Реферат: Автомобиль. Рабочие процессы и экологическая безопасность двигателя
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
СЕВЕРО - ЗАПАДНЫЙ ЗАОЧНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
КАФЕДРА АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА
КУРСОВАЯ РАБОТА
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»; color:black">ПО ДИСЦИПЛИНЕ :
РАБОЧИЕ ПРОЦЕССЫ ИЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
ВЫПОЛНИЛСТУДЕНТ <span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">III<span Times New Roman",«serif»; color:black"> КУРСАФАКУЛЬТЕТА ЭМ и АП СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 2401 ШИФР ____________= . . =
РУКОВОДИТЕЛЬРАБОТЫ : = А. Д. ИЗОТОВ =
г. ЗАПОЛЯРНЫЙ
1998 г.
1. <span Times New Roman"">
веденИЕ Стр.32.ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ВЫБОР АНАЛОГА ДВИГАТЕЛЯ Стр.4.
3.<span Times New Roman"">
Стр.53.1 Стр.6
3.2 СЖАТИЯ Стр.6
3.3 Стр.6
3.4 Стр.7
3.5 ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ. Стр.7
3.6 Стр.8
3.7 ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ. Стр.9
4. <span Times New Roman"">
РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ. Стр.104.1 Стр.10
4.2 Стр. 12
4.3 N), НОРМАЛЬНОЙ (Z)ИТАНГЕНЦИАЛЬНОЙ СИЛ ДЛЯ ОДНОГО ЦИЛИНДРА. Стр.13
4.4
СУММАРНОГОНАБЕГАЮЩЕГО КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА. Стр.17
5. <span Times New Roman"">
Стр.186. <span Times New Roman"">
Стр.191. <span Times New Roman"">
На наземномтранспорте наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания.Эти двигатели отличаются компактностью, высокой экономичностью, долговечностью и применяются во всех отраслях народного хозяйства.
В настоящеевремя особое внимание уделяется уменьшению токсичности выбрасываемых ватмосферу вредных веществ и снижению уровня шума работы двигателей .
Спецификатехнологии производства двигателей и повышение требований к качеству двигателейпри возрастающем объеме их производства, обусловили необходимость созданияспециализированных моторных заводов. Успешное применение двигателейвнутреннего сгорания, разработка опытных конструкций и повышение мощностных иэкономических показателей стали возможны в значительной мере благодаряисследованиям и разработке теории рабочих процессов в двигателях внутреннегосгорания .
Выполнениезадач по производству и эксплуатации транспортных двигателей требует отспециалистов глубоких знаний рабочего процесса двигателей, знания ихконструкций и расчета двигателей внутреннего сгорания .
Рассмотрениеотдельных процессов в двигателях и их расчет позволяют определитьпредполагаемые показатели цикла, мощность и экономичность, а также давлениегазов, действующих в надпоршневом пространстве цилиндра, в зависимости отугла поворота коленчатого вала. По данным расчета можно установить основныеразмеры двигателя (диметр цилиндра и ход поршня ) и проверить на прочность егоосновные детали.
2. <span Times New Roman"">
По заданнымпараметрам двигателя произвести тепловой расчет, по результатам расчетапостроить индикаторную диаграмму, определить основные параметры поршня икривошипа. Разобрать динамику кривошипно-шатунного механизма определитьрадиальные, тангенциальные, нормальные и суммарные набегающие силыдействующие на кривошипно-шатунный механизм. Построить график средних крутящихмоментов.
Прототипомдвигателя по заданным параметрам может служить двигатель ЗИЛ-164 .
ТАБЛИЦА 1. Параметры двигателя .
Номинальная мощность КВт.
Число цилиндров
Расположение цилиндров .
Тип двигателя .
Частота вращения К.В.
Степень сжатия .
Коэффициент избытка воздух
90
6
Рядное .
Карбюратор.
