	9,790495	1,468574	320
50	0,439074	0,534312	4,488228	6,532714	2,346651	3,922675	6,329015	0,949352	310
60	0,604625	0,699863	5,878855	9,154106	1,674658	2,994461	4,395722	0,659358	300
70	0,781161	0,876399	7,361763	12,12627	1,264197	2,391112	3,244217	0,486632	290
80	0,961645	1,056883	8,877829	15,3244	1,000365	1,98269	2,519382	0,377907	280
90	1,1395	1,234738	10,37181	18,61308	0,823615	1,697043	2,04214	0,306321	270
100	1,308942	1,40418	11,79512	21,85889	0,701317	1,492227	1,716632	0,257495	260
110	1,465202	1,56044	13,10771	24,94069	0,614658	1,342775	1,48869	0,223304	250
120	1,604625	1,699863	14,27886	27,75665	0,5523	1,232625	1,326239	0,198936	240
130	1,72465	1,819888	15,28707	30,22772	0,50715	1,151321	1,209525	0,181429	230
140	1,823682	1,91892	16,11895	32,29765	0,474648	1,091895	1,126015	0,168902	220
150	1,9009	1,996138	16,76758	33,93032	0,451808	1,049652	1,067606	0,160141	210
160	1,956011	2,051249	17,23051	35,1053	0,436686	1,021447	1,029062	0,154359	200
170	1,989014	2,084252	17,50774	35,81273	0,42806	1,005271	1,007123	0,151068	190
180	2	2,095238	17,60002	36,04884	0,425256	1	1	0,15	180

Динамика КШМ

Во время работы двигателя детали кривошипно-шатунного механизма подвергаются действию сил, которые представлены на рисунке .

Рисунок 2 Схема действующих сил в КШМ

Избыточное давление газов на поршень:

где - текущее давление газов, определяется с индикаторной диаграммы.

- атмосферное давление, МПа.

при =0^о МПа

Аналогично определяем остальные значения и заносим в таблицу .

Сила давления газов:

где D – диаметр цилиндра, м.

при =0^о кН

Аналогично определяем остальные значения и заносим в таблицу .

Сила инерции от возвратно-поступательных масс:

где j – ускорение поршня(таблица 6);

m_j – масса, совершающая возвратно-поступательное движение, сосредоточена в точке С (Рис 2)

m_П – масса поршня, m_П=1,598 кг.

кг

при =0^окН

Аналогично определяем остальные значения и заносим в таблицу .

Суммарная сила, действующая на поршень:

при =0^окН

Аналогично определяем остальные значения и заносим в таблицу .

Определяем нормальную силу:

при =0^о кН

Аналогично определяем остальные значения и заносим в таблицу .

Определяем силу, направленную по оси шатуна:

при =0^о кН

Аналогично определяем остальные значения и заносим в таблицу .

Определяем радиальную силу, действующую в коренной шейки:

кН

где - угол отклонение шатуна, ;

Аналогично определяем остальные значения и заносим в таблицу .

Определяем тангенциальную силу, направленную по касательной к окружности радиуса кривошипа:

кН

Аналогично определяем остальные значения и заносим в таблицу 7.

Определяем результирующую силу, действующую в шатунной шейке коленчатого вала:

кН

Аналогично определяем остальные значения и заносим в таблицу .

