Курсовая работа (т): Розрахунок суднового двигуна типу 6L275ІІІPN

. Хімічний коефіцієнт молекулярної зміни β0 [6]:

 (2.13)

13. Дійсний коефіцієнт молекулярної зміни β [6]:

 (2.14)

. Коефіцієнт молекулярної зміни в точці z, βz [6]:

 (2.15)

. Постійна палива,k [6]:

 (2.16)

. Коефіцієнти в рівнянні середньої ізохорної теплоємності газів у точці z визначаються за рівняннями, кДж/(кмоль∙К) [6]:

 (2.17)

 (2.18)

. Коефіцієнти в рівнянні середньої ізохорної теплоємності газів у точці b [6]:

 (2.19)

 (2.20)

18. Теплота згоряння палива, приведена до абсолютного нуля , кДж/кг [6]:

 (2.21)

19. Нижча теплота згоряння палива, приведена до абсолютного нуля  кДж/кг [6]:

 (2.22)

. Постійні в рівнянні згоряння:

 (2.23)

У першому наближенні температуру Tz приймаємо виходячи з того, що при більшому значенні Tz> 2000 К відбувається дисоціація газів, що небажано.

21. Максимальна температура в циклі Tz визначається методом послідовних наближень за формулою, К [6]:

 (2.24)

Перше наближання при Tz = 2000 К:

Друге наближання:

Третє наближання:

. Максимальний тиск в циліндрі pz, МПа [6]:

 (2.25)

2.1.5 Розрахунок процесу розширення

Основний робочий хід поршня двигуна здійснюється при розширенні продуктів згорання. На процес розширення впливають теплообмін газів, що розширюються, із стінками циліндра, можливість витоку газів через нещільність в результаті процесу дисоціації. Всі ці фактори обумовлюють зменшення показника політропи n2. У зв'язку з труднощами врахування всіх факторів супроводжуючих процес розширення, для визначення параметрів газів використовують політропу і умовний показник n2, що постійний на процесі розширення і дає таку ж роботу, як при дійсній політропі.

23. Ступінь попереднього розширення  [6]:

 (2.26)

24. Ступінь подальшого розширення  [6]:

 (2.27)

. Температура газу в кінці розширення Тb, К [6]:

 (2.28)

26.Тиск в кінці процесу розширення рb, МПа [6]:

 (2.29)

.1.6 Визначення індикаторних показників циклу

Індикаторні показники характеризують досконалість робочого циклу в циліндрі, де враховуються тільки теплові втрати.

Всі теплові втрати в даному циклі двигуна враховуються індикаторним ККД, який є критерієм використання теплоти, підведеної до робочого тіла.

.Середній індикаторний тиск по діаграмі без скруглення pi', МПа [6]:

 (2.30)

. Середній індикаторний тиск за округленій індикаторній діаграмі

, МПа [6]:

 (2.31)

. Питома індикаторна витрата палива gi, кг/(кВт·год) [6]:

 (2.32)

. Індикаторний ККД ηi [6]:

 (2.33)

.1.7 Визначення ефективних параметрів двигуна

Ефективні показники робочого циклу враховують теплові і механічні втрати, які є при передачі енергії розширення газів через поршень і кривошипно-шатуновий механізм на колінчастий вал.

Середній ефективний тиск є одним з найважливіших показників робочого циклу, що характеризують ступінь ефективного використання об'єму робочого циліндра, а також рівень наддуву. Ефективний ККД характеризує ступінь досконалості робочого циклу, ступінь наближення розрахункового циклу до ідеального, ступінь досконалості конструкції [6].

. Середній ефективний тиск ре, МПа [6]:

,  (2.34)

. Питома ефективна витрата палива ge, кг/(кВт·год) [6]:

 (2.35)

33. Ефективний ККД двигуна, ηе:

 (2.36)

Рисунок 2.1 - Індикаторна діаграмма

. Індикаторна потужність, кВт:

 (2.37)

. Ефективна потужність, кВт:

 (2.36)

РОЗДІЛ 3

ДИНАМІКА ДВИГУНА

3.1 Розрахункова схема кривошипно - шатунного механізму

.1.1 Складові рушійного зусилля

Під рушійною силою розуміють систему усіх сил, прикладених до центру приведення усіх поступально рухомих мас механізму.

