Тепловой и динамический расчет двигателя внутреннего сгорания
Задание №24 1 Тип двигателя и системы питания - бензиновый, карбюраторная. 2 Тип системы охлаждения - жидкостная. 3 Мощность =100 [кВт] 4 Номинальная частота вращения n =3200 [ ] 5 Число и расположение цилиндров V - 8 6 Степень сжатия - e=7.5 7 Тип камеры сгорания - полуклиновая. 8 Коэффициент избытка воздуха - a=0.9 9 Прототип - ЗИЛ-130 ================================================= Решение: 1 Характеристика топлива. Элементарный состав бензина в весовых массовых долях: С=0.855 ; Н=0.145 Молекулярная масса и низшая теплота сгорания: =115[кг/к моль] ; Hu=44000[кДж/кг] 2 Выбор степени сжатия. e=7.5 ОЧ=75-85 3 Выбор значения коэффициента избытка воздуха. a=0.85-0.95 a=0.9 4 Расчёт кол-ва воздуха необходимого для сгорания 1 кг топлива
5 Количество свежей смеси
6 Состав и количество продуктов сгорания Возьмём к=0.47 7 Теоретический коэффициент молекулярного изменения смеси
8 Условия на впуске P0=0.1 [MПа] ; T0=298 [K] 9 Выбор параметров остаточных газов Tr=900-1000 [K] ; Возьмём Tr=1000 [K] P r =(1.05-1.25) P 0 [MПа] ; P r =1.2*P 0 =0.115 [Mпа] 10 Выбор температуры подогрева свежего заряда ; Возьмём 11 Определение потерь напора во впускной системе Наше значение входит в этот интервал. 12 Определение коэффициента остаточных газов ; 13 Определение температуры конца впуска
14 Определение коэффициента наполнения ; ; 15 Выбор показателя политропы сжатия Возьмём 16 Определение параметров конца сжатия ; ; 17 Определение действительного коэффициента молекулярного изменения ; 18 Потери теплоты вследствие неполноты сгорания ; 19 Теплота сгорания смеси ; 20 Мольная теплоёмкость продуктов сгорания при температуре конца сжатия ; 22 Мольная теплоёмкость при постоянном объёме рабочей смеси в конце сжатия
23 Мольная теплоёмкость при постоянном объёме рабочей смеси , где 24 Температура конца видимого сгорания ; ; Возьмём 25 Характерные значения Т z ; 26 Максимальное давление сгорания и степень повышения давления ; 27 Степень предварительного -p и последующего -d расширения ; 28 Выбор показателя политропы расширения n 2 ; Возьмём 29 Определение параметров конца расширения ; 30 Проверка правильности выбора температуры остаточных газов Т r
31 Определение среднего индикаторного давления ; Возьмём ; 32 Определение индикаторного К. П. Д. ; Наше значение входит в интервал. 33 Определение удельного индикаторного расхода топлива
34 Определение среднего давления механических потерь ; ; Возьмём 35 Определение среднего эффективного давления ; 36 Определение механического К. П. Д.
37 Определение удельного эффективного расхода топлива ; 38 Часовой расход топлива
39 Рабочий объём двигателя
40 Рабочий объём цилиндра
41 Определение диаметра цилиндра ; - коэф. короткоходности k=0.7-1.0 ; Возьмём k =0.9 42 Ход поршня
43 Проверка средней скорости поршня
44 Определяются основные показатели двигателя
45 Составляется таблица основных данных двигателя
Построение индикаторной диаграммы Построение производится в координатах: давление (Р) -- ход поршня (S) . 1 Рекомендуемые масштабы а) масштаб давления: m p =0.025 (Мпа/мм) б) масштаб перемещения поршня: m s =0.75 (мм*S/мм) 2 3 4 5 6 7 Строим кривые линии политроп сжатия и расширения Расчёт производится по девяти точкам.
8 Построение диаграммы, соответствующей реальному (действительному) циклу. Угол опережения зажигания: Продолжительность задержки воспламенения (f-e) составляет по углу поворота коленвала: С учётом повышения давления от начавшегося до ВМТ сгорания давление конца сжатия P c l (точка с l) составляет: Максимальное давление рабочего цикла P z достигает величины Это давление достигается после прохождения поршнем ВМТ при повороте коленвала на угол Моменты открытия и закрытия клапанов определяются по диаграммам фаз газораспределения двигателей-протатипов, имеющих то же число и расположение цилиндров и примерно такую же среднюю скорость поршня, что и проектируемый двигатель. В нашем случае прототипом является двигатель ЗИЛ-130. Его характеристики: Определяем положение точек: Динамический расчёт Выбор масштабов: Давления Угол поворота коленвала Ход поршня Диаграмма удельных сил инерции P j возвратно-поступательных движущихся масс КШМ Диаграмма суммарной силы , действующей на поршень ; избыточное давление газов Диаграмма сил N, K, T Аналитическое выражение сил: угол поворота кривошипа угол отклонения шатуна Полярная диаграмма силы R шш , действующей на шатунную шейку коленвала. Расстояние смещения полюса диаграммы Расстояние от нового полюса П шш до любой точки диаграммы равно геометрической сумме векторов K rш и S Анализ уравновешенности двигателя У 4 х тактного V-образного 8 ми цилиндрового двигателя коленвал несимметричный. Такой двигатель рассматривают как четыре 2 ух цилиндровых V-образных двигателя, последовательно размещённых по оси коленвала. Равнодействующая сил инерции I порядка каждой пары цилиндров, будучи направлена по радиусу кривошипа, уравновешивается противовесом, т.е. в двигателе с противовесами: Сила инерции 2-го порядка пары цилиндров: Все эти силы лежат в одной плоскости, равны по абсолютному значению, но попарно отличаются лишь знаками. Их геометрическая сумма = 0. Моменты от сил инерции II порядка, возникающие от 1-й и 2-й пар цилиндров, равны по значению и противоположены по знаку;точно так же от 2-й и 3-й пар цилиндров. Диаграмма суммарного индикаторного крутящего момента М кр Величина суммарного крутящего момента от всех цилиндров получается графическим сложением моментов от каждого цилиндра, одновременно действующих на коленвал при данном значении угла j. Последовательность построения М кр : На нулевую вертикаль надо нанести результирующую суммирования ординат 0+3+6+9+12+15+18+21 точек, на первую 1+4+7+10+13+16+19+22 точек и т.д. Потом сравнивается со значением момента полученного теоретически. Проверка правильности построения диаграммы: Схема пространственного коленчатого вала 8 цилиндрового V-образного двигателя
Поделитесь этой записью или добавьте в закладки |
Полезные публикации |