	Рг	Pизб	Рг (кН)	Pj	P	K
0	15,3	15,2	0,141764	-29447,4	-4174,58	-4174,58
10	15,3	15,2	0,141764	-27237,9	-3861,36	-3908,88
20	9,687508	9,587508	0,089419	-23745,4	-2123,28	-2175,99
30	5,662491	5,562491	0,051879	-19234,2	-997,851	-1035,23
40	3,513906	3,413906	0,03184	-14035,3	-446,885	-469,275
50	2,346651	2,246651	0,020954	-8513,18	-178,382	-189,557
60	1,674658	1,574658	0,014686	-3029,65	-44,494	-47,8301
70	1,264197	1,164197	0,010858	2090,536	22,69901	24,67321
80	1,000365	0,900365	0,008397	6588,564	55,32638	60,7761
90	0,823615	0,723615	0,006749	10291,91	69,45861	77,0599
100	0,701317	0,601317	0,005608	13123,91	73,60193	82,40835
110	0,614658	0,514658	0,0048	15101,74	72,48844	81,84049
120	0,5523	0,4523	0,004218	16323,47	68,85919	78,32122
130	0,50715	0,40715	0,003797	16945,99	64,3494	73,66255
140	0,474648	0,374648	0,003494	17156,84	59,94914	68,99327
150	0,451808	0,351808	0,003281	17143,64	56,25119	65,01123
160	0,436686	0,336686	0,00314	17064,94	53,58617	62,1203
170	0,42806	0,32806	0,00306	17026,36	52,09521	60,5033
180	0,4256	0,3256	0,003037	17064,94	51,82171	60,22279
190	0,151068	0,051068	0,000476	17143,64	8,165417	9,483304
200	0,154359	0,054359	0,000507	17156,84	8,698296	10,08359
210	0,160141	0,060141	0,000561	16945,99	9,50516	10,98541
220	0,168902	0,068902	0,000643	16323,47	10,48984	12,07237
230	0,181429	0,081429	0,000759	15101,74	11,46906	13,12895
240	0,198936	0,098936	0,000923	13123,91	12,10987	13,77391
250	0,223304	0,123304	0,00115	10291,91	11,83571	13,36269
260	0,257495	0,157495	0,001469	6588,564	9,677866	10,83582
270	0,306321	0,206321	0,001924	2090,536	4,022756	4,462992
280	0,377907	0,277907	0,002592	-3029,65	-7,85262	-8,62611
290	0,486632	0,386632	0,003606	-8513,18	-30,6982	-33,3681
300	0,659358	0,559358	0,005217	-14035,3	-73,2207	-78,7108
310	0,949352	0,849352	0,007922	-19234,2	-152,365	-161,91
320	1,468574	1,368574	0,012764	-23745,4	-303,089	-318,275
330	2,459566	2,359566	0,022007	-27237,9	-599,416	-621,869
340	4,395449	4,295449	0,040062	-29447,4	-1179,72	-1209
350	7,600135	7,500135	0,069951	-30203,5	-2112,75	-2138,76
360	9,767037	9,667037	0,09016	-30203,5	-2723,16	-2723,16
370	15,3	15,2	0,141764	-29447,4	-4174,58	-4124,44
380	15,3	15,2	0,141764	-27237,9	-3861,36	-3770,03
390	9,687508	9,587508	0,089419	-23745,4	-2123,28	-2049,29
400	5,662491	5,562491	0,051879	-19234,2	-997,851	-952,409
410	3,513906	3,413906	0,03184	-14035,3	-446,885	-422,005
420	2,346651	2,246651	0,020954	-8513,18	-178,382	-166,751
430	1,674658	1,574658	0,014686	-3029,65	-44,494	-41,1976
440	1,264197	1,164197	0,010858	2090,536	22,69901	20,83111
450	1,000365	0,900365	0,008397	6588,564	55,32638	50,3589
460	0,823615	0,723615	0,006749	10291,91	69,45861	62,75266
470	0,701317	0,601317	0,005608	13123,91	73,60193	66,05384
480	0,614658	0,514658	0,0048	15101,74	72,48844	64,67502
490	0,5523	0,4523	0,004218	16323,47	68,85919	61,13047
500	0,50715	0,40715	0,003797	16945,99	64,3494	56,89164
510	0,474648	0,374648	0,003494	17156,84	59,94914	52,83042
520	0,451808	0,351808	0,003281	17143,64	56,25119	49,45678
530	0,436686	0,336686	0,00314	17064,94	53,58617	47,04795
540	0,42806	0,32806	0,00306	17026,36	52,09521	45,71761
550	0,4256	0,3256	0,003037	17064,94	51,82171	45,49878
560	0,151068	0,051068	0,000476	17143,64	8,165417	7,179142
570	0,154359	0,054359	0,000507	17156,84	8,698296	7,665408
580	0,160141	0,060141	0,000561	16945,99	9,50516	8,403561
590	0,168902	0,068902	0,000643	16323,47	10,48984	9,312464
600	0,181429	0,081429	0,000759	15101,74	11,46906	10,23283
610	0,198936	0,098936	0,000923	13123,91	12,10987	10,86797
620	0,223304	0,123304	0,00115	10291,91	11,83571	10,69302
630	0,257495	0,157495	0,001469	6588,564	9,677866	8,80894
640	0,306321	0,206321	0,001924	2090,536	4,022756	3,691724
650	0,377907	0,277907	0,002592	-3029,65	-7,85262	-7,27085
660	0,486632	0,386632	0,003606	-8513,18	-30,6982	-28,6966
670	0,659358	0,559358	0,005217	-14035,3	-73,2207	-69,1443
680	0,949352	0,849352	0,007922	-19234,2	-152,365	-145,426
690	1,468574	1,368574	0,012764	-23745,4	-303,089	-292,528
700	2,459566	2,359566	0,022007	-27237,9	-599,416	-585,239
710	4,395449	4,295449	0,040062	-29447,4	-1179,72	-1165,55
720	7,600135	7,500135	0,069951	-30203,5	-2112,75	-2112,75

