Узнать стоимость написания работы
Оставьте заявку, и в течение 5 минут на почту вам станут поступать предложения!
Реферат

Реферат по предмету "Транспорт"


Тепловой и динамический расчет автомобильного двигателя

Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
Гродненский государственный университет
им. Я. Купалы
Курсовой проект
по дисциплине “Силовые установки транспортных средств”
на тему “Тепловой и динамический расчет двигателя”
Гродно 2010
Содержание
Введение
1. Тепловой расчет двигателя
1.1 Выбор топлива, определение его теплоты сгорания
1.2 Определение параметров рабочего тела
1.3 Определение параметров окружающей среды и остаточных газов
1.4 Расчет параметров процесса впуска
1.5 Расчет параметров процесса сжатия
1.6 Расчет параметров процесса сгорания
1.7 Расчет параметров процесса расширения и выпуска
1.8 Определение индикаторных показателей двигателя
1.9 Определение эффективных показателей двигателя
1.10 Определение основных размеров цилиндра и параметров двигателя
1.11 Построение индикаторной диаграммы
2. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя
3. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя
3.1 Расчет сил давления газов
3.2 Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма
3.3 Расчет сил инерции
3.4 Расчет суммарных сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме
3.5 Расчет сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала
3.6 Построение графиков сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме
3.7 Построение диаграммы износа шатунной шейки
3.8 Построение графика суммарного крутящего момента двигателя
Заключение
Литература
Введение
Целью курсовой работы является систематизация и закрепление знаний, полученных студентами при изучении теоретического курса дисциплины «Силовые установки транспортных средств», а также при выполнении практических и лабораторных работ; освоение методики и получение практических навыков теплового и динамического расчета автомобильного (тракторного) двигателя.
Приведенная в настоящем курсовом проекте последовательность расчета двигателя базируется на известных методиках, изложенных в литературе.
Помимо указанных данных при выполнении курсовой работы студенту необходимо самостоятельно выбрать ряд величин, используя сведения о принятом прототипе двигателя.
1 Тепловой расчет двигателя
1.1 Выбор топлива, определение его теплоты сгорания
Для бензинового двигателя с впрыском в соответствии с заданной степенью сжатия (/>) октановое число используемого бензина находится в пределах от 90 до 100. Выбираем следующие виды бензинов: “Регуляр-91”, “Регуляр-92”, “Премиум-95”, “Супер-98”,
Низшая теплота сгорания жидкого топлива, кДж/кг:
/>
(1.1)
где />– массовые доли углерода, водорода и кислорода в одном килограмме топлива.
/>
/>
/>
/>
1.2 Определение параметров рабочего тела
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного килограмма жидкого топлива:
/>
(1.2)
/>


/>
/>
Количество свежего заряда:
/>
(1.3)
где />– коэффициент избытка воздуха;
/>= 115 кг/кмоль – средняя молярная масса бензина.
/>


При не полном сгорании топлива (/>) в состав продуктов сгорания входят: оксид углерода />, углекислый газ/>, водяной пар/>, водород />и азот />.
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания жидкого топлива при />:
1. Оксида углерода:
/>
(1.4)
/>
2. Углекислого газа:
/>
(1.5)
/>
3. Водяного пара:
/>
(1.6)
/>--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
/>
/>
(1.18)
/>
1.6 Расчет параметров процесса сгорания
Целью расчета процесса сгорания является определение температуры />и давления />в конце видимого сгорания.
Температура />, определяется путем решения уравнения сгорания, которое имеет вид:
/>
(1.19)
где />– коэффициент использования теплоты;
/>– теплота сгорания рабочей смеси, кДж/кмоль раб.см;
/>– средняя мольная теплоемкость свежего заряда при постоянном объеме, кДж/кмоль град;
/>– средняя мольная теплоемкость продукта сгорания при постоянном объеме, кДж/кмоль град;
/>– действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси.
По опытным данным значения коэффициента />для двигателей cэлектронным впрыском при их работе на номинальном режиме: />
Теплота сгорания рабочей смеси, кДж/кмоль раб.см.:
/>
(1.20)
где />– количество теплоты потерянное вследствие химической неполноты сгорания, кДж/кг:
/>
(1.21)
/>


Тогда имеем:
/>


Средние мольные теплоемкости:
свежего заряда
/>
(1.22)
/>


продуктов сгорания, />:
/>
(1.23)
Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:
/>
(1.24)
/>


