/>/>/>/>/>/>/>/>/>БЕЛГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯАКАДЕМИЯ.
Кафедратракторов автомобилей
ремонтаи эксплуатации МТА
/>/>/>/>/>/>/>/>/>Курсовой проект
/>/>/>/>/>/>/>/>/>на тему: Расчет автотракторного двигателя Д-248.
/>/>/>/>/>/>/>/>/>Выполнил: студент 41 гр.
/>/>/>/>/>/>/>/>/>Проверил: Навицкий А.С.
/>/>/>/>/>/>/>/>/>Белгород.
Исходные данные: Марка трактора n об/мин Агрофон ε α λ ξ δ Двигатель ЛТЗ-60 2000 культивация 16 1,6 2,2 0,88 2,3 Д-248 1.Тепловой расчет двигателя
Тепловой расчет двигателяпозволяет аналитически с достаточной степенью точности определить основныепараметры вновь проектируемого или модернизированного двигателя, а такжеоценить индикаторные и эффективные показатели работы созданного двигателя.Рабочий цикл рассчитывают для определения индикаторных, эффективных показателейработы двигателя и температурных условий работы двигателей, основных размеров,а также выявления усилий, действующих на его детали, построение характеристик ирешения ряда вопросов динамики двигателя. Результаты теплового расчета зависятот совершенства оценки ряда коэффициентов, используемых в расчете и учитывающихособенности проектируемого двигателя. Они будут тем ближе к действительным, чембольше используются фактические данные испытаний таких двигателей, которые поряду основных параметров близки к проектируемому.
В качестве исходных данных длятеплового расчета задаемся следующим:
тип двигателя — четырехтактный,четырехцилиндровый, однорядный, однокамерный дизель. Номинальная мощностьдизеля N=60кВт, номинальная частотавращения nн=2000об/мин; степень сжатия ε=16, коэффициенттактности τ=4; коэффициент избытка воздуха α=1,6.Дизельное топливо,, Л,, (ГОСТ305-82); низшая удельная теплота сгорания топлива Qн=42500кДж/кг; средний элементный состав: С=85,7%,Н=13,3%, Q=1%. Расчет ведем для сгорания1кг топлива. Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кгтоплива:
/>
или
/>
где μв — масса 1-го кмолявоздуха(μв=28,96кг/кмоль).
Количество свежего заряда:
/>
Общее количество продуктовсгорания:
/>
При этом химический коэффициентмолекулярного изменения горючей смеси:
/>
Параметры окружающей среды иостаточные газы. Атмосферные условия принимаем следующие: P=0,1МПа, T=288K. Давление окружающей среды
P= Pк=0,1МПа,температура окружающей среды T=Tк=288K. Давление и температура остаточных газов: />, принимаем Tr=930К.
Процесс впуска. Принимаемтемпературу подогрева свежего заряда />
Плотность заряда на впуске:
/>
где Rв=287Дж/кг∙град-удельная газовая постоянная для воздуха.
/>/>/>/>/>/>/>/>/>Принимаем/> и />
Тогда потери давления на впускев двигатель:
/>
Давление в конце впуска:
/>
Коэффициент остаточных газов:
/>
Температура в конце впуска:
/>
Коэффициент наполнения:
/>
Процесс сжатия. Показательполитропы сжатия можно определить по эмпирической формуле:
/>
Давление в конце сжатия:
/>
Температура в конце сжатия:
/>
Средняя молярная теплоемкостьзаряда(воздуха) в конце сжатия (без учета влияния остаточных газов):
/>
Число молей остаточных газов:
/>
Число молей газов в конце сжатиядо сгорания:
/>
Процесс сгорания. Средняямолярная теплоемкость при постоянном давлении для продуктов сгорания жидкоготоплива в дизеле:
/>
Число молей газов послесгорания:
/>
Расчетный коэффициентмолекулярного изменения рабочей смеси:
/>
Принимаем коэффициентиспользования теплоты />. Тогдаколичество теплоты передаваемой газом на участке cz.z при сгорании 1кг топлива:
/>
Принимаем степень повышениядавления λ=2,2. Температуру в конце сгорания определяют из уравнениясгорания для дизеля:
/>
/>/>/>/>/>/>/>/>/>
Решаем уравнение относительно Tz и находим Tz=2380
/>
Степень предварительногорасширения:
/>
Процесс расширения. Степеньпоследующего расширения:
/>
С учетом характерных значенийпоказателя политропы расширения для заданных параметров дизеля принимаем n2=1,17. Тогда
/>
/>
Проверим правильность ранеепринятой температуры остаточных газов:
/>
/>
Индикаторные параметры рабочегоцикла двигателя:
/>
Принимаем коэффициент полнотыиндикаторной диаграммы ν=0,95.
