Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Результат поиска
Наименование:
курсовая работа Тепловой расчет двигателя
Информация:
Тип работы: курсовая работа.
Добавлен: 26.04.2013.
Год: 2012.
Страниц: 18.
Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%
Описание (план):
1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ
В основу теплового
расчета двигателей внутреннего
сгорания положено определение значений
основных параметров цикла - впуска, сжатия,
сгорания, расширения и выпуска с последующим определением
индикаторных и эффективных показателей,
коэффициентов полезного действия,
мощностных и экономических показателей.
Обычно, тепловой расчет выполняется для
режима работы двигателя, соответствующего
максимальной мощности и номинальной частоте
вращения. В курсовом проекте (курсовой
работе) проводится параллельный расчет
для различных природно-климатическ х
условий с целью выявления их влияния
на технико-экономически показатели
работы двигателя.
1.1. Параметры рабочего
цикла
Теоретически
необходимое количество воздуха
для сгорания одного килограмма жидкого
топлива:
где С,Н,0 - массовые
доли углерода, водорода и кислорода в
топливе (табл. 1.1.).
Таблица
1.1.
При расчете в
к.моль на кг
где ?в= 29 молекулярная
масса воздуха.
Количество
свежего заряда;
?т =115 кг/к
моль - молярная масса топлива.
где ? - коэффициент избытка
воздуха.
Количество
продуктов сгорания:
1.2. Расчет параметров
впуска
При расчете
параметров впуска, сжатия, сгорания и
расширения в качестве параметров считать
давление, температуру и объем
с индексами в нижней части, обозначающими
соответствующие точки индикаторной
диаграммы.
Давление
в конце впуска Ра:
В зимнее
время
В летнее
время
где Ро
- атмосферное давление, МПа;
?Ра
- потери давления во впускной системе,
МПа.
Потери
давления во впускной системе можно
рассчитать по эмпирической формуле: ,
В зимнее
время
В летнее
время
где А -
коэффициент, учитывающий радиус кривошипа,
диаметр поршня, длину шатуна, площадь наименьшего сечения
впускной системы, коэффициент сопротивления
впускной системы, коэффициент затухания
скорости движения заряда.
По опытным
данным, в современных автомобильных
двигателях на номинальном режиме А=5,4...8,5;
n - частота
вращения коленчатого вала, об/мин;
?о
- плотность заряда на впуске, кг/м3.
В зимнее
время
В летнее
время
где Rb
= 287Дж/кгК - газовая постоянная воздуха;
То
- температура окружающего воздуха.
Давление в конце
впуска:
Ра=(0,8...0,95)Ро
Коэффициент
наполнения:
В зимнее
время
В летнее
время
где ? -
степень сжатия;
Рr
- давление остаточных газов, при расчете
принимаем
Рr
=(1,05...1,25) Ро;
То'
- температура свежего заряда
с учетом подогрева в
впускном трубопроводе;
В зимнее
время
К
В летнее
время
К
?T = 0...20K
?v = 0,75...0,85
Температура в конце
впуска:
В зимнее
время
В летнее
время
где Тr - температура
остаточных газов;
Тr = 900...1100К
При выборе Тr
следует учитывать, что с увеличением
степени сжатия и обогащением рабочей
смеси температура остаточных газов уменьшается,
а с увеличением частоты вращения возрастает.
Та = 320...380 К
Коэффициент остаточных
газов:
В зимнее
время
В летнее
время
у = 0,05...0,10
1.3. Расчет параметров сжатия
Средний
показатель политропы сжатия
n1 можно определить по
эмпирической формуле:
где n - частота
вращения коленчатого вала.
Давление
в конце такта сжатия:
Рс= 0,9...2,0 МПа
Температура в конце
сжатия:
Тс=
600...900 К РАСЧИТАННО!!!
1.4.
Расчет параметров сгорания
Расчет производится
на основе уравнения сгорания.
где Hu- низшая
теплотворная способность топлива (табл.1.1).
?Нu - потеря тепла
в связи с неполнотой сгорания жидкого
топлива при а<1(кДж/кг);
? - коэффициент использования
тепла. Его принимают равным: 0,85...0,95
? - расчетный коэффициент
молекулярного изменения.
где -число молей остаточных
газов;
Cvc и Cvz
- соответственно средняя молярная теплоемкость
свежего заряда в конце сжатия и продуктов
сгорания.
После подстановки
теплоемкостей и всех известных
величин в уравнение сгорания,
получаем квадратное уравнение относительно
Tz. Решение этого уравнения дает
два корня, один из которых определяет
температуру в конце сгорания, другой
не имеет физического смысла.
Tz = 2200...2800 К
Давление в конце
сгорания у
Pz = 3...5 МПа;
Для бензиновых двигателей
степень повышения давления
1.5. Расчет
параметров расширения
Давление в конце процесса
расширения:
где n2 - средний показатель
политропы расширения.
n2=1,23...1,30;.
Рв = 0,35...0,60
Температура Тв в конце
расширения
Тв = 1200... 1700 К;
После расчета процессов
цикла необходимо проверить правильность
ранее принятой температуры остаточных
газов Тr:
Если ошибка превышает 2%,
то необходимо повторить расчет с
уточненным значением TV.
1.6. Расчет
индикаторных показателей цикла
Теоретическое среднее индикаторное
давление для карбюраторных двигателей:
*- е -i[«2-ia s»>-^
Й1-1(1 е.^) а у дизельных двигателей:
Действительное среднее
индикаторное давление для
округлой индикаторной диаграммы:
Pi = Pi'V,
где п - коэффициент полноты
индикаторной диаграммы.
Он принимается равным:
0,94...0,97 - карбюраторные двигатели;
0,92...0,95 - дизели. Pj = 0,8...1,2 МПа -карбюраторные
двигатели; Pj = 0,6...1,1 МПа - дизели.
Индикаторный КПД для
двигателей определяется по формуле:
Ъ.Ъ\ЪМсТе(? -1)3
*" Ж ,
где Tij = 0,28...0,38 - карбюраторные
двигатели; Гц =0,42...0,52 - дизели.
Индикаторный удельный расход
топлива;
д!=36*105/НиЛ1/ г/кВт*ч.
У карбюраторных двигателей
gi = 235...290 г/кВт*ч; у дизелей gi = 175...220 г/кВт*ч.
1.7. Расчет эффективных
показателей цикла
Среднее давление механических
потерь Рм определяется по эмпирическим
формулам с учетом средней скорости поршня
Vcp.
Vcp = Sn/30 м/с, где S - ход поршня,
м;n - частота вращения коленчатого вала,
мин"1.
Для карбюраторного двигателя:
S/D<1 Рм = 0,034+0,0113Vcp;
S/D>1 PM = 0,049+0,0152Vcp,
где S/D - отношение хода поршня
к его диаметру.
Дизельные двигатели с
неразделенными камерами сгорания имеют
Рм:
Рм = 0,089+0,0118 Vcp, с разделенными
камерами сгорания:
Рм = 0,089+0,0135 Vcp. Среднее эффективное
давление:
Ре =Р| - Р„ МПа
Для карбюраторных двигателей
Ре = 0,5...1,1 МПа; для дизелей Ре =0,55...0,85
МПа. Механический КПД определяем по
соотношению
Пм = Pe/Pi.
Для карбюраторных двигателей
tim = 0,7...0,9, для дизелей цм = 0,7...0,82. Эффективный
КПД будет равен
Для карбюраторных двигателей
г|е = 0,21...0,31,
для дизелей це = 0,31...0,42.
Удельный эффективный
расход топлива;
де=Зб*Ю5/НилеГ/кВт*
Для карбюраторных двигателей
де= ЗОО...325г/кВт*ч, для дизелей де = 270...230
г/кВт*ч. Эффективная мощность
Ne=P,nVhi/30T кВт,
где Vh - рабочий объем цилиндра,
л;
i - число цилиндров;
т - коэффициент тактности;
х=2 - двухтактные двигатели,
т=4 - четырехтактные двигатели.
Часовой расход топлива
GT = Ne*ge/1000 кг/ч.
Результаты расчета сводятся
в таблицу 1.2., проводится их анализ
и делается вывод о влиянии
значения условий работы на показатели
двигателя.
Таблица 1.2.
1.8. Построение индикаторной
диаграммы
Индикаторная диаграмма
строится в левом верхнем углу
чертежного листа формата А1 (рис.2.1).
Диаграмма строится для одного варианта
расчета, который выбирается самостоятельно.
Масштаб диаграммы выбирают такой, чтобы
отношение высоты диаграммы к ее ширине
было близким к 1,5. Для этого по оси абсцисс
откладывают отрезок Vc=10-15mm и принимаем
его равным единице, тогда
Va=eVc=Vc+Vh, Vz=pVc (только у дизеля)
Отрезки Vc,Vh,Va отмечают размерными
линиями со стрелками и из конечных точек
восстанавливают перпендикуляры, на которых
в соответствии с выбором масштаба давлений
отмечают точки Pc,Pr,Pa,Po,Pz (Pz')/Pb.
Через точку Ро проводят
линию атмосферного давления.
Построение политропы сжатия
и расширения рекомендуется произвести
аналитическим методом. Промежуточные
точки давлений Рх и соответствующие им
промежуточные объемы, расположенные
между Vc и Va и между Vz и VB определяем из
следующих зависимостей.
Для политропы сжатия
Р = Р С—)*1
* -V, Для политропы
расширенияp.-P.Qr
где Vx - произвольно выбранный
объем;
Рх - давление соответствующее
этому объему
2. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ
ДВИГАТЕЛЯ
Динамический расчет кривошипно-шатунного
механизма заключается в определении
сил и моментов, действующих во
время работы двигателя. В течении
каждого рабочего цикла силы непрерывно
меняются по величине и направлению, поэтому
для определения характера изменения
их величины рассчитываются для ожидаемых
положений коленчатого вала через каждые
30 градусов (в интервале 360°...390° рассчитывать
через каждые 10°).
2.1. Построение диаграмм
развернутой индикаторной, сил инерции,
суммарной силы
Перестроение индикаторной
диаграммы в развернутую по углу поворота
коленвала производится по методу Ф.А.Брикса.
Для этого под диаграммой строят вспомогательную
полуокружность диаметром, равном отрезку
объема Vh (рис 2.1).
Далее от центра полуокружности
(точка О) вправо откладывают поправку
Брикса, равную
OO'=RV2,
где R=S/2 - радиус кривошипа, мм;
S - ход поршня, мм;
X=R/t - безразмерный кинематический
параметр; I- длина шатуна, мм. Если нет
данных о длине шатуна, то X принимается
в пределах 0,24...0,31.
Полуокружность делят
лучами из центра 0 на 6 равных частей, через
каждые 30 градусов, из точки 0' проводят
линии параллельные этим точкам. Новые
точки, полученные на окружности, соответствуют
углам поворота коленвала а. Из этих
точек проводят вертикальные линии до
пересечения с линиями индикаторной диаграммы
и полученные значения давлений откладывают
на вертикалях развертки для соответствующих
углов поворота коленвала.
В четырехтактных двигателях
построение начинают с положения
кривошипа, соответствующего ВМТ в
начале такта впуска.
Следует учесть, что на свернутой
диаграмме давление отсчитывают
от абсолютного нуля, а на развернутой
следует показать избыточное давление
над поршнем. Для этого на развернутой
диаграмме ось абсцисс располагают
на продолжении линии атмосферного
давления. Это делают по той причине,
что со стороны картера на поршень
в течение всего цикла действует
давление равное атмосферному.На развернутой
диаграмме, в том же масштабе строят диаграмму
сил инерции возвратно-поступател ного
движения масс. При этом считают силы действующие
от поршня к оси коленчатого вала положительными.
Pj= -mjO)2R(Cosa+X Cos2a)*10'9 МПа, где R -
радиус кривошипа, мм; ю=яп/30 - угловая скорость
коленвала, с*1; п - частота вращения коленвала,
мин"1;
nrij - масса деталей, движущихся
возвратно-поступате ьно, отнесенная
к площади поршня, кг/м2.
nrij = mn+(0,2...0f3) тш, где
тп - масса поршневого комплекта,
кг/м2; тш - масса шатуна, кг/м2. Для автомобильных
двигателей с искровым зажиганием имеем
mn = (80...120) кг/м2 - поршень из алюминиевого
сплава, тш = (90...200) кг/м2. Для дизелей
тп = (200...250) кг/м2 - поршень из
алюминиевого сплава; тш = (300...400) кг/м2 Вдоль
оси цилиндра на поршень действуют две
силы:
Рг - сила давления газов, равная
Рг=Р-Ро, где Р - значение давления газов
в цилиндре и Рз - сила инерции возвратно-поступател ного
движения. При анализе необходимо учитывать
совместное влияние этих сил. Суммарную
силу Pi, действующую на поршень, определяют
алгебраическим сложением
Pi = Рг + Pj, МПа
2.2. Построение силг действующих
в кривошипно-шатунном механизме (нормальной.
радиальной, тангенциальной)
Суммарная сила Pi раскладывается
на соответствующие: нормальную N, направленную
перпендикулярно оси цилиндра и силу S,
действующую вдоль шатуна.
N = Pi tgp МПа; S = Pi 1/Cosp МПа, где b
- угол между осью цилиндра и шатуном.
Сила S действует вдоль
оси шатуна и передается на шатунную
шейку. Эта сила может быть перенесена
на линию действия в центр шатунной
шейки и разложена на соответствующие:
радиальную Z, направленную по радиусу
кривошипа, и тангенциальную силу Т,
действующую по касательной к окружности
радиуса кривошипа.
' Cos/5 1
CosjS
Сила Z считается положительной,
если она направлена к оси коленчатого
вала, сила Т считается положительной,
если создаваемый ей момент совпадает
с направлением вращения коленчатого
вала двигателя. Результаты расчета сводятся
в таблицу 2.1.
Таблица 2.1.
По данным таблицы 2.1. на листе
1, под развернутой диаграммой с
сохранением цены деления шкалы
угла поворота коленчатого вала вычерчивают
диаграмму силы N, силы Т, определяющей
крутящий момент одного цилиндра, а также
силы Z (рис.2.2.).
На листе строится нормальная
сила N в зависимости от хода поршня
(рис 2.3.). С учетом диаметра цилиндра
и хода поршня изображается гильза
цилиндра и наносятся координаторные
оси, при этом положительная сила N должна
быть направлена влево. Шкала угла поворота
коленчатого вала нелинейная, деления
шкалы рассчитываются по перемещению
поршня.
где <"'-=1мм/ м - масштаб
шкалы;
Ха - перемещение поршня от
ВМТ, соответствующее повороту коленчатого
вала. Значения х« сводят в таблицу.
График силы N вычерчивают
тонкими линиями. В предположении,
что износ цилиндра пропорционален
величине силы, строится эпюра износа
методом графического суммирования.
2.3. Диаграммы крутящего
момента двигателя
Кривая изменения тангенциальной
силы Т в зависимости от угла а в определенном
масштабе является кривой изменения крутящего
момента одного цилиндра.
Для построения кривой суммарного
момента многоцилиндрового двигателя
с равномерным чередованием вспышек
производят графическое суммирование
кривых крутящих моментов каждого цилиндра,
сдвигая одну кривую относительно другой
на угол между вспышками.
авсп = 720°/i, где i - число цилиндров.Диаграмма
крутящего момента строится под индикаторной
диаграммой в нижней левой части листа
(рис.2.4.).
Крутящий момент определяем
по формуле:
MKp=RTFn*106 Нм, где Т - тангенциальная
сила, МПа; Fn=7iD2/4 - площадь поршня, м2; R -
радиус кривошипа, м. Среднее значение
суммарного крутящего момента можно определить
по формуле:
"• "
ОА Um'
где ОА - отрезок построения
диаграммы; Fi,F2 - площади диаграмм; -"«--
масштаб крутящего момента. 2.4. Построение
полярной диаграммы нагрузок на шатунную
шейку коленвала
На втором листе (рис.2.5.) строится
векторная диаграмма результирующей
силы, действующей на шатунную шейку
кривошипа.
На шейку кривошипа
действуют силы T,Z и центробежная
сила части шатуна, совершающей вращательное
движение Кш.
Так как расчет ведется
для постоянной частоты вращения
коленчатого вала, то сила Кш постоянна
по величине и направлена по радиусу кривошипа
от оси коленчатого вала.
Кш = -(0,7...0,8)тиДсй210&q ot;9, мПа, и т.д.................
