|
|
|
Расчет двигателя внутреннего сгорания |
|
Содержание:
I. Тепловой расчет двигателя
II. Построение индикаторной диаграммы
III. Кинематический расчет КШМ
IV. Динамический расчет КШМ
V. Уравновешивание двигателя
VI. Расчет на прочность основных деталей КШМ
VII.Система принудительного воздушного охлаждения двигателя
Литература
I. Тепловой расчет двигателя
Задание:
В курсовом проекте рассматривается двухтактный карбюраторный двухцилиндровый мотоциклетный двигатель ИЖ-Планета-5
Рабочий объем двигателя W=346 см3.
Количество цилиндров i=2;
Диаметр цилиндра D=72 мм=0,072 м;
Ход поршня S=85 мм=0,085 м;
Наклон цилиндров 15 к вертикали;
Обороты максимальной мощности: ;
Геометрическая степень сжатия: ;
Доля хода, занятая продувочными окнами: .
Выбор и обоснование исходных данных:
Давление и температура окружающей среды:
; .
Коэффициент избытка воздуха для сгорания:
.
Коэффициенты полезного тепловыделения, для карбюраторных двигателей выбираются из интервала 0,85…0,95 [4]:
; .
Коэффициент остаточных газов отношение количества оставшихся в цилиндре от предыдущего цикла газов к количеству поступившего свежего заряда. Для двухтактного двигателя с петлевой продувкой . Двигатели большей быстроходности характеризуются большим значением [4]. Принимаем: .
Давление и температура остаточных газов:
; .
Подогрев заряда от стенок температура подогрева за счет тепла стенок цилиндра, которых касается газ при наполнении цилиндра, и температуры остаточных газов. Для карбюраторных двигателей [4]. Принимаем: .
Коэффициент скругления индикаторной диаграммы: меньшие значения выбирают для дизелей, большие для двигателей с электрическим зажиганием) [2]. Принимаем: .
Средняя молекулярная теплоемкость газов при постоянном объеме:
- топливная смесь [4];
- остаточные газы [4].
Механический к.п.д.:
.
Предварительный расчет:
Действительная степень сжатия:
. В дальнейшем при расчетах будем пользоваться действительной степенью сжатия.
Давление продувки (после компрессора кривошипной камеры):
.
Показатель политропы сжатия в нагнетателе:
.
Коэффициент, учитывающий неодинаковость теплоемкостей смеси и остаточных газов:
.
Наполнение:
Температура воздуха перед впускными органами:
К.
Давление в начале сжатия:
.
Коэффициент наполнения:
Коэффициент наполнения, отнесенный к полному ходу поршня:
.
Температура рабочего тела в начале сжатия:
Сжатие:
Находим показатель политропы сжатия из уравнения:
, где ; ,
используя программу MathCAD .
Давление в конце сжатия:
.
Температура в конце сжатия:
.
Средняя теплоемкость при сжатии:
.
Сгорание:
Количество воздуха, теоретически необходимое для сгорания:
где С, Н, О определяются из среднего элементарного состава 1 кг бензина (кг) или количество воздух в кг:
.
Молекулярный вес топлива:
Количество свежего заряда:
.
Количество продуктов сгорания (при ):
Теоретический коэффициент молекулярного изменения:
.
Действительный коэффициент молекулярного изменения:
.
Коэффициент молекулярного изменения в точке z:
.
Низшая теплотворная способность бензина:
Потери от неполноты сгорания:
Находим среднюю мольную теплоемкость и температуру продуктов сгорания (при ) из системы уравнений:
где
используя программу MathCAD ; .
Степень повышения давления:
Теоретическое максимальное давление:
.
действительное значение давления, в дальнейшем при расчетах будем брать .
Расширение:
Степень предварительного расширения для карбюраторных двигателей:
.
Степень последующего расширения для карбюраторных двигателей:
.
Показатель политропы расширения определяем по формуле НАТИ:
Температура в конце расширения:
.
Давление в конце расширения:
.
Проверка по формуле Е.К. Мазинга: температура остаточных газов (относительная ошибка должна быть менее 15%):
ошибка составила 1,7%.
II. Построение индикаторной диаграммы
Площадь поршня:
.
Часть рабочего хода занята продувочными окнами (). Полный ход поршня S=58 мм. Тогда угол поворота, соответствующий открытию продувочного окна найдем из уравнения:
, используя программу MathCad получим , тогда:
- расширение;
- выпуск.
- впуск;
- сжатие;
А) процесс впуска:
;
Б) процесс сжатия:
;
действительная степень сжатия;
где рабочий объем цилиндра;
полный объем цилиндра;
объем камеры сгорания;
текущий объем цилиндра;
В) сгорание:
.
Г) расширение:
.
По результатам расчетов строим индикаторную диаграмму в координатах . Полученные значения заносим в таблицу.
Индикаторные показатели:
Среднее индикаторное давление теоретического цикла:
Среднее индикаторное давление действительного цикла для двухтактного двигателя:
.
Индикаторный к.п.д.:
.
Удельный индикаторный расход топлива:
.
Эффективные показатели:
Среднее эффективное давление и к.п.д.:
.
.
Удельный эффективный расход топлива:
.
Эффективная номинальная мощность:
где в МПа; W в л; m коэффициент тактности (для двухтактных двигателей m=2).
л.с.
Внешние скоростные характеристики:
Максимальные развиваемые обороты двигателя:
.
Произведем расчет для диапазона оборотов:
.
Эффективная мощность двигателя:
, результаты в таблицу [1].
Удельный расход топлива:
, результаты в таблицу [1].
Крутящий момент:
, результаты в таблицу [1].
III. Кинематический расчет КШМ
S ход поршня (58 мм);
s путь поршня;
угол поворота коленчатого вала;
- угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра;
R радиус кривошипа (28 мм);
lш длина шатуна;
отношение радиуса кривошипа к длине шатуна;
п угловая скорость вращения коленчатого вала.
Задача кинематического расчета нахождение перемещений, скоростей и ускорений в зависимости от угла поворота коленчатого вала. На основе кинематического расчета проводятся динамический расчет и уравновешивание двигателя.
Перемещение поршня:
шаг 10.
, данные в таблицу [2].
Скорость поршня:
, данные в таблицу [2].
Определяем среднюю и максимальную скорости:
.
.
Ускорение поршня:
, данные в таблицу [2].
IV. Динамический расчет КШМ
Приведение масс деталей КШМ:
Приведение масс деталей поршневой группы:
Конструктивная масса поршневой группы:
;
масса поршневой группы (массы собственно поршня, поршневых колец, поршневого пальца и заглушки):
.
Приведение масс деталей шатунной группы:
Конструктивная масса шатуна:
;
Масса шатуна:
.
Длина шатуна:
, принимаем.
Зная длину шатуна определяем длину от оси нижней головки шатуна до центра тяжести из соотношения:
;
, принимаем .
Длина от оси верхней головки шатуна до центра тяжести:
.
Заменим массу шатуна на две эквивалентные массы, сосредоточенные на концах шатуна. Тогда масса шатуна:
.
Найдем эквивалентные массы из системы соотношений:
В этом случае возникает дополнительный момент от пары сил. Ввиду незначительности дополнительного момента его учитывать не будем.
Приведение масс кривошипа:
Масса кривошипа:
,
где масса шатунной шейки:
м диаметр шатунной шейки;
м длина шатунной шейки;
1 2 3
|
|
|
|
 |
НА САЙТЕ: |
|
Рефераты на CD →