Уравнение сгорания (1.19) после подстановки аналитических выражений всех рассчитываемых параметров и последующих преобразований можно представить в виде уравнения второго порядка относительно />:
/>
(1.25)
где A, Bи C– коэффициенты уравнения второго порядка относительно />:
/>
(1.26)
/>
(1.27)
/>
(1.28)
/>


/>


/>


Решение уравнения второго порядка относительно />имеет вид:
/>
(1.29)
/>
Теоретическое давление:
/>
(1.30)
/>
Действительное давление:
/>
(1.31)
/>
Степень повышения давления:
/>
(1.32)
/>
1.7 Расчет параметров процесса расширения и выпуска
По опытным данным средние значения величины />при номинальной нагрузке:/>    продолжение
--PAGE_BREAK--
Давление />и температура />конца процесса расширения:
/>
(1.33)
/>
/>
(1.34)
/>
Правильность предварительного выбора температуры остаточных газов />проверяется с помощью выражения:
/>
(1.35)
/>
/>
Погрешность менее 10%, соответственно температура остаточных газов выбрана верно.
1.8 Определение индикаторных показателей двигателя
Теоретическое среднее индикаторное давление, МПа:
/>
(1.36)
/>
Действительное среднее индикаторное давление:
/>
(1.37)
где />– коэффициент полноты диаграммы, который принимается равным:
/>
/>
Индикаторный КПД двигателей, работающих на жидком топливе:
/>
(1.38)
/>
Индикаторный удельный расход жидкого топлива:
/>
(1.39)
/>
1.9 Определение эффективных показателей двигателя
При проведении предварительных расчетов двигателей величина />(МПа) приближенно определяется в зависимости от средней скорости поршня />по эмпирическим формулам вида:
/>
(1.40)
где />выражено в м/с;
a, b-коэффициенты, значения которых устанавливаются экспериментально.
Для высокофорсированного двигателя с впрыском топлива и электронным управлением имеем:
а = 0,024 МПа;
b= 0,0053 (МПа/>c)/м;
Средняя скорость поршня:
/>
(1.41)
где S – ход поршня, мм;
n– номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, мин1.
Для заданного прототипа ход поршня S составляет 80 мм.
/>


/>


Среднее эффективное давление:
/>
(1.42)
/>
Механический КПД (/>) представляет собой отношение среднего эффективного давления к индикаторному:
/>
(1.43)
/>
Эффективный КПД двигателя:
/>
(1.44)
/>
Эффективный удельный расход жидкого топлива:
/>
(1.45)
/>
1.10 Определение основных размеров цилиндра и параметров двигателя
По эффективной мощности, частоте вращения коленчатого вала, тактности и эффективному давлению определяется литраж двигателя:
/>
(1.46)
где />–тактность двигателя;
/>– эффективная мощность для номинального режима, кВт;     продолжение
--PAGE_BREAK--
/>– среднее эффективное давление, МПа;
/>– обороты коленчатого вала на номинальном режиме, />.
/>


Рабочий объем одного цилиндра:
/>
(1.47)
где, />– число цилиндров двигателя.
/>
Диаметр цилиндра:
/>
(1.48)
/>


Ход поршня, мм:
/>
(1.49)
/>


По рассчитанным значениям D и S определяем основные параметры двигателя:
литраж двигателя:
/>
(1.50)
/>


эффективная мощность:
/>
(1.51)
/>


эффективный крутящий момент:
/>
(1.52)
/>


часовой расход топлива:
/>
(1.53)
/>


Средняя скорость поршня:
/>
Проверяем правильность предварительного расчета средней скорости поршня:
/>
1.11 Построение индикаторной диаграммы
Построение индикаторной диаграммы ДВС производится в координатах />(давление – объем) или />(давление – ход поршня) на основании данных расчета рабочего цикла.
В начале построения на оси абсцисс откладывается отрезок АВ, соответствующий рабочему объему цилиндра, а по величине равный ходу поршня в масштабе />, который в зависимости от величины хода поршня принимаем 1:1.
Отрезок ОА(мм), соответствующий объему камеры сгорания:
ОА=АВ/(ε-1);(1.54)
ОА = 79,4/(10,8-1) = 8,102мм.
При построении диаграммы масштабы давлений (Мр= 0,07МПа в мм).
Построение политроп сжатия и расширения можно осуществлять аналитическим или графическим методом. Для аналитического метода точки политроп сжатия и расширения приведены в таблице 1.1
Таблица 1.1 – Определение точек политроп сжатия и расширения аналитическим методом
№ точки
Ox, мм
OB/Ox
Политропа сжатия
Политропа расширения






