Тепловой и динамический расчет двигателя

Содержание

Задание 

Реферат 

Введение 

1. Тепловой расчет двигателя  
2. Кинематический и динамический расчеты двигателя механизма 
3. Расчет момента инерции маховика 
4. скоростная характеристика двигателя 

Литература 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проблема кардинального повышения эффективности производства является центральной проблемой современного экономического развития страны, осуществляемого в сложных условиях. Продолжается сокращение в народном хозяйстве трудовых ресурсов, ухудшается плодородие почв, снижается продуктивность земледелия, большинство с/х техники подвержено моральному и физическому старению, и во многих хозяйствах в настоящее время не хватает средств на обновление автотракторного парка.

В современных условиях ставится задача рационального расходования топливно-энергетических ресурсов, улучшению использования с/х техники, эффективной и надежной работы автотракторных двигателей и с/х машин.

Решение этой задачи должно достигаться такими мерами, кА повышение  экономичности и простоты двигателей, снижение расхода топлива и смазки, повышение эффективности и моторесурса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ

 

Исходные данные

 

Автомобиль	Москвич – 2140
Двигатель	М – 412
Мощность	55 кВт
Число цилиндров	4
Частота вращений коленвала	5800 мин-1

 

 

Принимаем следующие  данные

1. атмосферные условия:

2. параметры выпуска:

3. степень сжатия:

4. коэффициент избытка воздуха:

5. подогрев свежего заряда:

6. топливо:

АИ – 93

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Процесс впуска

 

Процесс впуска принимают, происходящим при постоянном давлении, равному за процесс:

,

где - падение давления из-за гидравлического сопротивления впускного клапана, МПа.

 

Уравнение баланса тепла на впуске:

,

где - количество тепла свежего заряда;

      - количество тепла подогрева;

      - количество тепла остаточных газов.

 

где - количество свежепоступившего заряда;

       - среднемольная теплоёмкость свежего заряда.

 

где - количество остаточных газов;

       - среднемольная теплоёмкость продуктов сгорания.

 

,

где - среднемольная теплоёмкость рабочей смеси.

 

 

Приравниваем  и разделив на , получим:

,

где - коэффициент остаточных газов.

 

 

Введем  - коэффициент наполнения (отношение свежепоступившего заряда к тому количеству заряда, которое могло бы разместиться в рабочем объёме)

 

 

 

2. Процесс сжатия

 

Процесс сжатия происходит при переходе поршня от НМТ к ВМТ, все клапаны закрыты. Принимаем показатель политропы сжатия

 

Уравнение политропы  будет иметь вид:

 

 

Температура в конце сжатия:

где - масса заряда.

 

 

 

3. Процесс сгорания

 

Определим количество газа в цилиндре двигателя до и после  сгорания. Примем, что за 1 цикл в  цилиндре сгорает 1 кг топлива.

 

Состав 1 кг бензина

 

Определим количество требуемого для сгорания 1 кг топлива

 

В воздухе  - по массе и - по объёму

 

Количество свежепоступившего  заряда на 1 кг топлива:

 

Количество газа в цилиндре в точке С

 

 

 

 

 

Определим количество продуктов сгорания:

 

Количество газа в цилиндре в  конце сгорания:

Введем:

- коэффициент молекулярного  изменения горючей смеси;

- коэффициент молекулярного  изменения рабочей смеси;

 

Уравнение сгорания для  карбюраторного двигателя:

где - среднемольная теплоемкость рабочей смеси;

- среднемольная теплоемкость продуктов сгорания;

- коэффициент неполноты сгорания;

- низшая теплота сгорания

 

 

Примем для ориентировочных расчетов температуру T_Z=2500ºK.

 

 

Подставим все значения в уравнение сгорания для карбюраторного двигателя:

 

 

Обозначим левую часть  уравнения через “S”:

 

 

Определяем температуру в конце сгорания (точка Z):

 

 

Давление в конце  сгорания:

 

 

 

4. Процесс расширения

 

Процесс расширения проходит по политропе, где показатель политропы 

 

Степень повышения давления:

 

Аналитический метод  определения среднего индикаторного  давления:

 

Действительное среднее  индикаторное давление:

где - коэффициент скругления диаграммы

 

Среднее давление трения:

где - опытные коэффициенты;

       - средняя скорость поршня, м/с;

 

 

Среднее эффективное давление:

 

 

1.5. Индикаторный  и эффективный КПД двигателя

 

Индикаторный КПД двигателя  равен:

 

Механический КПД двигателя:

 

Эффективный КПД двигателя:

 

1.6. Индикаторный  и эффективный расходы топлива

 

Индикаторный расход топлива:

 

Эффективный расход топлива:

 

Часовой расход топлива:

 

1.7. Выбор основных размеров двигателя

 

Определяем требуемый рабочий  объём цилиндров:

 

С другой стороны:

где - выбираем по прототипу

 

 

Проверка:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.    КИНЕМАТИЧЕСКИЙ  И ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КРИВОШИПНО - ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА

2.1 Кинематический расчёт  КШМ

Определяем длину шатуна

где:

- радиус кривошипа, м;

- постоянная КШМ, 

где:

S - ход поршня, м

Определяем перемещение  поршня

где:

- перемещение первого порядка;

- перемещение второго порядка.

Результаты расчетов сводим в таблицу 1.

Таблица 1. Перемещение  поршня

	,м	,м	,м
0	0	0	0	360
30	0,0075	0,0018	0,0093	330
60	0,028	0,00525	0,03225	300
90	0,056	0,007	0,063	270
120	0,084	0,00525	0,08925	240
150	0,104	0,0018	0,1058	210
180	0,112	0	0,112	180

По данным таблицы 1 строим график перемещения поршня.

 

 

Определяем скорость поршня

где:

- скорость первого порядка;

- скорость второго порядка.

Полученные данные сводим в таблицу 2

Таблица 2. Скорость поршня

 

0	0	0	0
30	5,86	1,27	7,13
60	10,15	1,27	11,42
90	11,72	0	11,72
120	10,15	-1,27	8,88
150	5,86	-1,27	4,59
180	0	0	0
210	-5,86	1,27	-7,13
240	-10,15	1,27	-11,42
270	-11,72	0	-11,72
300	-10,15	-1,27	-8,88
330	-5,86	-1,27	-4,59
360	0	0	0

 

По данным таблицы 2 строим график перемещения поршня.

 

 

 

 

 

Определяем ускорение  поршня

где:

- ускорение первого порядка;

- ускорение второго порядка.

Полученные расчеты  сводим в таблицу 3.

Таблица 3. Ускорение поршня

0	2453,2	613,3	3066,5	360
30	2124,5	306,65	2431,15	330
60	1226,6	-306,65	919,95	300
90	0	-613,3	-613,3	270
120	-1226,6	-306,65	-1533,25	240
150	-2124,5	306,65	1817,85	210
180	-2453,2	613,3	-1533,25	180