Материал: Расчет автотракторного двигателя внутреннего сгорания (прототип СМД-62)

Давление в конце расширения:

МПа;

МПа.

Температура в конце расширения

К;

К.

Выполняем оценку выбора значения температуры отработавших газов:

К;

К.

Значение температуры в исходных данных и полученное расчетом по данной формуле не должны отличаться более чем на 5 %, для уточнения этого момента вычислим отличие в процентном соотношении :

, что вполне допустимо.

2. ПОСТРОЕНИЕ И АНАЛИЗ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ ДВИГАТЕЛЯ

Теоретическая индикаторная диаграмма строится в координатах p-V. На оси абсцисс (лист 1 графической части) откладываем произвольный отрезок, изображающий в каком-либо масштабе объем камеры сгорания V_c, этот отрезок принимают за единицу. V_c=15 мм. Дальше откладываются на оси абсцисс объемы:

мм; мм.

Выбрав на оси ординат масштаб давлений, откладывают точки: p₀, p_к, p_a, p_c, p_z, p_b, p_r .

Через точки p₀, p_к, p_a, p_r проводим прямые, параллельные оси абсцисс. Точки а и с соединяются политропой сжатия, а точки z и b - политропой расширения. Промежуточные значения этих кривых определяются из условия, что каждому значению V_x на оси абсцисс соответствуют следующие значения давлений:

МПа -для политропы сжатия;

МПа - для политропы расширения.

Входящие в эти уравнения отношения объемов V_a/V_x= V_b/V_x определяются по соотношению соответствующих отрезков на абсцисс.

Таблица 2 - Результаты расчетов

По построенной индикаторной диаграмме определяется среднее теоретическое индикаторное давление:

где F - площадь индикаторной диаграммы, мм²; l - длина индикаторной диаграммы, мм; μ - принятый μ=0,018 МПа), определяется по оси ординат.

МПа.

Для проверки величина среднего теоретического индикаторного давления подсчитывается аналитическим путем по формуле:

МПа.

Точность построения индикаторной диаграммы оценивается коэффициентом погрешности:

Коэффициент δ_n не должен превышать 3…4%.

Действительное среднее индикаторное давление:

МПа,

где ν - коэффициент полноты индикаторной диаграммы.

Принимаем ν=0,95.

.1 Определение основных размеров двигателя, показателей топливной экономичности и КПД

Среднее эффективное давление:

МПа,

где η_m - механический КПД двигателя, который равен: η_m = 0,8.

МПа.

Рабочий объем цилиндров (литраж) проектируемого двигателя в литрах;

л,

где N_ен - эффективная мощность двигателя на номинальном режиме; τ - коэффициент тактности.

л.

Рабочий объем одного цилиндра:

л,

л.

Диаметр цилиндра:

мм;

мм.

Принимаем D=120 мм.

По заданному соотношению S/D определяем ход поршня S (округляется аналогично) и радиус кривошипа R, мм (R = 0,5S).

мм;

мм.

Принимаем S=132мм.= 0,5S мм;= 0,5∙132=66 мм.

Определяем индикаторный КПД двигателя

для дизелей без наддува вместо ρ_к подставляется ρ₀ = 1,21 кг/м³.

Эффективный КПД двигателя

Индикаторный g_i и эффективный g_e удельные расходы топлива при работе двигателя на номинальном режиме определяются по формулам:

г/кВт ч;

 г/кВт ч.

г/кВт ч;

г/кВт ч.

.2 Анализ результатов теплового расчета

Для контроля правильности определения в тепловом расчете параметров газов, индикаторных и эффективных показателей цикла и экономичности их следует сравнить со значениями, приведенными в таблице 3. Рассчитанные параметры должны находиться в указанных пределах.

Таблица 3 - Анализ результатов

Для оценки проектируемого двигателя и сравнения его с прототипами определяются следующие показатели:

удельная литровая мощность

 кВт/л;

кВт/л.

удельная поршневая мощность

 кВт/дм²,

где F_п - площадь днища поршня, дм².

дм²;

кВт/дм².

средняя скорость поршня

м/с,

м/с.

Параметры, полученные путем теплового расчета, сравниваются с их значениями у современных двигателей (таблица 4).

Таблица 4 - Анализ результатов

.3 Расчёт поршня

Рассчитываем соотношения размеров (от диаметра поршня D):

толщина днища:

высота поршня:

высота головки:

высота направляющей части:

- высота до оси отверстия под поршневой палец:

расстояние до первой поршневой канавки под кольцо:

толщина перемычки между поршневыми канавками:

наружный диаметр бобышек:

расстояние между торцами бобышек:

толщина боковой стенки головки:

- наружный диаметр поршневого пальца:

- внутренний диаметр поршневого пальца:

- длина «плавающего» пальца:

- рабочая длина бобышки:

Таблица 5 - Результаты расчётов

3. ПОСТРОЕНИЕ РЕГУЛЯТОРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОТРАКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ

С целью последующего тягового расчета трактора, или динамического расчета автомобиля, по результатам теплового расчета двигателя строятся соответствующие типу двигателя теоретические характеристики: регуляторная характеристика дизеля или скоростная характеристика двигателя с искровым зажиганием. Исходными данными для их построения являются: тип двигателя (с воспламенением от сжатия или с искровым зажиганием), номинальная мощность N_eн в кВт, номинальная частота вращения n_н в мин^-1, удельный g_e н в г/(кВт∙ч) и часовой G_Т н в кг/ч расходы топлива на номинальном режиме работы двигателя (для двигателей на газовом топливе соответственно V_eн в м³/(кВт∙ч) и G_Тн в м³/ч).

Характеристики строятся при настройке всережимного регулятора дизеля на максимальную подачу топлива, а для двигателей с искровым зажиганием - при работе с полностью открытой дроссельной заслонкой.

.1 Построение регуляторной характеристики в функции от частоты вращения

Регуляторная характеристика в функции от частоты вращения - скоростная характеристика дизеля на регуляторе (M_к, N_e, G_Т, g_e) = f(n) строится в такой последовательности.