	N	T kh	Z kh	J		K
0	0	0	-4,17458	12530,8	0	4,174582
10	-189,377	-0,86447	-3,81209	11590,6	2,776944	3,908882
20	-207,641	-0,93596	-1,96442	10104,43	5,475702	2,175995
30	-144,414	-0,63762	-0,81556	8184,755	8,018914	1,035228
40	-84,1587	-0,36122	-0,29956	5972,463	10,33119	0,469275
50	-40,5133	-0,1679	-0,08799	3622,63	12,34082	0,189557
60	-11,5568	-0,04597	-0,0132	1289,212	13,98224	0,04783
70	6,468681	0,024587	0,002065	-889,59	15,19911	0,024673
80	16,69892	0,060449	-0,0063	-2803,64	15,94779	0,060776
90	21,49971	0,074	-0,0215	-4379,54	16,20053	0,07706
100	22,64263	0,074101	-0,03606	-5584,64	15,94779	0,082408
110	21,45647	0,066876	-0,04717	-6426,27	15,19911	0,08184
120	18,92406	0,056356	-0,05439	-6946,16	13,98224	0,078321
130	15,74363	0,045005	-0,05832	-7211,06	12,34082	0,073663
140	12,3731	0,034151	-0,05995	-7300,78	10,33119	0,068993
150	9,069067	0,024334	-0,06029	-7295,17	8,018914	0,065011
160	5,927744	0,015579	-0,06014	-7261,68	5,475702	0,06212
170	2,931255	0,007607	-0,06002	-7245,26	2,776944	0,060503
180	0	0	-0,06022	-7261,68	0	0,060223
190	-0,45945	-0,00119	-0,00941	-7295,17	-2,77694	0,009483
200	-0,96221	-0,00253	-0,00976	-7300,78	-5,4757	0,010084
210	-1,53246	-0,00411	-0,01019	-7211,06	-8,01891	0,010985
220	-2,16503	-0,00598	-0,01049	-6946,16	-10,3312	0,012072
230	-2,806	-0,00802	-0,01039	-6426,27	-12,3408	0,013129
240	-3,32807	-0,00991	-0,00957	-5584,64	-13,9822	0,013774
250	-3,50335	-0,01092	-0,0077	-4379,54	-15,1991	0,013363
260	-2,97726	-0,00974	-0,00474	-2803,64	-15,9478	0,010836
270	-1,24517	-0,00429	-0,00125	-889,59	-16,2005	0,004463
280	2,370123	0,00858	0,000894	1289,212	-15,9478	0,008626
290	8,748258	0,033251	-0,00279	3622,63	-15,1991	0,033368
300	19,0182	0,075655	-0,02172	5972,463	-13,9822	0,078711
310	34,60445	0,143408	-0,07516	8184,755	-12,3408	0,16191
320	57,07868	0,244991	-0,20317	10104,43	-10,3312	0,318275
330	86,75072	0,383023	-0,48991	11590,6	-8,01891	0,621869
340	115,3676	0,520027	-1,09145	12530,8	-5,4757	1,209004
350	103,6182	0,472999	-2,0858	12852,55	-2,77694	2,138757
360	0	0	-2,72316	12852,55	0	2,72316
370	-199,82	-0,91214	-4,02231	12530,8	2,776944	4,124436
380	-359,75	-1,6216	-3,40346	11590,6	5,475702	3,770032
390	-285,876	-1,2622	-1,61445	10104,43	8,018914	2,049293
400	-170,803	-0,73311	-0,60797	8184,755	10,33119	0,952409
410	-90,1937	-0,37378	-0,1959	5972,463	12,34082	0,422005
420	-40,2905	-0,16028	-0,04601	3622,63	13,98224	0,166751
430	-10,8009	-0,04105	-0,00345	1289,212	15,19911	0,041198
440	5,723585	0,020719	-0,00216	-889,59	15,94779	0,020831
450	14,05013	0,048359	-0,01405	-2803,64	16,20053	0,050359
460	17,24201	0,056427	-0,02746	-4379,54	15,94779	0,062753
470	17,31762	0,053976	-0,03807	-5584,64	15,19911	0,066054
480	15,62685	0,046537	-0,04491	-6426,27	13,98224	0,064675
490	13,06519	0,037348	-0,04839	-6946,16	12,34082	0,06113
500	10,20282	0,028161	-0,04943	-7211,06	10,33119	0,056892
510	7,369844	0,019774	-0,04899	-7300,78	8,018914	0,05283
520	4,719345	0,012403	-0,04788	-7295,17	5,475702	0,049457
530	2,279372	0,005915	-0,04667	-7261,68	2,776944	0,047048
540	0	0	-0,04572	-7245,26	0	0,045718
550	-2,20432	-0,00572	-0,04514	-7261,68	-2,77694	0,045499
560	-0,68506	-0,0018	-0,00695	-7295,17	-5,4757	0,007179
570	-1,06932	-0,00287	-0,00711	-7300,78	-8,01891	0,007665
580	-1,50708	-0,00416	-0,0073	-7211,06	-10,3312	0,008404
590	-1,99032	-0,00569	-0,00737	-6946,16	-12,3408	0,009312
600	-2,47247	-0,00736	-0,00711	-6426,27	-13,9822	0,010233
610	-2,8493	-0,00888	-0,00626	-5584,64	-15,1991	0,010868
620	-2,93803	-0,00962	-0,00468	-4379,54	-15,9478	0,010693
630	-2,45769	-0,00846	-0,00246	-2803,64	-16,2005	0,008809
640	-1,01434	-0,00367	-0,00038	-889,59	-15,9478	0,003692
650	1,90623	0,007245	-0,00061	1289,212	-15,1991	0,007271
660	6,933705	0,027582	-0,00792	3622,63	-13,9822	0,028697
670	14,77797	0,061243	-0,0321	5972,463	-12,3408	0,069144
680	26,08038	0,111941	-0,09283	8184,755	-10,3312	0,145426
690	40,80759	0,180174	-0,23046	10104,43	-8,01891	0,292528
700	55,84567	0,251728	-0,52834	11590,6	-5,4757	0,585239
710	56,46821	0,257768	-1,13669	12530,8	-2,77694	1,165547
720	0	0	-2,11275	12852,55	0	2,112754

Список литературы

Ефимов М. А., Забелин В. Н. Методическое указание к выполнению курсовой работы по дисциплине « Тракторы и автомобили» для студентов специальности « Механизация сельскохозяйственного производства». Орел, 1988 г.
Ефимов М. А., Акимочкин А. В. «Курсовое проектирование по тракторам и автомобилям» Орел 2008.
Николаенко А. В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей. М., Колос, 1992 г.

Тепловой расчет двигателя. 3 📙 Реферат → 🆔 277866