Расчет дизильного двигателя

   МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА  И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ

РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ

   Московский  государственный агроинженерный университет

имени В.П.Горячкина 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа:

ТРАКТОРЫ  И АВТОМОБИЛИ 
 
 
 
 

Выполнил :

студент 

Принял: 
 
 
 
 

  

Москва 2006 год

Содержание

                  стр.

Введение………………………………………………………………… 3

Исходные данные………………………………………………………. 3

1. Тепловой расчёт  …………………………………………………….. 4

   1.1. Топливо…………………………………………………………… 4

   1.2. Параметры  рабочего тела……………………………………….. 4

   1.3. Параметры остаточных газов…………………………………… 4

   1.4. Процесс  впуска………………………………………………….. 5

   1.5. Процесс  сжатия………………………………………………….. 6                                                                                    

   1.6. Процесс  сгорания……………………………………………….. 7

   1.7. Процессы  расширения и выпуска………………………………. 8

   1.8. Индикаторные  параметры рабочего цикла ……………………. 9

   1.9. Эффективные  показатели двигателя …………………………… 9

   1.10. Основные  параметры цилиндра и двигателя…………………. 10

   1.11. Построение  индикаторной диаграммы……………………….. 11

   1.12. Тепловой  баланс двигателя……………………………………. 13

2.Построение  теоретических характеристик двигателя……………… 15

3.Кинематический  расчет………………………………………………. 16

4. Динамический  расчёт………………………………………………… 17

   4.1. Силы  давления газов……………………………………………… 17

   4.2. Приведение  масс частей кривошипно-шатунного  механизма…. 17

   4.3. Удельные  и полные силы инерции………………………………. 17

   4.4. Удельные  суммарные силы ……………………………………… 18

   4.5. Крутящие  моменты……………………………………………….. 20

   4.6. Расчет маховика………………………………………………….. 20                                                                            

5. Работа двигателя  с использованием частичных режимов…………. 21

   5.1.Исходные  данные…………………………………………………. 21

   5.2.Расчет  частичных режимов……………………………………….. 21

6. Расчёт системы  питания двигателя…………………………………… 24

   6.1.Определение  регулировочных параметров топливной  системы

   дизеля…………………………………………………………………… 24

7. Проверка системы  пуска……………………………………………… 28

    7.1.Определение  мощности пускового устройства………………… 28

Заключение………………………………………………………………. 29

Список использованной литературы…………………………………… 29

Приложение……………………………………………………………… 30 

Введение

      Целью выполнения курсовой работы является закрепление теоретических знаний, полученных в лекционном курсе “Основы теории и расчета автотракторных двигателей”, приобретение умений и навыков по анализу рабочих процессов в цилиндрах, системах и механизмах двигателя, влияние на них и на показатели двигателя в целом эксплуатационных факторов.

Исходные  данные

Тип двигателя	Дизельный
Тактность	4-х
Количество  цилиндров	5
Расположение  цилиндров	Рядный
Частота вращения КВ, (n,мин-1)	2000
Эффективная мощность, (Ne, КВт)	80
Степень сжатия, (ε)	17.5
Давление  компрессора, МПа	0.18
Коэффициент избытка воздуха, (α)	1,4

 
 

1. Тепловой расчёт

1.1. Топливо

       В соответствии с ГОСТ 305-82 принимаем дизельное топливо (для работы в летних условиях – марки Л; для работы в зимних условиях – марки З). Цетановое число – не менее 45.

      Средний элементарный состав дизельного топлива

С=0,87; Н=0,126; О = 0,04.

Низшая  теплота сгорания топлива 

Н_и=33,91*С + 125,6*Н – 10,89*(О-S)-2,51*(9*Н + W) =

= 33,91*0,87 + 125,.6*0,126 – 2,51*9*0,126 = 42440 кДж/кг.

1.2. Параметры рабочего  тела.

     Теоретически  необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива

L₀ = 1/0,208*(С/12 + Н/4 - О/32) = 1/0,208*(0,87/12+0,126/4-0,04/32) =

= 0,5 кмоль  возд/кг топл ; 

l₀ = 1/0,23*(8/3*C + 8*H - O) = 1/0,23*(8/3*0,87+8*0,126 – 0,04) =

=14,45 кг  возд/кг топл 

Количество  свежего заряда

М₁=α*L₀ =1,4*0,5 = 0,7 кмоль св.зар./кг топл.