/>
px, Мпа
рх/Mp, мм
/>
px, Мпа
рх/Mp, мм
1
8,102
10,8
26,361
2,452
35
20,29
9,577
136,8
2
16,924
5,2
9,649
0,897
12,8
8,049
3,799
54,3
3
25,746    продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
Эффективная мощность, кВт
Эффективный удельный расход топлива,
/>
Эффективный крутящий момент, Н/>м
Часовой расход топлива, кг/ч
1
780
13,5
250,8
165,4
3,4
2
1362
25
233,8
175,4
5,8
3
1944
36,9
221
181,4
8,2
4
2526
48,7
212,4
184,2
10,3
5
3108
59,8
207,9
183,8
12,4
6
3690
69,6
207,6
180,2
14,4
7
4272
77,5
211,5
173,3
16,4
8
4854
82,8
219,6
163
18,2
9
5436
85
231,9
149,4
19,7
10
6018
83,4
248,4
132,4
20,7
11
6600
77,5
269
112,2
20,8
По полученным значениям производим построение внешней скоростной характеристики.
3 Динамический расчет КШМ двигателя
3.1 Расчет сил давления газов
Сила давления газов, Н:
/>
(3.1)
где/>– атмосферное давление, МПа;
/>, />– абсолютное и избыточное давление газов над поршнем в рассматриваемый момент времени, МПа;
/>– площадь поршня, м2;
/>
(3.2)
/>


Величины />снимаются с развернутой индикаторной диаграммы для требуемых φи заносятся в сводную табл. 3.1 динамического расчета. Соответствующие им силы />рассчитываются по формуле (3.1) и также заносятся в табл. 3.1
Для определения сил />непосредственно по развернутой индикаторной диаграмме, а также для случая, когда на ее координатной сетке строятся графики других сил, масштаб диаграммы пересчитывается. Если кривая />построена в масштабе />(МПа в мм), то масштаб этой же кривой для />будет:
/>
(3.3)
/>


3.2 Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма
Для упрощения динамического расчета действительный КШМ заменяется эквивалентной системой сосредоточенных масс, которая состоит из массы />(кг), сосредоточенной в точке А и совершающей возвратно-поступательное движение, и массы />(кг), сосредоточенной в точке В и совершающей вращательное движение:    продолжение
--PAGE_BREAK--
/>
(3.4)
/>
(3.5)
/>
(3.6)
/>
(3.7)
где />– масса поршневой группы;
/>– часть массы шатуна, приходящаяся на возвратно-поступательную движущуюся массу, кг;
/>– часть массы шатуна, приходящаяся на вращающуюся движущуюся массу, кг;
/>– часть массы кривошипа, сосредоточенной в точке В.
Для приближенного определения значений />, />и />можно использовать конструктивные массы т'(кг/м2), т.е. массы, отнесенные к площади поршня .
Исходя из определения конструктивных масс, значения т', выбранные по справочнику, умножили на площадь />(м2) для получения искомых величин т.
/>


/>


/>


/>


/>


Таким образом, имеем:
/>


/>


3.3 Расчет сил инерции
Силы инерции, действующие в КШМ, в соответствии с характером движения приведенных масс подразделяются на силы инерции поступательно движущихся масс />, и центробежные силы инерции вращающихся масс />, Н:
/>
(3.8)
/>
(3.9)
где j – ускорение поршня, м/с2;
/>– угловая скорость вращения коленчатого вала для расчетного режима;
/>
(3.10)
/>


Для рядного двигателя центробежная сила инерции />является результирующей двух сил:
силы инерции вращающихся масс шатуна
/>
(3.11)
/>


