Курсовой проект по автомобильным двигателям

Министерство  сельского хозяйства Российской Федерации

Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия 
 
 
 
 
 
 

                                                                                              Кафедра «ЭММ и ТО» 

  
 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

по автомобильным  двигателям.

              
 
 
 
 
 
 

      Выполнил  студент 3 курса

                                                                                    инженерный факультет

      заочного  отделения ССО

      «Автомобили и автомо-

      бильное хозяйство».

      Кожевников  Валерий 

      Сергеевич

      шифр: 08088  
 
 
 
 

                                                  

                                           

                                                  Ульяновск-2010г.

Содержание.

Задание………………………………………………………………………………..3

Введение………………………………………………………………………………4

I. Тепловой и динамический расчет двигателя……………………………………5

1.1. Тепловой  расчет двигателя……………………………………………………5

1.2. Определение  общих показателей характерезующих

     работу двигателя в целом……………………………………………………...9

1.3. Определение эффективных показателей двигателя…………………………10

1.4. Основные  размеры двигателя………………………………………………..11

1.5. Сводная  таблица результатов теплового  расчета………………………….12

II. Динамический расчет двигателя………………………………………………18

2.1. Построение диаграммы пути, скорости и ускорения поршня…………….18

2.2. Построение  диаграммы сил инерции Рj……………………………………..21

2.3. Построение диаграммы суммарных сил, действующих на поршень……..25

2.4. Построение диаграммы тангенциальных сил для одного цилиндра……...27

2.5. Построение  суммарной диаграммы тангенциальных  сил………………….31

2.6. Определение  среднего значения тангенциальной  силы…………………….31

2.7. Проверка правильности выполнения расчетов……………………………..31

2.8. Определение максимальной избыточной работы,

       аккумулируемой маховиком………………………………………………….33

2.9. Определение  момента инерции вращающихся  масс двигателя……………33

2.10. Определение  момента инерции маховика и  его массы……………………33

Заключение………………………………………………………………………….34

Список  используемой литературы………………………………………………..35 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                     Задание.

 

Прототип   - дизель  (двигатель ЯМЗ-236);

Мощность  Ne = 132 кВт ;

Частота вращения коленчатого вала  n = 1950 об/мин ;

Степень сжатия ε = 16,5;

Число и расположение цилиндров i = V6;

Давление  остаточных газов  P_r = 0,113 МПа ;

Температура остаточных газов Т_r = 800 K;

Коэффициент наполнения η_v(h) = 0,80;

Коэффициент избытка воздуха α^/ = 1,7;

Коэффициент использования тепла * = 0,75;

Показатель  политропы расширения n₂ = 1,24;

Потери  давления на трение  Р_Т = 0,21 МПа;

Рабочий объем цилиндров V = 11,149 литров;

Диаметр цилиндра Х ход поршня  130х140 мм. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.

Тепловой  расчет двигателя служит для определения  параметров рабочего тела в цилиндре двигателя, а также оценочных  показателей рабочего процесса, для  оценки мощностных и экономических  показателей, позволяющих оценить  мощность и расход топлива.

В основе методики расчета лежит метод  В.И. Гриневецкого, в дальнейшем усовершенствованный  Е.К. Мазингом, Н.Р. Брилингом, Б.С. Стечкиным  и др.

Задачей динамического расчета является определение сил, действующих в  механизмах преобразования энергии  рабочего тела в механическую работу двигателя.

В настоящей  работе тепловой и динамический расчеты  выполняются для режима номинальной  мощности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

I. Тепловой и динамический расчет двигателя. 

1. Тепловой расчет  и определение  основных размеров  двигателя. 

Задачей теплового расчета является определение  индикаторных и эффективных показателей, построение индикаторной диаграммы, определение  составляющих теплового баланса  и основных размеров двигателя. 

Процесс всасывания.

В результате данного процесса цилиндр двигателя (рабочая полость) наполняется свежим зарядом. Давление окружающей среды выбираем для нормальных атмосферных условий, равное Р_о = 0,1013 МПа.

Давление  перед впускными клапанами соответствует  давлению окружающей среды Р_о = Р_к = 0,1013 МПа, поскольку рассчитываемый двигатель не снабжен наддувом.

