Реферат: Тепловой и динамический расчет двигателей внутреннего сгорания

Центробежная сила инерции равна:

,

где ;

– неуравновешенная часть коленчатого вала;

– масса шатуна.

Геометрическая сумма сил  и  образует результирующую силу , действующую на шатунную шейку.

Сила  раскладывается на две составляющие:

1.    сила  – радиальная, действующая по радиусу кривошипа:

2.    сила – тангенциальная, перпендикулярная радиусу кривошипа:

Результирующая сила  подсчитывается по формуле:

Полученные значения всех сил при разных углах поворота коленчатого вала приведены в таблице 4:

Таблица 4

На основании расчетов строим график сил .

2.4. Построение диаграммы тангенциальных сил

Под диаграммой сил , ,  построим суммарную диаграмму тангенциальных сил , действующих на шатунную шейку коленвала для каждого цилиндра, используя данные из табл. 4. Положительные значения силы  откладываются вверх по оси абсцисс, а отрицательные – вниз.

Для двигателей с равномерным чередованием вспышек угол смещения графика тангенциальной силы относительно графика для первого цилиндра определяется по формуле:

,

где – число цилиндров двигателя;

– порядковый номер вспышки;

– интервал между вспышками.

Определив углы смещения для всех цилиндров и используя график тангенциальной силы для одного цилиндра, заполним таблицу 5:

Таблица 5

После построения графика определяется среднее значение тангенциальной силы (средняя ордината диаграммы) по выражению:

,

где – площадь всех участков суммарной диаграммы, расположенных над осью абсцисс, мм2;

– площадь всех участков суммарной диаграммы, расположенных под осью абсцисс, мм2;

– длина диаграммы, мм.

Для контроля правильности вычисления сил выполним проверку сравнения среднего значения тангенциальной силы , определенной по данным таблицы 4, со средним значением тангенциальной силы, полученной в результате теплового расчета.

  и  ,

где – число суммируемых сил ().

Различие в полученных расчетом значениях сил  не должно быть больше .

Для анализа работы двигателя, устанавливаемого на тракторе, предусмотрено построение регуляторной характеристики. Эта характеристика показывает изменение основных показателей двигателя (эффективная мощность, крутящий момент, частота вращения коленчатого вала, удельный и часовой расходы топлива) в зависимости от скоростного режима работы.

В курсовой работе выполняются регуляторные характеристики в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

3.1. Регуляторная характеристика в функции от частоты вращения коленчатого вала

На оси абсцисс характеристики откладываем в принятом масштабе значения чисел оборотов . При этом выделяем три точки:

– номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя. ;

– частота вращения коленчатого вала при холостой работе двигателя.

,

где – степень неравномерности регулятора. .

.

Кривая эффективной мощности :

На регуляторном участке характеристики эффективная мощность линейно увеличивается от значения  при холостом ходе до  номинальной величины  при частоте вращения . На безрегуляторной ветви характеристики значения мощности определяются по таблице 6:

Таблица 6

Крутящий момент двигателя : изменяется по прямой линии от значения  при холостом ходе до номинального момента  при номинальной частоте вращения. На безрегуляторной ветви:

Часовой расход топлива:

где – максимальный расход топлива:

где – удельный расход топлива при номинальной мощности, г/кВт ч.

Часовой расход топлива на безрегуляторной ветви характеристики уменьшается до значения .

.

Результаты расчетов, необходимые для построения регуляторной характеристики, показаны в таблице 7.

Таблица 7

Первый раздел курсового проекта “Тепловой и динамический расчет двигателя” выполнен в соответствии с заданием на основе методической и учебной технической литературы.

Рассчитанные показатели рабочего цикла, работы, размеров, кинематики и динамики проектируемого двигателя отличаются от прототипа топливной экономичностью и габаритными размерами. Снижение удельного расхода топлива на 17 г/кВт ч достигнуто уменьшением хода и диаметра поршня, т.е. снижением габаритов, скорости и потерь на трение.

В целом  из выполненного проекта следуют выводы:

1.    Обоснованы исходные данные для проектирования эффективного двигателя по заданию с учетом прототипа и методических рекомендаций.

2.    Рассчитаны с применением ЭВМ рабочий цикл, работа и размеры двигателя, его удельные мощности и топливные показатели, кинематика и динамика, регуляторная (нагрузочная) характеристика. Проектируемый двигатель отличается повышенной топливной экономичностью и меньшими габаритами.

3.    Получены навыки расчета и опыт оформления материалов по проектированию автотракторного двигателя, отвечающего современным техническим требованиям.

1.    Климанов А.В. Курсовое проектирование по теории и расчету автотракторных двигателей. – Самара, 2002.

2.    Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. – М.: Машиностроение, 1984.

3.    Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. – М.: Высшая школа, 1980.

4.    Климанов А.В., Ленивцев Г.А. Теория, расчет и анализ работы автотракторных двигателей. – Самара, 2002.

5.    Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей. – М.: Колос, 1992.

Тепловой расчет ДВС дизеля – результаты расчета ЭВМ

          Самаpский сельскохозяйственный институт         

              Кафедpа ~Тpактоpы и автомобили~             

           Тепловой pасчет дизельного двигателя

Исходные данные: Степень сжатия  17.2

                 Наличие наддува  Нет

                 Коэффициент избытка воздуха  1.5

                 Эффективная мощность Ne, кВт  157.552

                 Низшая теплота сгоpания, кДж/кг  42790

                 Частота вpащения коленчатого вала, об/мин  2650

                 Коэффициент повышения давления пpи наддуве  1

                 Теоpетически необходимое кол-во воздуха, кг возд./кг топл.  14.452

Pасчетные данные:

Давление газов, МПа:          pr  .105

                              pa  9.199695E-02

                              pc  4.562941

                              pz  7.300706

                              pb  .3811252

Темпеpатуpа газов, К          Tr  873.5644

                              Ta  336.721

                              Tc  970.9865

                              Tz  2195.082

                              Tb  1341.944

Сp.индикатоpное давление, МПа Pi(I)  1.003289

                              Pi  .953124

КПД                           hi  .5122523

                              hm  .8075801

                              he  .4136848

Удельный эффективный pасход

топлива, г/(кВт*час)          ge  .2033718

Pасход топлива, кг/час        Gt  32.04163

Ход поpшня, мм                 S  117.6

Диаметp поpшня, мм             D  112

Pабочий объем цилиндpа, л     Vh  1.154543

Литpаж двигателя, л           Vл  9.268815

Удельная литpовая мощность, кВт/л Nл  16.7261

Удельная поpшневая мощность, кВт/дм¤ Nп  19.6699

Составляющие теплового баланса:

Теплота эквивалентная эффективной работе, Дж/c  Qe 157552

Теплота унесенная с газами, Дж/c                Qп 132673.9

Теплота неучтенных потеpь, Дж/c               Qост 90624.42

Общее количество теплоты, Дж/c                  Qo 380850.3

Динамический расчет ДВС – результаты расчета ЭВМ

   alf     Pr          Pc           Py           T

>    0       49.3    -11512.6    -19732.9         0.0   

>   30      -78.8    -11512.6    -15644.9    -11377.5   

>   60      -78.8    -11512.6     -5920.5     -6636.5   

>   90      -78.8    -11512.6      3945.9      3867.1   

>  120      -78.8    -11512.6      9866.0      6125.6   

>  150      -78.8    -11512.6     11698.0      3212.0   

>  180      -78.8    -11512.6     11839.7         0.0   

>  210      -13.8    -11512.6     11698.2     -3228.8   

>  240      230.5    -11512.6      9867.3     -6318.6   

>  270      893.6    -11512.6      3948.8     -4841.9   

>  300     3011.7    -11512.6     -5916.7      3213.7   

>  330    12905.8    -11512.6    -15642.1      1980.6   

>  360    43544.7    -11512.6    -19732.9         0.0   

>  390    39889.7    -11512.6    -15647.6     17536.2   

>  420    12758.0    -11512.6     -5924.3      7559.2   

>  450     6116.9    -11512.6      3942.9     10061.2   

>  480     3869.8    -11512.6      9864.8      8598.1   

>  510     3003.8    -11512.6     11697.8      4065.7    

>  540     1409.3    -11512.6     11839.7         0.0   

>  570       49.3    -11512.6     11698.4     -3245.0   

>  600       49.3    -11512.6      9868.6     -6204.6   

>  630       49.3    -11512.6      3951.7     -4000.2   

>  660       49.3    -11512.6     -5912.9      6487.0   

>  690       49.3    -11512.6    -15639.4     11287.5   

   alf     Z           Rш         Prez

>    0   -19683.7     31196.3    -19683.7   

>   30   -11587.4     25750.0    -15723.7   

>   60     -504.1     13727.5     -5999.3   

>   90    -2232.5     14278.7      3867.0   

>  120    -8965.1     21374.3      9787.2   

>  150   -11562.5     23297.6     11619.2   

>  180   -11760.9     23273.6     11760.9   

>  210   -11627.5     23364.3     11684.4   

>  240    -9250.3     21703.1     10097.8   

>  270    -2796.4     15106.0      4842.3   

>  300     -243.3     12187.3     -2905.0   

>  330    -2016.0     13672.9     -2736.4   

>  360    23811.8     12299.2     23811.8   

>  390    17869.3     18652.7     24242.1   

>  420      575.9     13294.8      6833.7   

>  450    -5805.7     20028.8     10059.9   

>  480   -12580.1     25580.9     13734.5   

>  510   -14629.8     26456.7     14701.6   

>  540   -13249.0     24761.7     13249.0   

>  570   -11690.5     23428.9     11747.6   

>  600    -9086.0     21512.8      9917.8   

>  630    -2311.3     14391.0      4001.0    

>  660     -489.6     13643.1     -5863.6   

>  690   -11483.5     25617.0    -15590.2