Среднее индикаторное давлениецикла для скругленной индикаторной диаграммы:
/>
Индикаторный КПД.
/>
Индикаторный удельный расходтоплива:
/>
Эффективные показателидвигателя. Принимаем предварительную среднюю скорость поршня Wп.ср=8,3м/с.
Среднее давление механическихпотерь:
/>
Среднее эффективное давление:
/>
Механический КПД:
/>
Эффективный КПД:
/>
Эффективный удельный расходтоплива:
/>
Основные параметры цилиндра иудельные параметры двигателя:
Мощность двигателя:
/>
Площадь поршня:
/>
Средняя скорость поршня:
/>
Эффективный крутящий момент двигателя:
/>
Часовой расход топлива:
/>
Удельная поршневая мощность:
/>
Если принять массу сухогодвигателя без вспомогательного оборудования Gсух=430кг, то литроваямасса:
/>
и удельная масса:
/>
2.Кинематический расчет.
Основная задача кинематическогорасчета состоит в определении закона движения поршня и шатуна. При этом вкинематическом расчете делаются допущения, что вращение коленчатого валапроисходит с постоянной угловой скоростью /> Этопозволяет рассчитывать все кинематические параметры механизма в зависимости отугла поворота кривошипа коленчатого вала φ, который при /> пропорционален времени,т.е. />или />, так как /> и />.
Исходные данные: двигатель- сцентральным кривошипно — шатунным механизмом; номинальная частота вращенияколенчатого вала />;
ход поршня — /> ; радиус кривошипа — />; постоянная />
Угловая скорость кривошипа:
/>
При работе двигателя поршеньсовершает возвратно-поступательные движения, для характеристики которогоопределяют перемещение Sx, скорость Wп и ускорение jп.Рассчитываем перемещения поршня Sx, скоростипоршня Wп , ускорения поршня jп. Через каждые 10°поворота коленчатого вала и полученные значения заносим в таблицу. Формула длярасчета перемещения поршня имеет вид:
/>
Скорость поршня определяется поформуле:
/>
Ускорения поршня определяется поформуле:
/>
Средняя скорость поршня:
/>
/>/>/>/>/>/>/>/>/>
Кинематические параметрыдвигателя.φп.к.в. Sп Wп jп. φ°п.к.в. 0-180° 180-360° 0-180° 180-360° 0-180° 180-360° 3367,3 3367,3 360 10 0,0011 0,0011 2,780 -2,780 3380,4 -3380,4 350 20 0,0045 0,0045 5,428 -5,428 3036,0 -3036,0 340 30 0,012 0,012 7,805 -7,805 2646,5 2646,5 330 40 0,0174 0,0174 9,79 -9,79 2144,2 2144,2 320 50 0,0263 0,0263 11,358 -11,358 1562,6 1562,6 310 60 0,0362 0,0362 12,404 -12,404 947,0 947,0 300 70 0,0468 0,0468 12,939 -12,939 336,6 336,6 290 80 0,0576 0,0576 12,976 -12,976 -234,2 -234,2 280 90 0,0683 0,0683 12,565 -12,565 -736,5 -736,5 270 100 0,0785 0,0785 11,772 -11,772 -1149,6 -1149,6 260 110 0,0878 0,0878 10,677 -10,677 -1465,3 -1465,3 250 120 0,0963 0,0963 9,358 -9,358 -1683,6 -1683,6 240 130 0,097 0,1034 7,892 -7,892 -1817,8 -1817,8 230 140 0,1093 0,1093 6,344 -6,344 -1886,3 -1886,3 220 150 0,1140 0,1140 4,750 -4,750 -1910 -1910 210 160 0,1173 0,1173 3,167 -3,167 -1907,3 -1907,3 200 170 0,1192 0,1192 1,578 -1,578 -1899,4 -1899,4 190 180 0,1200 0,1200 -1894,2 -1894,2 180 3. Построение индикаторной диаграммы.
