Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
Топ:
Комплексной системы оценки состояния охраны труда на производственном объекте (КСОТ-П): Цели и задачи Комплексной системы оценки состояния охраны труда и определению факторов рисков по охране труда...
Когда производится ограждение поезда, остановившегося на перегоне: Во всех случаях немедленно должно быть ограждено место препятствия для движения поездов на смежном пути двухпутного...
Методика измерений сопротивления растеканию тока анодного заземления: Анодный заземлитель (анод) – проводник, погруженный в электролитическую среду (грунт, раствор электролита) и подключенный к положительному...
Интересное:
Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов...
Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...
Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...
Дисциплины:
 2019-08-07 |
 119 |
из
5.00
|
Заказать работу |
|
|
|
|
Содержание
Введение………………………………………………………………………...5
1 Тепловой расчет и тепловой баланс карбюраторного двигателя…………6
1.1 Тепловой расчет…………………………………………………………….6
1.1.1 Топливо…………………………………………………………………...6
1.1.2 Параметры рабочего тела………………………………………………..7
1.1.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы……………………9
1.1.4 Процесс впуска…………………………………………………………...9
1.1.5 Процесс сжатия………………………………………………………….11
1.1.6 Процесс сгорания……………………………………………………….13
1.1.7 Процессы расширения и выпуска……………………………………...16
1.1.8 Индикаторные параметры рабочего цикла……………………………17
1.1.9 Эффективные показатели двигателя…………………………………..18
1.1.10 Основные параметры цилиндра и двигателя………………………...19
1.1.11 Построение индикаторной диаграммы
карбюраторного двигателя………...……………………………………………...20
1.2 Тепловой баланс карбюраторного двигателя…………………………...24
2 Построение внешних скоростных характеристик
бензинового двигателя……………………………………………………………27
3 Расчет кинематики и динамики двигателя………………………………...30
3.1 Расчет рядного карбюраторного двигателя……………………………..30
3.1.1 Кинематика……………………………………………………………...30
3.1.1.1 Выбор λ и длины Lш шатуна………………………………………….30
3.1.2 Динамика………………………………………………………………...33
3.1.2.1 Силы давления газов………………………………………………….33
3.1.2.2 Приведение масс частей кривошипно-
шатунного механизма……………………………………………………………..33
3.1.2.3 Удельные и полные силы инерции…………………………………..35
|
|
3.1.2.4 Удельные суммарные силы…………………………………………..35
3.1.2.5 Крутящие моменты…………………………………………………...36
3.1.2.6 Силы, действующие на шатунную шейку
коленчатого вала…………………………………………………………………..38
3.1.2.7 Силы, действующие на колено вала…………………………………41
3.1.2.8 Силы, действующие на коренные шейки……………………………43
4 Расчет основных деталей двигателя……………………………………….49
4.1 Расчет поршневой группы………………………………………………..49
4.1.1 Расчет поршня бензинового двигателя………………………………..49
4.1.2 Расчет поршневого кольца бензинового двигателя…………………..51
4.1.3 Расчет поршневого пальца карбюраторного двигателя………………52
Заключение…………………………………………………………………….56
Список использованных источников………………………………………...57
Введение
Тепловой расчет позволяет с достаточной степенью точности аналитическим путем определить основные параметры вновь проектируемого двигателя, а также проверить степень совершенства действительного цикла реально работающего двигателя.
В данном расчете основное внимание уделено расчету проектируемого двигателя. В связи с этим приводятся основные положения, необходимые для выбора исходных параметров, которые используются при выполнении как теплового, так и последующих расчетов двигателя.
При расчете двигателя обычно задаются величиной номинальной мощности. Номинальной мощностью Ne называют эффективную мощность, гарантируемую заводом-изготовителем для определенных условий работы. В автомобильных и тракторных двигателях номинальная мощность равна максимальной мощности при номинальной частоте вращения коленчатого вала.
Диаметр и ход поршня являются основными конструктивными параметрами двигателя. Диаметр цилиндра современных автомобильных и тракторных двигателей изменяется в достаточно узких пределах 60 — 150 мм и в основном зависит от типа и назначения двигателя. Ход поршня обычно характеризуется относительной величиной S/D, непосредственно связанной со скоростью поршня. В зависимости от величины S/D различают двигатели короткоходные (S/D<1) и длинноходные (S/D> 1). Современные бензиновые двигатели проектируются с соотношением S/D=1.
|
|
На основе исходных данных проводят тепловой расчет двигателя, в результате которого определяют его основные параметры. Параметры, полученные в тепловом расчете, используются при построении скоростной характеристики и являются исходными при проведении кинематического и динамического расчетов, а также при расчете основных деталей двигателя.
Тепловой расчет и тепловой баланс карбюраторного двигателя
Произвести расчеты четырехтактного карбюраторного двигателя, предназначенного для легковых автомобилей. Эффективная мощность карбюраторного двигателя Ne =60 кВт при частоте вращения коленчатого вала соответственно n =6000 мин-1.
Двигатель четырехцилиндровый, i =4 с рядным расположением. Система охлаждения жидкостная закрытого типа. Степень сжатия ε=6.8.
Тепловой расчет
При проведении теплового расчета для нескольких скоростных режимов обычно выбирают 3–4 основных режима. Для карбюраторных двигателей такими режимами являются:
1. Режим минимальной частоты вращения n min=600-1000 мин-1, обеспечивающий устойчивую работу двигателя;
2. Режим максимального крутящего момента при nM =(0,4-0,6) nN
3. Режим максимальной (номинальной) мощности при nN;
4. Режим максимальной скорости движения автомобиля при n max=(1,05-1,20) nN.
С учетом приведенных рекомендаций и задания nN =6000 мин-1 (тепловые расчеты последовательно проводится для карбюраторного двигателя при n = 1000, 3000, 6000 и 6500 мин-1.
Топливо
В соответствии с заданной степенью сжатия ε=6.8 можно использовать бензин марки АИ-92.
Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина
С=0,855; H=0,145 и mT=115 кг/кмоль.
Низшая теплота сгорания топлива
Н и =33,91С+125,6Н-10,89(О-S)-2,51(9Н-W)=33,91∙0,855+125,6∙0,145-2,51∙9∙0,145=43,93 МДж/кг=43930 кДж/кг.
Параметры рабочего тела
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива
кмоль возд/кг топл.;
=14,957 кг возд/кг топл.
Коэффициент избытка воздуха устанавливается на основании следующих соображении. На современных двигателях устанавливают многокамерные карбюраторы, обеспечивающие получение почти идеального состава смеси по скоростной характеристике. Возможность применения для рассчитываемого двигателя двухкамерного карбюратора с обогатительной системой и системой холостого хода позволяет получить при соответствующей регулировке как мощностной, так и экономичный состав смеси. Стремление получить двигатель достаточно экономичный и с меньшей токсичностью продуктов сгорания, которая достигается при α ≈ 0,95–0,98, позволяет принять α=0,96 на основных режимах, а на режимах минимальной частоты вращения α=0,86 (см. рис. 5.1).
|
|
Далее непосредственный числовой расчет будет проводиться только для режимов максимальной мощности, а для остальных режимов окончательные значения рассчитываемых параметров проводятся в табличной форме.
Количество горючей смеси
М1 = α L 0 + 1/ mT:
для карбюраторного двигателя М1 =0,96∙0,516+1/115=0,5041 кмоль гор.см./кг топл.
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К=0,5 и принятых скоростных режимах:
для карбюраторного двигателя
кмоль СО2/кг топл;
=0,0057 кмоль СО/кг топл;
кмоль Н2О 
;
=0,0029 кмоль Н2 ;
кмоль N2 ;
Процесс впуска
Температура подогрева свежего заряда. С целью получения хорошего наполнения двигателя на номинальном скоростном режиме принимается ΔT N = =8˚С для карбюраторного двигателя. Тогда на остальных скоростных режимах значения ΔT N рассчитываются по формуле
Δ Т = 
где АТ =ΔT N /(110-0,0125 nN).
Плотность заряда на впуске
Pk = p 0 ∙106/(RBT 0)=0,1∙106/(287∙293)=1,189 кг/м3,
где RB =287 Дж/(кг*град) 
удельная газовая постоянная для воздуха.
Потери давления на впуске. В соответствии со скоростными режимами (n=6000 мин-1) и при учете качественной обработки внутренних поверхностей впускных систем можно принять: для карбюраторного двигателя 
и 
=95 м/с. Тогда ΔР а на всех скоростных режимах двигателей рассчитывается по формуле
Δ 
=(
/2,
где А n = / nN.