5400
8,.2
0,95
3. <span Times New Roman"">
При проведениитеплового расчета необходимо правильно выбрать исходные данные и опытныекоэффициенты, входящие в некоторые формулы. При этом нужно учитыватьскоростной режим и другие показатели, характеризующие условия работы двигателя.
ТОПЛИВО :
Степень сжатия <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">e
= 8,2. Допустимо использование бензина АИ-93 (октановое число = 81<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">¸90). Элементарный состав жидкого топлива принято выражать в единицах массы.Например в одном килограмме содержится С = 0,855, Н = 0,145, где От — кислород; С- углерод; Н — водород. Для 1кг. жидкого топлива, состоящегоиз долей углерода, водорода, и кислорода, при отсутствии серы можно записать: С+Н+От = 1 кг.ПAРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ТЕЛА:
Определение теоретическинеобходимого количества воздуха при полном сгорании жидкого топлива.Наименьшее количество кислорода Оо, которое необходимо подвестиизвне к топливу для полного его окисления, называется теоретически необходимымколичеством кислорода. В двигателях внутреннего сгорания необходимый длясгорания кислород содержится в воздухе, который вводят в цилиндр во времявпуска. Зная, что кислорода в воздухе по массе 0,23%, а по объему 0,208%,получим теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива :
<img src="/cache/referats/3179/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025"> кг.
<img src="/cache/referats/3179/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026"> кмоль.
Действительное количество воздуха, участвующего в сгорании 1 кг. топлива при <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a
=0,9 : <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">alo= 0.9*14.957 = 13.461 кг; <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">aLo= 0,9 * 0,516 = 0,464. При молекулярной массе паров топлива <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">mт= 115 кмоль, найдем суммарноеколичество свежей смеси :М1 = 1/ <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">m
т+ <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">aLo = 1/115+0,464 =0,473 кмоль.При неполном сгорании топлива ( <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol"><1) продукты сгорания представляют собой смесь окиси углерода (СО), углекислогогаза (СО2), водяного пара (Н2О), свободного водорода (Н2), и азота (N2). Количество отдельных составляющих продуктов сгорания и их сумма при К=0,47 (постоянная зависящая от отношенияколичества водорода к окиси углерода, содержащихся в продуктах сгорания).:Мсо = 2*0,21*[(1-<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language: EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a
)/(1+K)]*Lo = 0,42*(0,1/1,47)*0,516 = 0,0147 кмоль.МСО2 = С/12- Мсо= 0,855/12-0,0147 = 0,0565 кмоль.
МН2= К* Мсо =0,47*0,0147 = 0,00692 кмоль.
МН2О = Н/2 — МН2 =0,145/2-0,00692 = 0,06558 кмоль.
МN2= 0,792*<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a
Lo =0,792*0,9*0,516 = 0,368 кмоль.Суммарное количество продуктов сгорания:
М2 =0,0147+0,0565+0,00692+0,06558+0,368 = 0,5117 кмоль.