Количество  отдельных компонентов  продуктов 

=С/12 = 0,87/12 = 0,0725 кмоль СО₂/кг топл;

= Н/2 =0,126/2 = 0,063 кмоль Н₂О/кг топл

=0,202*(a-1)*L₀=0,202*(1,4 - 1) * 0,5 = 0,0416 кмоль О₂/кг топл;

М_N2= 0,792*α*L₀=0,792*1,4*0,5 = 0,554 кмоль N₂/кг топл;

Общее количество продуктов сгорания:

М₂ = =

= 0,0725 + 0,063 + 0,0416 + 0,5544 = 0,7315 кмоль пр.сг/кг  топл 

1.3. Параметры остаточных газов

  Температура остаточных газов Т_r зависит от ряда факторов. В частности, при увеличении степени сжатия температура Т_r снижается, а при увеличении частоты вращения возрастает.

     При работе на номинальном режиме величина Т_r для дизеля изменяется в пределах 600…900 К. Примем Т_r = 7530 К.

     Давление  остаточных газов p_r определяется давлением среды, в которую происходит выпуск отработавших газов, зависит от числа и расположения клапанов, сопротивлений выпускного тракта, фаз газораспределения, частоты вращения, нагрузки других факторов.

В двигателях без наддува p_r= (1,05…1,25)*p₀

Примем  р_r = 1,05*0,1= 0,105 МПа. 

1.4. Процесс впуска

     Температура подогрева свежего  заряда. Даже без специального устройства для подогрева может достигать 15¸20°С. Принимаем  ΔТ=20°С .

     Плотность заряда на впуске

где

R_B = 287 -удельная газовая постоянная для воздуха.

  Потери давления на впуске в двигателе за счет сопротивления впускного канала определим по формуле

     В соответствии со скоростными режимами (n_N = 1800 об/мин) и при качественной обработке внутренних поверхностей впускных систем можно принять:

(β²+ξ_вп)=2,7 и ω_вп= 70 м/с.

b - коэффициент затухания скорости движения заряда;

x_вп – коэффициент сопротивления впускной системы.

ω_вп = 50¸130 м/с – средняя скорость движения заряда.

Давление  в конце впуска:

р_а=р₀-Δр_а= 0,1-0,008 = 0,092 МПа

Коэффициент остаточных газов. Характеризует качество очистки цилиндра от продуктов сгорания.

Температура в конце впуска:

Т_а=(Т₀+ΔТ+γ_r*Т_r)/(1+γ_r)=(293+20+0,03*750)/(1+0,03) = 326 К.

Коэффициент наполнения представляет собой отношение действительного количества свежего заряда, поступившего в цилиндр в процессе впуска, к тому количеству, которое могло бы поместиться в рабочем объёме цилиндра при условии, что температура и давление в нём равны температуре и давлению среды на впуске. Повышению η_v способствует уменьшение гидравлических сопротивлений системы впуска, повышение давления p_a в конце впуска, уменьшение количества остаточных газов и их давление, снижение температуры подогрева рабочей смеси. Величина η_v для четырёхтактных дизельных двигателей может быть определена по формуле

 

1.5. Процесс сжатия

       При работе двигателя на номинальном режиме средний показатели адиабаты и политропы сжатия можно принять примерно равными

     Определяем  по номограмме [1] рис.4.4.  n₁ » k₁ = 1,37

Давление  в конце сжатия:

=0,092*17^1,37= 4,462 МПа,

Температура в конце сжатия:   

Т_с=Т_а* ε^n1-1 = 326 * 17^1,37-1 = 930К.

Средняя мольная теплоёмкость в конце сжатия:

а)воздуха  =20,6+2,638*10^-3*t_c =

= 20,6 + 2,638*10^-3 *657 = 22,33 кДж/(кмоль*град)

где t_c=Т_с-273⁰С = 930 –273 = 657°С

б) остаточных газов (mc”_v)_t0^tc – определяется методом интерполяции по табл.3.9

= 24,168 кДж/(кмоль*град)

в) рабочей  смеси 

 

=1/(1 + 0,03)*(22,33 + 0,03*24,168) = 22,386 кДж/(кмоль*град) 

1.6. Процесс сгорания

Коэффициент молекулярного изменения свежей смеси

m₀ = М₁/М₂ = 0,7315/0,7 = 1,045

Коэффициентом молекулярного изменения  рабочей смеси

     μ = (μ₀+ γ_r)/(1+ γ_r) = (1,045+0,03)/(1+0,03)=1,044

Теплота сгорания рабочей  смеси

Н_раб.см=Н_и/(М₁(1+γ_r))= 42440/(0,7*(1+0,03)) = 58860 кДж/кмоль раб.см.

Средняя мольная теплоёмкость продуктов сгорания

Средние мольные теплоемкости отдельных  газов определяются по эмпирическим формулам, приведённым в табл.3.7. для интервала температур от 1501 до 2800 ⁰С:

Коэффициент использования теплоты зависит от совершенства организации процессов смесеобразования и сгорания топлива.

Принимаем x_z= 0,82. 

Степень повышения давления:

λ= p_z/ p_с= 2

Температура в конце видимого процесса сгорания

=

=0,82*58860+(22,459+8,315*2)*657+2270*(2-1,044) =