Потери давления на впуске карбюраторного двигателя при nN =6000 мин-1, А n =95/6000=0,01696, тогда Δ Ра =2,8∙0,016962∙60002∙1,189∙10-6/2=0,0150 МПа.
Давление в конце впуска
в карбюраторном двигателе при nN =6000 мин-1 Ра = Р0 
Δ Ра =0,1-0,0150=0,0850 МПа.
|
|
Коэффициент остаточных газов. При определении 
для карбюраторного двигателя без наддува принимается коэффициент очистки 
, а коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме - 
что вполне возможно получить при подборе угла опаздывания закрытия впускного клапана в пределах 30 
60о. При этом на минимальном скоростном режиме (n =1000 мин-1) возможен обратный выброс в пределах 5%, т.е. 
. На остальных режимах значения 
можно получить, приняв линейную зависимость от скоростного режима (см. рис. 5.1).
Тогда при nN =6000 мин-1
Температура в конце впуска:
Т a =(T 0 +Δ T + 
Tr)/(1+ 
)=(293+8+0,0612∙1070)/(1+0,0612)=345 K.
Коэффициент наполнения:
карбюраторного двигателя
Таблица 2
| Пара- метры | Процесс впуска и газообмена | |||
| Карбюраторный двигатель | ||||
| n | 1000 | 3000 | 6000 | 6500 |
| α | 0,86 | 0,86 | 0,86 | 0,86 |
| Tr | 900 | 1000 | 1070 | 1080 |
| pr | 0,1039 | 0,1071 | 0,1180 | 0,1205 |
| Δ T | 22,3 | 16,6 | 8,0 | 6,6 |
| Δ pa | 0,0004 | 0,0038 | 0,0150 | 0,0176 |
| pa | 0,0996 | 0,0962 | 0,0850 | 0,0824 |
| 0,950 | 1,020 | 1,110 | 1,120 |
|
| 0,0675 | 0,0592 | 0,0634 | 0,0660 |
| Ta | 352 | 348 | 347 | 348 |
| 0,8643 | 0,9145 | 0,8784 | 0,8546 |
Процесс сжатия
Средний показатель адиабаты сжатия 
(при ε=6.8, а также рассчитанных значениях Та) определяется по номограмме, а средний показатель политропы сжатия 
принимается несколько меньше чем 
. При выборе учитывается, что с уменьшением частоты вращения теплоотдача от газов в стенки цилиндра увеличивается, а уменьшается по сравнению с более значительно:
Для карбюраторного двигателя при nN =6000 мин-1, Т a =347 K и ε=6.8 показатель адиабаты сжатия определен по номограмме (см. рис. 4.4) =1,3642.
Давление в конце сжатия
для карбюраторного двигателя при nN =6000 мин-1
=0,085∙71,378=1,2412 МПа, где n 1 =1,3641 принят несколько меньше k 1 =1,3642
Температура в конце сжатия
для карбюраторного двигателя
=347∙6.81,378-1=726 К.
Процесс сгорания
Коэффициент молекулярного изменения горючей 
= 
и рабочей смеси 𝜇 = 
Для карбюраторного двигателя nN =6000 мин-1
=0,5360/0,5041=1,0636
и 𝜇=(1,0636+0,0634)/(1+0,0634)=1,0598.
Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания топлива, и теплота сгорания рабочей смеси
Δ 
Δ 
/ 
Для карбюраторного двигателя при nN =6000 мин-1
Δ 
Hраб.см=(43930-2476)/0,5041 ∙ (1+0,0634)=77497 кДж/кмоль раб. см.
Степень повышения давления
для карбюраторного двигателя
λ= 
=4.8688/1.1926=4,083.
Кинематика
3.1.1.1 Выбор 
и длины L ш шатуна
В целях уменьшения высоты двигателя без значительного увеличения инерционных и нормальных сил отношение радиуса кривошипа к длине шатуна предварительно принято в тепловом расчете 
. При этих условиях L ш = R /λ=37,5/0,285=131,6 мм.
Построив кинематическую схему кривошипно-шатунного механизма (см. рис. 7.2), устанавливаем, что ранее принятые значения L ш и λ обеспечивают
движение шатуна без задевания за нижнюю кромку цилиндра. Следовательно, перерасчета величин L ш и λ не требуется.
|
|
Перемещение поршня
мм.
Расчет sx производится аналитическим методом через каждые 10˚ угла поворота коленчатого вала. Значения для [(1-cosφ)+(0,285/4)(1-cos2φ)] при различных φ взяты из табл.7.1 как среднее между значениями при λ=0,28 и 0,29 и занесены в гр. 2 расчетной табл. 12 (для сокращения объема значения в таблице даны через 30˚).
Скорость поршня
= 
м/c.
Значения для (sinφ+(0,285/2)sin2φ) взяты из табл. 7.2 и занесены в гр. 4, а рассчитанные значения υп – гр. 5 табл. 12.
Ускорение поршня
м/c2.
Значения для (cosφ+0,285cos2φ) взяты из табл. 7.3 и занесены в гр. 6, а расчетные значения j – в гр. 7 табл. 12.
По данным табл. 12 построены графики (рис. 4) sx в масштабе Ms =2 мм, υ п –в масштабе Mj =500 м/c2 в мм. Масштаб угла поворота коленчатого вала Mφ =3˚ в мм.
При j =0 υ п =±υmax, а на кривой sx – это точка перегиба.
Таблица 13
| φ˚ | [(1-cosφ)+(0,285/4)(1-cos2φ)] | sx | (sinφ+(0,285/2)sin2φ) | υп, м/c | (cosφ+0,285cos2φ) | j, м/c2 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 0 | 0,0000 | 0,0 | 0,0000 | 0,0 | +1,2860 | 19019 |
| 30 | +0,1697 | 6,4 | +0,6234 | 14,7 | +1,0085 | 14915 |
| 60 | +0,6069 | 22,8 | +0,9894 | 23,3 | +0,3575 | 5287 |
| 90 | +1,1425 | 42,8 | +1,0000 | 23,6 | -0,2850 | -4215 |
| 120 | +1,6069 | 60,3 | +0,7426 | 17,5 | -0,6425 | -9502 |
| 150 | +1,9017 | 71,3 | +0,3766 | 8,9 | -0,7235 | -10700 |
| 180 | +2,0000 | 75,0 | 0,0000 | 0,0 | -0,7150 | -10574 |
| 210 | +1,9017 | 71,3 | -0,3766 | -8,9 | -0,7235 | -10700 |
| 240 | +1,6069 | 60,3 | -0,7426 | -17,5 | -0,6425 | -9502 |
| 270 | +1,1425 | 42,8 | -1,0000 | -23,6 | -0,2850 | -4215 |
| 300 | +0,6069 | 22,8 | -0,9894 | -23,3 | +0,3575 | 5287 |
| 330 | +0,1697 | 6,4 | -0,6234 | -14,7 | +1,0085 | 14915 |
| 360 | 0,0000 | 0,0 | 0,0000 | 0,0 | +1,2850 | 19004 |
Динамика
Сила давления газов
Индикаторную диаграмму (см. рис. 1), полученную в тепловом расчете, развертываем по углу поворота кривошипа (рис. 5.1, a) по методу Брикса.
Поправка Брикса
R /λ/(2 Ms)=37,5∙0,285/(2∙1)=5,34 мм,
где Ms - масштаб хода поршня на индикаторной диаграмме.
Масштаб развернутой диаграммы; давлений и удельных сил Mp =0,05 МПа в мм; полных сил Mp = MpF п=0,05∙0,004416=0,000221 МН в мм, Mp =221 Н в мм, углы поворота кривошипа Mφ =3˚ в мм, или
M ’ φ =4π/OB=4∙3,14/87,9=0,0569 рад в мм,
где ОВ – длина развернутой индикаторной диаграммы, мм.
По развёрнутой диаграмме через каждые 10˚ угла поворота кривошипа определяют значение ∆ p Г и заносят в гр. 2 сводной табл. 15 динамического расчета (в таблице значения даны через 30˚ и точка при φ=370˚).
Удельные суммарные силы
Удельная сила (МПа), сосредоточенная на оси поршневого пальца (гр.5): p = ∆ p Г + pj.
Удельная номинальная сила (МПа) pN = ptgβ. Значения tgβ определяют для λ=0,285 по табл. 8.2 и заносят в гр. 6, а значения pN – в гр.7.
Удельная сила (МПа), действующая вдоль шатуна (гр. 9): ps = p (1/ cosβ).
Удельная сила (МПа), действующая по радиусу кривошипа (гр. 11): pk = p cos (φ+ β)/ cos β.
Удельная (гр. 13) и полная (гр. 14) тангенциальные силы (МПа и кН):
pT = p sin (φ+ β)/ cos β и Т = pTF П = pT 0,004416∙103.
По данным табл. 14 строят графики изменения удельных сил pj, p, ps, pN, pk и pT в зависимости от изменения угла поворота коленччатого вала φ (см. рис. 5.1, г).
Среднее значение тангенциальной силы за цикл:
по данным теплового расчета
Тср =((2∙106)/πτ) piF п =((2∙106)/3,14∙4)∙1,1103∙0,004416=781 Н;
по площади, заключенной между кривой pT и осью абсцисс (см. рис. 5.1, г):
pTcp =((∑ F 1 -∑ F 2)/OB) Mp ==((2200-1890/87,9)∙0,05=0,176 МПа, а
Тср = pTcpF п=0,176∙0,004416∙106=778 Н;
Ошибка Δ=(781-778)∙100/781=0,3%.
Крутящие моменты
Крутящий момент одного цилиндра (гр. 15)
Мкр.ц= TR = T ∙0,0375∙103 H∙м.
Период изменения крутящего момента четырехтактного двигателя с равными интервалами между вспышками
θ=720/ i =720/4=180˚.
Суммирование значений крутящих моментов всех четырех цилиндров двигателя осуществляется табличным методом (табл. 15) через каждые 10˚ угла поворота коленчатого вала и по полученным данным строится кривая M кр (рис. 5.1, д) в масштабе M М =10 Н∙м в мм.
Средний крутящий момент двигателя:
по данным теплового расчета
M кр.ср . = Mi = Me / η М = 95,5/0,8167=117 Н∙м;
по площади, заключенной под кривой M кр (рис. 9):
M кр.ср. = ((F 1 - F 2) MM)/OA=((1370-1220)∙10)/12,9=116 H∙м;
ошибка Δ=((117-116)*100)/117=0,8%.
Максимальный и минимальный крутящие моменты (рис. 5.1, д)
M кр.max=723 H∙м; M кр.min=-305 H∙м.
Таблица 15
|
| Циллиндры |
| |||||||
| ϕ | 1-й | 2-й | 3-й | 4-й | M кр, Н∙м | ||||
|
| ϕ криво-шипа | M кр.ц, Н∙м | ϕ криво-шипа | M кр.ц, Н∙м | ϕ криво-шипа | M кр.ц, Н∙м | ϕ криво-шипа | M кр.ц, Н∙м |
|
| 0 | 0 | 0 | 180 | 0 | 360 | 0 | 540 | 0 | 0 |
| 10 | 10 | -95,5 | 190 | -30,7 | 370 | 58,2 | 550 | -34,1 | -102,1 |
| 20 | 20 | -172,6 | 200 | -61,8 | 380 | 214,4 | 560 | -68,6 | -88,5 |
| 30 | 30 | -219,4 | 210 | -93,0 | 390 | 113,1 | 570 | -95,5 | -294,9 |
| 40 | 40 | -223,4 | 220 | -122,8 | 400 | 223,1 | 580 | -126,1 | -249,2 |
| 50 | 50 | -188,8 | 230 | -147,6 | 410 | 328,2 | 590 | -151,8 | -160,0 |
| 60 | 60 | -125,2 | 240 | -162,5 | 420 | 149,3 | 600 | -166,6 | -305,0 |
| 70 | 70 | -46,8 | 250 | -161,8 | 430 | 186,8 | 610 | -166,4 | -188,1 |
| 80 | 80 | 31,2 | 260 | -140,4 | 440 | 265,1 | 620 | -145,5 | 10,3 |
| 90 | 90 | 96,1 | 270 | -101,9 | 450 | 221,1 | 630 | -101,6 | 113,8 |
| 100 | 100 | 140,4 | 280 | -37,2 | 460 | 254,2 | 640 | -36,8 | 320,7 |
| 110 | 110 | 161,8 | 290 | 40,8 | 470 | 264,7 | 650 | 41,1 | 508,4 |
| 120 | 120 | 162,5 | 300 | 120,3 | 480 | 223,7 | 660 | 119,8 | 626,3 |
| 130 | 130 | 147,6 | 310 | 184,3 | 490 | 195,6 | 670 | 183,9 | 711,4 |
| 140 | 140 | 122,8 | 320 | 219,5 | 500 | 161,3 | 680 | 219,1 | 722,7 |
| 150 | 150 | 93,0 | 330 | 170,8 | 510 | 112,6 | 690 | 216,0 | 592,5 |
| 160 | 160 | 61,8 | 340 | 122,1 | 520 | 74,0 | 700 | 172,6 | 430,4 |
| 170 | 170 | 30,7 | 350 | 69,7 | 530 | 36,8 | 710 | 95,5 | 232,7 |
| 180 | 180 | 0 | 360 | 0 | 540 | 0 | 720 | 0 | 0 |
Расчет поршневой группы
Заключение
В данном курсовом проекте были произведены тепловой расчет и тепловой баланс карбюраторного двигателя, кинематический, динамический расчет бензинового двигателя и расчет поршневой группы двигателя. Все расчеты показали целесообразность конструкции данного типа двигателя.