Проверка: М2 =С/12+Н/2+0,792*<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a
Lo =0,855/12+0,145/2+0,792*0,9*0,516 = 0,5117 .Давление и температура окружающейсреды: Pk=Po=0.1(МПа)и Tk=To=293 (К), а приращение температуры в процессе подогрева заряда <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">D
Т = 20о С. Температура остаточных газов: Тr= 1030oК. Давление остаточных газов на номинальном режиме определим по формуле: PrN = 1.16*Po= 1,16*0,1= 0,116(МПа).<img src="/cache/referats/3179/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027"> , где
РrN — давление остаточных газов наноминальном режиме, nN — частота вращения коленчатоговала на номинальном режиме равное 5400 об/мин. Отсюда получим :
Рr=Р0<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×
( 1,035+ Ар<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×10-8<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×n2)= 0,1<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×(1,035+0,42867<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×10-8<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×54002) = 0,1<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×(1,035+0,125)=0,116 (Мпа)3.1
Температура подогревасвежего заряда <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">D
Тс целью получения хорошего наполнения двигателя на номинальном скоростномрежиме принимается <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">DТN =10о С.Тогда :
<img src="/cache/referats/3179/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D
Т = Ат <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×(110-0,0125<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×n) = 0,23533<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×(110-0,0125<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×5400)=10о С .Плотность заряда на впуске будет: <img src="/cache/referats/3179/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029"> ,
где Р0=0,1 (Мпа); Т0= 293 (К); В — удельная газовая постоянная равная 287 (Дж./кг*град.) <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">Þ
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">r0= (0,1*106)/(287*293)= 1,189 (кг/м3).Потеридавления на впуске <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">D
Ра, в соответствии со скоростным режимом двигателя(примем (<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">b
2+<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">xвп)=3,5, где <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">b — коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечениицилиндра, <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">xвп — коэффициент впускной системы ),<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D
Ра = (<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">b2+<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">xвп)*Аn2*n2*(<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">rk/2*10-6) , где Аn = <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wвп/ nN , где <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">wвп — средняя скоростьдвижения заряда в наименьшем сечении впускной системы (<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">wвп = 95 м/с),отсюда Аn= 95/5400 = 0,0176.: <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">rk= <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">r0 =1,189 ( кг/м3) .<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">Þ <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">DРа= (3,5<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×0,1762<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×54002<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×1,189<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×10-6)/2= (3,5<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×0,0003094<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×29160000<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×1,189<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×10-6)= 0,0107 (Мпа).Тогда давление в конце впускасоставит: Ра = Р0 — <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D
Ра = 0,1-0,0107 = 0,0893 (Мпа).Коэффициент остаточных газов :
<img src="/cache/referats/3179/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030"> , при Тк=293К; <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">D
Т= 10 С; Рr= 0,116 (Мпа); Тr= 1000 K ;Pa=0.0893 (Мпа);<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">e
=8,2, получим: <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">gr= (293+10)/1000*0,116/(8,2*0,0893-0,116)=0,057.Коэффициент наполнения :<img src="/cache/referats/3179/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1031"> (К).
3.2
Учитываяхарактерные значения политропы сжатия для заданных параметров двигателя примемсредний показатель политропы n=1,37. Давление в конце сжатия:
Рс = Ра <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">en= 0.0893<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×8.21.37 = 1,595 (Мпа). Температура в концесжатия: Тс = Та<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">e(n-1)= 340,6<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×8,20,37= 741,918<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">@742 (К).Средняямолярная теплоемкость в конце сжатия ( без учета влияния остаточных газов): mcv’ =20,16+1,74<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×
10-3<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×Тс= 20,16+1,74<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×10-3<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×742= 21,45 (Кдж/кмоль<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×град.)Число молей остаточных газов: Мr= <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a