В соответствии с текущимиданными данными дизеля принимаем: /> , />, /> ,/>.
В результате теплового расчетаполучены давления в характерных точках диаграммы:
/>
Значения показателей политропысжатия и расширения: />
Степень предварительногорасширения: />.
Степень последующего расширения:/>.
Среднее индикаторное давление: />
1) Для построения расчетной индикаторной диаграммы определяем относительнуювысоту камеры сгорания /> :
/>
/>
2) Рассчитываем степень сжатия Еx, давление научастке сжатия рcx, степень последующего расширения δx, текущеедавление на участке расширения рвx:
/>;
/>;
/>;
/>.
Полученные данные заносим втаблицу.
φ°
п.к.в. Sx Sx+hс Политропа расширения Политропа сжатия
φ°
п.к. в. δx
/> рвx Еx
/> рcx 0,133 - - - 3 4,455 0,396 360 10 0,018 0,151 - - - 2,880 4,216 0,375 350 20 0,072 0,205 - - 6,870 2,648 3,761 0,334 340 30 0,192 0,325 1,900 2,119 4,007 2,409 3,306 0,294 330 40 0,278 0,411 2,403 2,789 3,045 2,323 3,147 0,280 320 50 0,421 0,554 3,239 3,955 2,147 2,240 2,994 0,266 310 60 0,579 0,712 4,164 5,307 1,600 2,186 2,898 0,257 300 70 0,749 0,882 5,158 6,817 1,246 2,150 2,833 0,252 290 80 0,922 1,055 6,169 8,405 1,010 2,126 2,789 0,248 280 90 1,093 1,226 7,169 10,02 0,847 2,108 2,758 0,245 270 100 1,256 1,389 8,123 11,598 0,732 2,095 2,735 0,243 260 110 1,405 1,538 8,994 13,065 0,649 2,086 2,718 0,241 250 120 1,541 1,674 9,789 14,426 0,587 2,079 2,706 0,240 240 130 1,552 1,685 9,853 14,537 0,584 2,078 2,705 0,240 230 140 1,749 1,882 11,006 16,546 0,513 2,070 2,690 0,239 220 150 1,824 1,957 11,444 17,319 0,490 2,067 2,686 0,239 210 160 1,877 2,01 11,754 17,869 0,475 2,066 2,683 0,238 200 170 1,907 2,04 11,929 18,181 0,467 2,065 2,681 0,238 190 180 1,92 2,053 12,006 18,319 0,463 2,064 2,680 0,238 180
По полученным точкам строиминдикаторную диаграмму.
Проектируем расчетнуюиндикаторную диаграмму с целью ее приближения к действительной с учетом данныхпо фазам распределения и углу опережения впрыскивание топлива для дизеля Д-248,которые приведены в таблице.
Обозначение точек на
диаграмме.
Положение точек на
диаграмме.
Расчетное положение
точек в масштабе диаграммы.
с
/>
/>
/>
/>
16° до в.м.т.
16° после в.м.т.
40° после н.м.т.
15° до в.м.т.
40° до н.м.т. 4.Динамический расчет двигателя
Исходные данные: угловоеускорение кривошипа: />, угловаяскорость кривошипа />, постояннаякривошипно-шатунного механизма />;приведенные массы деталей кривошипно-шатунного механизма: /> /> /> /> /> /> площадь поршня Fп=0,009498м²
1) Определение значенияизбыточного давления газов на поршень по формуле />,полученные значения вносим в таблицу.
2) Центробежная сила инерции:
/>
3) Расчетные значения силинерции поступательно движущихся массPj также приведены в таблице.
4) Расчетные значения сил,действующих в кривошипно-шатунном механизме одного цилиндра за один рабочийцикл дизеля, приведены в таблице. При этом соответствующие значениятригонометрических функций для постоянной /> такжеприведены в таблице.
5) Для контроля правильности силрекомендуются сделать проверку сравнения среднего значения потенциальной силыT, определенным по данным таблицы, сосредним значением тангенциальной силы, полученного по данным теплового расчета.Разница в полученных расчетов не должна превышать 5%.
Для рассматриваемого дизеля:расчет сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме одного цилиндрадвигателя Д-248.