По результатам теплового расчета была построена индикаторная диаграмма и внешние скоростные характеристики карбюраторного двигателя.
По результатам кинематического и динамического расчетов бензинового двигателя были построены следующие диаграммы: диаграммы перемещения, скорости и ускорения поршня; диаграмма сил, действующих в кривошипно-шатунной механизме; диаграмма крутящего момента двигателя; полярная диаграмма нагрузки на первую шатунную шейку; диаграмма нагрузки на первую шатунную шейку, развернутая по углу поворота коленчатого вала; условная диаграмма износа первой шатунной шейки; полярная диаграмма нагрузки на вторую коренную шейку, развернутая по углу поворота коленчатого вала; условная диаграмма износа второй коренной шейки.
По результатам расчета поршневой группы бензинового двигателя была построена расчетная схема поршня.
Также в ходе выполнения курсового проекта были закреплены знания, полученные при изучении теоретического курса дисциплины «Прикладные расчёты двигателей», освоена методика и получены практические навыки теплового расчёта и теплового баланса карбюраторного двигателя, кинематический и динамические расчеты бензинового двигателя и расчет поршневой группы.
Содержание
Введение………………………………………………………………………...5
1 Тепловой расчет и тепловой баланс карбюраторного двигателя…………6
1.1 Тепловой расчет…………………………………………………………….6
1.1.1 Топливо…………………………………………………………………...6
1.1.2 Параметры рабочего тела………………………………………………..7
1.1.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы……………………9
1.1.4 Процесс впуска…………………………………………………………...9
1.1.5 Процесс сжатия………………………………………………………….11
1.1.6 Процесс сгорания……………………………………………………….13
1.1.7 Процессы расширения и выпуска……………………………………...16
1.1.8 Индикаторные параметры рабочего цикла……………………………17
1.1.9 Эффективные показатели двигателя…………………………………..18
1.1.10 Основные параметры цилиндра и двигателя………………………...19
1.1.11 Построение индикаторной диаграммы
карбюраторного двигателя………...……………………………………………...20
1.2 Тепловой баланс карбюраторного двигателя…………………………...24
2 Построение внешних скоростных характеристик
бензинового двигателя……………………………………………………………27
3 Расчет кинематики и динамики двигателя………………………………...30
3.1 Расчет рядного карбюраторного двигателя……………………………..30
3.1.1 Кинематика……………………………………………………………...30
3.1.1.1 Выбор λ и длины Lш шатуна………………………………………….30
3.1.2 Динамика………………………………………………………………...33
3.1.2.1 Силы давления газов………………………………………………….33
3.1.2.2 Приведение масс частей кривошипно-
шатунного механизма……………………………………………………………..33
3.1.2.3 Удельные и полные силы инерции…………………………………..35
3.1.2.4 Удельные суммарные силы…………………………………………..35
3.1.2.5 Крутящие моменты…………………………………………………...36
3.1.2.6 Силы, действующие на шатунную шейку
коленчатого вала…………………………………………………………………..38
3.1.2.7 Силы, действующие на колено вала…………………………………41
3.1.2.8 Силы, действующие на коренные шейки……………………………43
4 Расчет основных деталей двигателя……………………………………….49
4.1 Расчет поршневой группы………………………………………………..49
4.1.1 Расчет поршня бензинового двигателя………………………………..49
4.1.2 Расчет поршневого кольца бензинового двигателя…………………..51
4.1.3 Расчет поршневого пальца карбюраторного двигателя………………52
Заключение…………………………………………………………………….56
Список использованных источников………………………………………...57
Введение
Тепловой расчет позволяет с достаточной степенью точности аналитическим путем определить основные параметры вновь проектируемого двигателя, а также проверить степень совершенства действительного цикла реально работающего двигателя.