<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">gr<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×L0= 0,95<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×0,057<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×0,516=0,0279(кмоль).Число молей газов в конце сжатиядо сгорания: Мс= М1+Мr= 0,473+0,0279= 0,5(кмоль)
3.3
Средняямолярная теплоемкость при постоянном объеме для продуктов сгорания жидкоготоплива в карбюраторном двигателе при ( <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol"><1): mcв’’ = (18,4+2,6<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a)+(15,5+13,8<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a)<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×10-4<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×Тz= 20,87+28,61<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×10-4<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×Тz=20,87+0,00286<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×Тz(Кдж/кмоль<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×К).Определимколичество молей газов после сгорания: Мz= M2+Mr = 0,5117+0,0279= 0,5396 (кмоля). Расчетный коэффициент молекулярного изменения рабочей смесинаходится по формуле: <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">b
= Мz/ Mc = 0,5397/0,5= 1,08 .Примемкоэффициент использования теплоты <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">x
z= 0,8, тогда количествотеплоты, передаваемой на участке lz при сгорании топлива в1 кг.: Q = <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">xz<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×(Hu-<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">DQH) , где Hu — низшая теплотворнаяспособность топлива равная 42700 (Кдж/кг)., <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">DQH =119950<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×(1-<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a)<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×L0 — количествотеплоты, потерянное в следствии химической неполноты сгорания :<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">D
QH = 119950<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×(1-0,95)<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×0,516= 3095 (Кдж/кг), отсюда Q= 0,8<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×(42700-3095) =31684(Кдж/кг). Определим температуру в конце сгорания из уравнения сгорания длякарбюраторного двигателя (<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">a<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol"><1) :<img src="/cache/referats/3179/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1032"> , тогда получим :
1,08(20,87+0,00286*Тz)*Tz = 36636/(0,95*0,516*(1+0,057))+21,45*742
22,4Тz+0,003Тz2= 86622 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language: EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">Þ
22,4 Тz+0,003 Тz2 — 86622 = 0<img src="/cache/referats/3179/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1034">
Максимальноедавление в конце процесса сгорания теоретическое: Рz= Pc*<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">b
*Tz /Tc = 1,595*1,08*2810/742= 6,524 (Мпа). Действительное максимальное давление в конце процесса сгорания: Рzд =0,85*Рz =0,85*6,524 =5,545 (МПа). Степень повышения давления: <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">l = Рz / Рс = 6,524/1,595 =4,093.4
С учетомхарактерных значений показателя политропы расширения для заданных параметров двигателяпримем средний показатель политропы расширения n2 = 1,25
Давление и температура в концепроцесса расширения :
<img src="/cache/referats/3179/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1033"><img src="/cache/referats/3179/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1036">
Проверка ранее принятойтемпературы остаточных газов :
<img src="/cache/referats/3179/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1037"> 1037 К.Погрешность составит :
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D
= 100*(1037-1030)/1030 =0,68%, эта температура удовлетворяет условия <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">< 1,7 .3.5
Теоретическоесреднее индикаторное давление определенное по формуле :
<img src="/cache/referats/3179/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1035">=1,163(МПа). Для определения среднего индикаторного давления примем коэффициентполноты индикаторной диаграммы равным <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">j
и = 0,96,тогда среднее индикаторное давление получим: рi = 0,96* рi’= 0,96*1,163 = 1,116 (МПа).Индикаторный К.П.Д. : <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">h
i= pi l0<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a/ (QH<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">r0<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">hv) = (1,116 *14,957*0,9)/(42,7*1,189*0,763) =0,388, Qн =42,7 МДж/кг.Индикаторный удельный расходтоплива: gi =3600/ (QH <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">h
i) = 3600/(42,7*0,388) =217г/КВт ч.3.6 Эффективныепоказатели двигателя .
При среднейскорости поршня Сm= 15 м/с., при ходе поршня S= 75 мм. и частотой вращенияколенчатого вала двигателя n=5400 об/мин., рассчитаемсреднее давление механических потерь: Рм = А+В* Сm , где коэффициенты А и В определяютсясоотношением S/D =0,75<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol"><
1, тогда А=0,0395, В = 0,0113, отсюда Рм = 0,0395+0,0113*15 =0,209МПа.Рассчитаемсреднее эффективное давление: ре = рi — pм = 1,116-0,209= 0,907 МПа.
Механический К.П.Д. составит: <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">h
м = ре / рi=0,907/1,116 = 0 ,812Эффективный К.П.Д. и эффективныйудельный расход топлива :
<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">h
е= <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">hi<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">hм= 0,388*0,812 = 0,315 ; ge = 3600/(QH <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">hе) = 3600/(42,7*0,315) = 268 г/КВт чОсновныепараметры цилиндра и двигателя.