и силы инерции вращающихся масс кривошипа
/>
(3.12)
/>


Силы />, рассчитанные для требуемых положений кривошипа (углов φ),заносятся в табл. 3.1.
3.4 Расчет суммарных сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме
Суммарные силы, действующие в КШМ, определяют алгебраическим сложением сил давления газов и сил возвратно-поступательно движущихся масс, Н:
/>
(3.13)
Суммарная сила />, как и силы />и />, направлена по оси цилиндра и приложена к оси поршневого пальца. Воздействие от силы Р передается на стенки цилиндра перпендикулярно его оси и на шатун по направлению его оси.
Сила N(Н), действующая перпендикулярно оси цилиндра, называется нормальной силой воспринимается стенками цилиндра:
/>
(3.14)
где, />– угол отклонения шатуна от оси цилиндра.
Сила S(Н), действующая вдоль шатуна:
/>
(3.15)
От действия силы S на шатунную шейку возникают две составляющие силы:
сила, направленная по радиусу кривошипа (Н)
/>
(3.16)
тангенциальная сила, направленная по касательной к окружности радиуса кривошипа (Н):
/>    продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
16319
/>
282571
261498
149332
20056
20056
26894
26894
27911
191356
282571
Величина
износа, мм
28.3
26.1
14.9
2
2
2.7
2.7
2.8
19.1
28.3
3.8 Построение графика суммарного крутящего момента двигателя
Крутящий момент />(Н м), развиваемый одним цилиндром двигателя в любой момент времени, прямо пропорционален тангенциальной силе Т ;
/> ; (3.20)
где Т, Н; R,м.
При равных интервалах между вспышками в цилиндрах двигателя построение кривой />(φ)производится в следующей последовательности: график />(φ)(или Т(φ)при соответствующем выборе масштаба) разбивается на число участков, равное числу цилиндров двигателя; все участки совмещаются на новой координатной сетке длиной θи суммируются. Для четырехтактного двигателя:
θ=720° /i=720/4=180°;(3.21)
Производим расчет суммарного крутящего момента, результаты расчетов заносим в таблицу 3.3.
Таблица 3.3 – Определение суммарного крутящего момента
Угол поворота коленчатого вала, °
Крутящий момент для цилиндра, Н·м
Суммарный крутящий момент, Н·м


1
2
3
4


30
-248.56
-107.39
266.82
-113.22
-89.13
60
-143.32
-185.92
241.02
-192.07
-88.21
90
107.63
-137.88
330.42
-117.23
300.17
120
184.92
58.84
268.49
133.79
512.25
150
107.03
144.11
126.25
242.57
377.39
180
Принимаем масштабный коэффициент для суммарного крутящего момента:
Мр = 7,6737 (Н·м)/мм .
Производим построение графика суммарного крутящего момента. По графику определяем среднее значение суммарного крутящего момента:
/>; (3.22)
где F1, F2– соответственно положительная и отрицательная площади, заключенные между кривой />и линией ОА, мм2.    продолжение
--PAGE_BREAK--
/> Н·м.
По величине />определяем эффективный крутящий момент />, снимаемый с вала двигателя:
/>; (3.23)
/> Н·м.
Производим сравнение полученного значения />с величиной полученной в тепловом расчете (/>Н·м):
/>.
Заключение
В данном курсовом проекте мы систематизировал и закрепил наши знания, полученные при изучении теоретического курса дисциплины «Силовые установки транспортных средств», а также освоил методику и получил практические навыки теплового и динамического расчета автомобильного двигателя.
Литература
1. Автомобильные двигатели / Под. ред. М.С. Ховаха — М.: Машиностроение, 1977.-591с.
2. Артамонов М.Д. и др. Основы теории и конструирования автомобильных двигателей. — М.: Высш. шк., 1976. — 132 с.
3. Болтинский В.Н. Теория, конструирование и расчет тракторных и автомобильных двигателей. — М.: Сельхозиздат, 1962. — 390 с.
4. Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей / Под ред. А.С. Орлина и М.Г. Круглова. — М.: Машиностроение, 1984. — 383 с.
5. Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей / Под ред. А.С. Орлина и М.Г. Круглова. — М.: Машиностроение, 1983. — 375 с.
6. Железко Б.Е. и др. Расчет и конструирование автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пособие для вузов. — Мн.: Вышэйшая школа, 1987. — 247 с.
7. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей:
Учеб. пособие для вузов. — М.: Высш. шк., 2003. — 496 с.
8. Попык К.Г. Конструирование и расчет автомобильных и тракторных двигателей.- М.: Высш. шк., 1968. — 389 с.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Выдающиеся философы мира (на примере Платона)
Реферат Catch 22 Essay Research Paper Within the
Реферат Теорема Лапласа
Реферат Вексель как средство безналичных расчетов
Реферат Защита гидросферы
Реферат Герменевтический круг как взаимообусловленность интерпретации и понимания
Реферат Condom Distribution Essay Research Paper Comparing artwork
Реферат Основные хозяйственные центры мировой экономики: тенденции современного развития.
Реферат 2011г. Вопросы вступительного экзамена для магистрантов
Реферат Особенности медицинского страхования
Реферат Планування врожайності сільськогосподарських культур ВАТ Зелений Гай
Реферат Предприятие: организация и управление
Реферат Идея и художественные средста ее воплощения в поэме Анны Ахматовой Реквием
Реферат Налог на имущество, переходящее в порядке наследования и дарения
Реферат Untitled Essay Research Paper Abortion Life