В загальному випадку рухомі зусилля будуть представленні в алгебраїчну суму:

 (3.1)

де РДВ - сила від тиску газів;

PS - сила інерції поступальних мас;

Рg - сила тяжіння поступальних мас;

РК - сила тиску на поршень с тильної частини;

РТР- сила тертя.

При ескізному проектуванні двигуна, сили тертя враховувати не обовʼязково, т.к. деяке збільшення РДВотримане при цьому збільшить запас міцності деталей в розрахунках на міцність.

В звʼязку з тим, що сила Рg та сила РК є постійні величин, то в розрахунках будем використовувати формулу котра враховує основні складові рушійного зусилля.

 (3.2)

3.1.2 Силова схема КШМ

На рис 3.1 представлена слова схема КШМ

Рисунок 3.1 - Силова схема КШМ

 кут повороту колінчатого валу;  сила інерції поступальних мас, МПа;  нормальна сила, МПа;  сила яка діє на шатун, МПа;  радіальна сила, МПа;  дотична сила, МПа.

 (3.3)

 (3.4)

 (3.5)

(3.6)

3.2 Вибір вихідних данних для розрахунку динаміки двигуна

Тактність - 4

Діаметр циліндраD= 0,275 м

Хід поршня S= 0,350 м

Частота обертання колінчатого вала n=600 хв-1

Постійна механізму =0,250

Кут заклинки кривошипів колінвалу - 120°

Дійсна ступінь стиснення Е=13

Ступінь попереднього розширення 1,681

Показник політропи стиснення, n1 = 1,371

Показник політропи розширення, n2 = 1,25

Маса поступально - рухомих частин,віднесена до площі поршня, кг/м2,= 167,0

Максимальний тиск згорання, Pz = 6,534МПа

Тиск початку стиснення, Pa = 0,169 МПа

Сила тяжіння поступально - рухомих мас,віднесена до площі поршня,= 0,145МПа

Середній умовний тиск в період очищення і наповнення циліндра,= 0,184 МПа

Тиск, що діє на поршень знизу, Pbs=0,178МПа

3.3 Побудова діаграми сумарних дотичних зусиль і визначення середнього крутного моменту

.3.1 Визначення максимального кута повороту кривошипа

Кут повороту кривошипа відповідний періоду зміни сумарної дотичній діаграми визначається за формулою:

где z = 0,5 - коэффициент тактности двигателя;i = 6- количество цилиндров двигателя (3.7)

3.3.2 Побудова діаграми сумарних дотичних зусиль

Середнє сумарне тангенціальне зусилля, Tr = 1,145МПа

У тепловому розрахунку індикаторна потужність, Ni = 614,17 кВт

У динамічному розрахунку індикаторна потужність, Ni = 614,17 кВт

Відносна помилка динамічного розрахунку, -0,36 %

Таблиця 3.1 - Крива сумарного тангенціального зусилля

Рисунок 3.2 - Крива сумарного тангенціального зусилля

Таблиця 3.2 - Дані дляпобудовидинамічних діаграм

Рисунок 3.3 -Діаграми динаміки двигуна

Середнєзначення сумарноїдотичної силивизначається по формулі:

 (3.8)

де  = 13 - кількість сумарних дотичних зусиль;

3.4 Визначеннярозрахункової величиниіндикаторної і ефективноїпотужності

Індикаторнапотужність дизеля, кВт:

Ефективна потужність дизеля, кВт:

 (3.9)

Розрахунок зійшовся без похибки за ефективною потужністю.

РОЗДІЛ 4

ПЕРЕВІРОЧНИЙ РОЗРАХУНОК НА МІЦНІСТЬ ОСНОВНИХ ДЕТАЛЕЙ ДВИГУНА

Основний розрахунковий елемент поршня - його днище, в якому під час роботи виникає напруга, обумовлена тиском газів і різницею температур внутрішньої і зовнішньої поверхонь. Поршневе днище прийнято розраховувати (рисунок 4.1), як вільно лежачу плиту, що спирається на коло середнього діаметру поршня D1 і навантажену рівномірним тиском Рz..