1. <span Times New Roman"">
Vл= 30<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">t Nе / (ре n) = 30*4*90/(0,907*5400) = 2,205 л.2. <span Times New Roman"">
Vh= Vл / i= 2,205 / 6 = 0,368 л.3. <span Times New Roman"">
D = 2<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×103<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">ÖVh(<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">pS) = 2*10^3*(0,368/(3,14*75))^(0,5)= 2*103*0,0395= 79,05 мм.<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">@80 мм.4. <span Times New Roman"">
S = 75 мм. и D = 80мм. объем двигателясоставит: Vл= <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">pD2Si / (4*106) =(3,14*6400*75*6)/(4000000)= 2,26 л.5. <span Times New Roman"">
Fп= <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">pD2/ 4 = 20096/4 = 5024 мм2= 50,24 (см2).6. <span Times New Roman"">
Nе= ре Vл n / 30<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">t =(0,907*2,26*5400)/(30*4) = 92,24 (КВт.).7. <span Times New Roman"">
е = (3*104 / <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">p)(Ne /n) = (30000/3,14)*(92,24/5400) = 163,2(н<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×м)8. <span Times New Roman"">
Gт= Ne <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×ge <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×10-3 = 92,24<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×268<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">×10-3= 92,24*268*10^(-3)=24,72.9. <span Times New Roman"">
Nn= 4<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language: EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×Ne /i<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">p<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×D2 = (4*92,24)/(6*3,14*80*80)=30,63.7
Индикаторнуюдиаграмму строим для номинального режима двигателя, т.е. при Ne=92,24 кВт. И n=5400 об/мин.
Масштабы диаграммы: масштаб ходапоршня 1 мм.; масштаб давлений 0,05 МПа в мм.
Величины соответствующие рабочемуобъему цилиндра и объему камеры сгорания :
АВ = S/Ms = 75/1,0 =75 мм.; ОА =АВ / (<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">e
-1)= 75/(8,2-1) = 10,4 мм.Максимальная высота диаграммыточка Z : рz/Mp = 6,524/0,05 = 130,48 мм.
Ординаты характерных точек :
ра / Мр = 0,0893/0,05 = 1,786 мм.; рс / Мр =1,595/0,05 = 31,9 мм. ; рв / Мр =0,4701/0,05 = 9,402 мм.: рr / Мр = 0,116/0,05 = 2,32 мм.; р0/ Мр =0,1/0,05 = 2 мм.
Построениеполитроп сжатия и расширения аналитическим методом:
1. <span Times New Roman"">
х = Ра (Vа Vх)n1. Отсюда Рх / Мр= (Ра/Мр)(ОВ/ОХ)n1мм., где ОВ= ОА+АВ= 75+10,4 =85,4 мм.; n1 = 1,377.ТАБЛИЦА 2. Данные политропы сжатия:
<img src="/cache/referats/3179/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1038">
ТАБЛИЦА 3. Данные политропы расширения .:
Рх / Мр = Рв(Vв /Vх)n2 , отсюда Рх / Мр = (рв/Мр)(ОВ/ОХ)n2, где ОВ= 85,4; n2 =1.25
<img src="/cache/referats/3179/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1041">
<img src="/cache/referats/3179/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1042">
Рис.1. Индикаторная диаграмма.
4. <span Times New Roman"">
Кинематикакривошипно-шатунного механизма .
Sn = (R+<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a
)- ( R cos.<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a+<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">acos.<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">b)= R[(1+1/<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">l)-( cos.<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">b+1/<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">lcos.<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">b)] , где <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">l=R / <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a, тогда Sn = R[(1+ <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">l/4)-( cos.<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a+ <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">l/4 cos.2<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a)] , если <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a=180ото Sn=S -ходу поршня, тогда: 75 = R[(1+<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">l/4)-(-1+<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">l/4)] ; 75 = R[1.0625+0.9375] ; 75 = 2R <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language: EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">Þ R = 75/2 = 37.5 мм.=0,0375 м.<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">l
=R/Lш <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language: EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">ÞLш =R/<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">l=37,5/0,25 = 150 мм.=15 см. т.к. <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">l=0,25Находим скорость поршня и ускорение в зависимости от угла поворотакривошипа :
Vп = dSn/dt = R<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">w
( sin<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a+ <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">l/2sin2<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a) , jn = d2Sn/dt = R<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">w2(cos<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a+ <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">lcos2<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a) ,Угловую скорость найдем поформуле: <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language: EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font