В данном расчете основное внимание уделено расчету проектируемого двигателя. В связи с этим приводятся основные положения, необходимые для выбора исходных параметров, которые используются при выполнении как теплового, так и последующих расчетов двигателя.
При расчете двигателя обычно задаются величиной номинальной мощности. Номинальной мощностью Ne называют эффективную мощность, гарантируемую заводом-изготовителем для определенных условий работы. В автомобильных и тракторных двигателях номинальная мощность равна максимальной мощности при номинальной частоте вращения коленчатого вала.
Диаметр и ход поршня являются основными конструктивными параметрами двигателя. Диаметр цилиндра современных автомобильных и тракторных двигателей изменяется в достаточно узких пределах 60 — 150 мм и в основном зависит от типа и назначения двигателя. Ход поршня обычно характеризуется относительной величиной S/D, непосредственно связанной со скоростью поршня. В зависимости от величины S/D различают двигатели короткоходные (S/D<1) и длинноходные (S/D> 1). Современные бензиновые двигатели проектируются с соотношением S/D=1.
На основе исходных данных проводят тепловой расчет двигателя, в результате которого определяют его основные параметры. Параметры, полученные в тепловом расчете, используются при построении скоростной характеристики и являются исходными при проведении кинематического и динамического расчетов, а также при расчете основных деталей двигателя.
Тепловой расчет и тепловой баланс карбюраторного двигателя
Произвести расчеты четырехтактного карбюраторного двигателя, предназначенного для легковых автомобилей. Эффективная мощность карбюраторного двигателя Ne =60 кВт при частоте вращения коленчатого вала соответственно n =6000 мин-1.
Двигатель четырехцилиндровый, i =4 с рядным расположением. Система охлаждения жидкостная закрытого типа. Степень сжатия ε=6.8.
Тепловой расчет
При проведении теплового расчета для нескольких скоростных режимов обычно выбирают 3–4 основных режима. Для карбюраторных двигателей такими режимами являются:
1. Режим минимальной частоты вращения n min=600-1000 мин-1, обеспечивающий устойчивую работу двигателя;
2. Режим максимального крутящего момента при nM =(0,4-0,6) nN
3. Режим максимальной (номинальной) мощности при nN;
4. Режим максимальной скорости движения автомобиля при n max=(1,05-1,20) nN.
С учетом приведенных рекомендаций и задания nN =6000 мин-1 (тепловые расчеты последовательно проводится для карбюраторного двигателя при n = 1000, 3000, 6000 и 6500 мин-1.
Топливо
В соответствии с заданной степенью сжатия ε=6.8 можно использовать бензин марки АИ-92.
Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина
С=0,855; H=0,145 и mT=115 кг/кмоль.
Низшая теплота сгорания топлива
Н и =33,91С+125,6Н-10,89(О-S)-2,51(9Н-W)=33,91∙0,855+125,6∙0,145-2,51∙9∙0,145=43,93 МДж/кг=43930 кДж/кг.
Параметры рабочего тела
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива
кмоль возд/кг топл.;
=14,957 кг возд/кг топл.
Коэффициент избытка воздуха устанавливается на основании следующих соображении. На современных двигателях устанавливают многокамерные карбюраторы, обеспечивающие получение почти идеального состава смеси по скоростной характеристике. Возможность применения для рассчитываемого двигателя двухкамерного карбюратора с обогатительной системой и системой холостого хода позволяет получить при соответствующей регулировке как мощностной, так и экономичный состав смеси. Стремление получить двигатель достаточно экономичный и с меньшей токсичностью продуктов сгорания, которая достигается при α ≈ 0,95–0,98, позволяет принять α=0,96 на основных режимах, а на режимах минимальной частоты вращения α=0,86 (см. рис. 5.1).
Далее непосредственный числовой расчет будет проводиться только для режимов максимальной мощности, а для остальных режимов окончательные значения рассчитываемых параметров проводятся в табличной форме.
Количество горючей смеси
М1 = α L 0 + 1/ mT:
для карбюраторного двигателя М1 =0,96∙0,516+1/115=0,5041 кмоль гор.см./кг топл.
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К=0,5 и принятых скоростных режимах:
для карбюраторного двигателя
кмоль СО2/кг топл;
=0,0057 кмоль СО/кг топл;
кмоль Н2О ;
=0,0029 кмоль Н2 ;
кмоль N2 ;
|
|
|
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!