Температуру окружающей среды принимаем для  нормальных атмосферных условий, равная Т_о = 293 К.

Давление  остаточных газов  по условию равно  Р_r = 0,113 МПа.

Температура остаточных газов по условию равна  Т_r = 800 К.

Подогрев  свежего заряда для четырехтактных дизельных  двигателей находится  в диапазоне DТ = 20…40 К. Для рассчитываемого двигателя, опираясь на расположение и конструкцию впускного трубопровода, небыстроходности двигателя, отсутствие специального устройства для подогрева и наддува, принимаем DТ = 20 К.

То^/ = То + = 293 + 20 = 313 К.

Давление в конце впуска рассчитаем по следующей формуле ( см. [1] стр. 7):

Р_а = ,

где η_ν- коэффициент наполнения, равный по условию η_ν = 0,80;

ε – степень сжатия, равный по условию ε = 16,5;

Р_r-давление остаточных газов, равный по условию Р_r = 0,113Мпа.

Р_а = = = 0,087МПа.

Пределы изменений давления в конце впуска для дизельных двигателей без наддува 0,075…0,090МПа.

Температура в конце впуска ( см. [1], стр. 7):

Т_а = ,

где Т₀ = 293К – температура окружающей среды;

Р₀=0,1Мпа - давление окружающей среды;

Т_r = 800К – температура остаточных газов.

Т_а = = =   = 330,67 К.

Пределы изменений температуры в конце  впуска для дизельных двигателей без наддува 310…360 К.

Процесс сжатия. 

Давление  в конце сжатия 

.

Пределы изменений давления в конце сжатия для дизельных двигателей без наддува 3,5…5,5МПа.

Температура в конце сжатия 

.

Пределы изменений температуры в конце  сжатия для дизельных двигателей без наддува 750…920 К.

Показатель  политропы сжатия устанавливается  по опытным данным в зависимости  от частоты вращения коленчатого  вала двигателя, степени сжатия, размеров цилиндра, материала поршня и цилиндра, теплообмена и других факторов. Величину показателя политропы сжатия можно  оценить по среднему показателю адиабаты k₁. Условно принимая k₁ = n₁ по монограмме [2, стр.72] определяем показатель адиабаты в зависимости от температуры рабочего тела в конце впуска Т_а и степени сжатия. Найденное значение k₁= n₁ = 1,35. 

Процесс сгорания 

Теоретически  необходимое количество воздуха  для сгорания 1 кг жидкого топлива 

где С, Н, О – массовая доля элементов  в 1 кг топлива;

С=0,857; Н=0,133; О=0,01 

 кг

Эта величина в кмолях:

кмоль.

Действительное  количество воздуха в молях, поступившее в двигатель для сгорания 1кг топлива (кмоль) найдем по формуле (см. [1], стр. 8):

М₁ = α∙L₀;

где - коэффициент избытка воздуха, равный =1,7;

М₁ = α∙L₀ = 1,7∙0,498 = 0,85кмоль

Найдем  коэффициент остаточных газов по следующей формуле:

.

Величина  коэффициента остаточных газов  для дизеля изменяется в пределах .

Теперь  зная коэффициент остаточных газов  найдем число молей остаточных газов:

М_γ = γ∙М₁ = 0,03∙0,85 = 0,0255кмоль.

Теперь  найдем число молей газа, находящегося в цилиндре двигателя в конце  сжатия:

М_с = М₁ + М_γ = 0,85 + 0,0255 = 0,88кмоль.

Количество  продуктов сгорания при работе двигателей на жидком топливе при  находится по следующей формуле (см. [1], стр. 9):

М₂ = М₁ + Н₂/4 + О₂/32 = 0,85 + 0,133/4 + 0,01/32 = 0,88кмоль.

Число молей продуктов сгорания и остаточных газов найдем по формуле:

М_z = М₂ + М_γ = 0,88 + 0,0255 = 0,91кмоль.

Теоретический коэффициент молекулярного изменения 

.

Теперь  найдем действительный коэффициент  молекулярного изменения по следующей  формуле (см. [1], стр. 9):

μ = = = 1,034.

Величина  μ для дизелей изменяется в пределах .

Теплоемкость  свежепоступившей рабочей смеси  или воздуха находится по формуле: