Тепловой и динамический расчет автотракторных двигателей
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
средним давлением механических потерь:
.
Механический КПД двигателя. .
Эффективный КПД двигателя. .
Удельный эффективный расход топлива. .
Общие показатели существующих двигателей приведены в таблице 15.
.8 Определение основных размеров двигателя
По заданной эффективной мощности Ne определяется рабочий объем одного цилиндра двигателя, м3:
,
где ?- тактность двигателя ( 4-х тактный ?-4; 2-х тактный ?- 2); Nе- эффективная мощность, кВт; Ре- среднее эффективное давление, МПа; i- число цилиндров.
. Значения коэффициентов А и В
ДвигателиАВКарбюраторные: S/D> 1 S/D < 10,049 0,0390,0152 0,0132Дизельные с неразделенной камерой сгорания0,1030,0118Дизельные с разделенной камерой сгорания0,1030,0135
Один и тот же рабочий объем может быть реализован при различных сочетаниях диаметра поршня D и хода поршня S. Отношение этих величин S/D подбирается таким образом, чтобы средняя скорость поршня Сп находилась в допустимых пределах (табл. 16).
Диаметр поршня при выбранном S/D равен:
Остальные размеры (ход поршня, радиус кривошипа, длина шатуна, объем камеры сгорания) подсчитываются по полученному диаметру поршня, выбранным S/D и ? , заданному отношению длины радиуса кривошипа к длине шатуна ?, и уточняются значения и Рм в процессе расчета на ЭВМ.
15. Показатели автотракторных двигателей
ДвигателиPi, МПа?i?eКарбюраторные двигатели0,7…1,20,28...0,390,25...0,33Газовые двигатели0,6…0,90,28...0,330,23...0,30Дизельные без наддува0,75...1,20,42...0,480,35...0,40Дизельные с наддувом1,4…3,00,40...0,500,36...0,40Дизельные двухтактные0,6…1,40,38...0,410,30...0,37Двигатели?мgi, г/(кВтч)gе, г/(кВтч)Карбюраторные двигатели0,70...0,85205...330300...370Газовые двигатели0,75...0,8510,8...12.814...17Дизельные без наддува0,70...0,82175...220225...260Дизельные с наддувом0,80...0,90162...220217...238Дизельные двухтактные0,70...085195...225245...270
. Значения средней скорости поршня и отношения S/D
ДвигателиСп, м/сS/DКарбюраторные10...120,8...1,0Дизельные тракторные и комбайновые6,5...80,9...1,2Дизельные автомобильные7,5...90,9...1,05
2. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ.
.1 Выбор основных параметров динамического расчета
Задание не предусматривает конструктивного оформления двигателя, и поэтому массы поршня и шатуна, необходимые для проведения динамического расчета, оказываются не известными. Для приближенного определения значений массы поршня mn и шатуна mш можно использовать данные таблицы 17.
. Значения масс элементов кривошипно-шатунного механизма
ДвигательМатериал поршня
К2/М2Карбюраторные и газовыелегкий сплав, сталь80...12090...200Дизельные тракторные и комбайновыелегкий сплав, чугун250…600 350...1000350...550 450...900Дизельные автомобильныелегкий сплав200…250300...400
Общая масса всех движущихся элементов кривошипно-шатунного механизма (рис. 4) распределяется между массой, движущейся возвратно поступательно в направлении оси цилиндра m и массой mг приведенной к оси шатунной шейки коленчатого вала, между которыми предполагается абсолютно жесткая связь.
Направление действующих сил, показанное на рис. 4, принято положительным.
Рис.4. Расчетная схемабоковая сила, прижимающая поршень к стенке цилиндра
Pt- сила, действующая на головки коленвала и направленная вдоль шатуна
К- нормальная сила, направленная по радиусу кривошипа
Т- тангенциальная сила, касательная к окружности радиуса кривошипа.
Массы mш шатуна условно делят на две части. Одну из них m1 считают сосредоточенной на оси поршневого пальца и относят к поступательно движущимся частям, другую m2 на оси шатунной шейки коленчатого вала и относят к вращающимся частям. При этом:
.
Для предварительных расчетов принимают:
,
2.2 Кинематические соотношения кривошипно-шатунного механизма
Основная задача кинематического расчета состоит в определении закона движения поршня и шатуна.
Перемещение поршня. Оно определяется по выражению:
По этой формуле строится зависимость (Рис. 5,6).
Скорость перемещения поршня.
где ?- угловая скорость вращения колен вала, с-1; ,
n - частота вращения, мин-1
Затем строится графикVn=f(?)(Рис. 5,6)
Ускорение поршня.
Полученная зависимость изображается на общем графике перемещения и скоростей поршня в функции угла поворота
.3 Силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс кривошипно-шатунного механизма
Построение сил инерции отнесенных к единице площади поршня, м2, вызвано необходимостью последующего суммирования сил газов и инерционных, а силы газов на индикаторной диаграмме отнесены к единице площади поршня, так как она строится в координатах давление-объем надпоршневого пространства.
Масштаб удельных сил инерции должен совпадать с масштабом давлений индикаторной диаграммы.
.4 Развертывание индикаторной диаграммы и графика сил инерции по углу поворота коленчатого вала
Так как на поршень с внутренней полости картера действует атмосферное давление, то избыточное давление газов на поршень определяется из выражения:
,
где Рц- текущее абсолютное давление газов в цилиндре по индикаторной диаграмме; Ро - давление окружающей среды.
При одинаковом масштабе давлений индикаторной диаграммы и сил инерции можно производить непосредственное графическое суммирование сил газов и инерции для получения суммарных сил Р1, действующих на поршень. Значения суммарных сил