Проектирование и расчет двигателей внутреннего сгорания - Транспорт курсовая работа

Главная

Транспорт
Проектирование и расчет двигателей внутреннего сгорания

Расчет скоростной характеристики, номинальной мощности двигателя. Основные параметры, характеризующие работу дизеля. Процесс впуска, сжатия, сгорания и расширения. Построение индикаторной диаграммы. Тепловой, кинематический, динамический расчет двигателя.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
ФГОУ ВПО “Тюменская государственная сельскохозяйственная академия“
Кафедра “Сельскохозяйственных и мелиоративных машин”
На тему: “Проектирование и расчёт двигателей внутреннего сгорания”
По исходным данным мною был подобран трактор который наиболее подходит под эту характеристику по технико-экономическим показателям это трактор
КИРОВЕЦ - К-701М на сдвоенных колёсах.
Таблица 1. Технические характеристики
Параметры и технические характеристики
Тяговый класс / Номинальная сила тяги кН
Тип - Дизель с турбонаддувом (марка)
Мощность двигателя, кВт (л.с.) при 1900 мин-1
Крутящий момент, Н*м (кгс*м), при 1300- 1500 мин-1
Удельный расход топлива при эксплуатационной мощности, г/кВтч (г/л.с.ч)
Масса трактора эксплуатационная, кг
Распределение эксплуатационной массы на:
Среднее удельное давление на грунт, МПа
Шина колесного движителя под действием вертикальной нагрузки деформируется и погружается в почву на глубину, при которой наступает равновесие менаду суммирующимися по контактной поверхности удельным давлением шины и удельным сопротивлением почвы. Чтобы снизить удельное давление на почву со стороны ходовой части, на тракторах «Кировец» применяют уширенные шины увеличенных типоразмеров и сдваивают шины с использованием специальных приспособлений, устанавливаемых на торцах конечных передач ведущих мостов. Сдвоенные колеса устанавливают в следующей последовательности. Отворачивают серийные гайки, вынимают прижимы и выворачивают шпильки из водила конечной передачи. Наворачивают на длинные шпильки гайки, устанавливают прижимы, заворачивают шпильки в водило до отказа и вращением гаек закрепляют обод. Устанавливают распорное кольцо в конусную поверхность основного колеса, прижимают его дополнительным колесом, устанавливают на шпильки прижимное кольцо и вращением гаек закрепляют дополнительное колесо. Доводят давление воздуха в основных шинах до 0,11 МПа (1,1 кгс/см 2 ) и в дополнительных -- до 90 кПа (0,9 кгс/см 2 ). Обкатывают тракторы в течение 1,5 ч, подтягивая гайки крепления колес через каждые 30 мин.
Результаты сравнительных хозяйственных испытаний трактора «Кировец» с различной шириной колеи показали, что производительность в среднем возросла на 7…11%, а расход топлива на единицу обработанной площади снизился на 8…19% по сравнению с серийным.
При работе на сдвоенных шинах глубина колеи при влажности более 26% значительно меньше, чем при одинарных шинах, а физические характеристики почвы по колее значительно ближе к параметрам неуплотненной почвы вне колеи.
Рис. 1. Зависимость силы сопротивления движения (Р f ) и касательной силы тяги трактора (P к ) от ширины контакта колес с почвой (В)
Согласно рис. 1, видно, что при увеличении ширины контакта колеса трактора с почвой повышаются сила сопротивления движению с 21,9 кН до 25 кН и касательная сила тяги трактора с 35 кН до 73 кН при увеличении ширины колеса с 0,8 до 1,6 м, то есть возрастание касательной силы тяги происходит более интенсивно по сравнению с силой сопротивления. Следовательно, увеличение ширины контакта движителя с почвой позволит увеличить тяговое усилие трактора и снизить техногенное воздействие на почву.
На сдвоенных шинах при массе 15 600 кг трактор К-701 может развить на стерне тяговое усилие 70… 75 кН (7000…7500 кгс) при скорости 7…8 км/ч и буксовании 12…15% и 75…80 кН (7500…8000 кгс) при скорости 6 км/ч и буксовании 20%. На стерне при тяговом усилии более 47,5 кН (4750 кгс) и скорости движения выше 10 км/ч.
Тяговый КПД на сдвоенных шинах по сравнению с одинарными снижается из-за увеличения коэффициента сопротивления движению. На поле, подготовленном под посев, тяговый КПД трактора К-701 на сдвоенных шинах при скорости более 8 км/ч и тяговом усилии менее 50 кН (5000 кгс) ниже, чем на одинарных шинах, также из-за увеличения относительных потерь на передвижение трактора. Диапазон максимальных значений тягового КПД с 9…11 км/ч смещается в сторону пониженных скоростей (8…10 км/ч). Учитывая это, трактор К-701 целесообразно использовать со сдвоенными шинами на операциях, ограниченных по скорости. Например, на противоэрозионной обработке почвы работа допускается па скорости 8 км/ч, так как при имеющихся конструкциях рабочих органов плоскорезов при большей рабочей скорости земля выбрасывается из-под стоек и засыпает стерню.
Применение трактора К-701 со сдвоенными шинами на глубоком рыхлении зяби с тремя плоскорезами КПГ-2,2 па скорости 8 км/ч позволяет сохранить стерню и повысить сменную производительность на 40…45%.
2. Подбор двигателя для проектируемой машины
2.1 Расчет номинальной мощности двигателя
Расчет номинальной мощности двигателя производится с учетом номинального тягового усилия трактора, силы сопротивления качению, массы трактора, потерь на трение в трансмиссии и необходимого запаса мощности двигателя.
Учитывая вышеизложенное, номинальная мощность двигателя P е определяется по формуле
где F н номинальная сила тяги на крюке - (Н);
V н -расчетная скорость движения на низшей рабочей передаче при номинальной силе тяги, м/с, принимаем равной 4,9 км/ч или 1,36 м/с;
m э - эксплуатационная масса трактора (кг), принимаем табличную 14 570 кг;
g - ускорение свободного падения (м/с 2 );
f - коэффициент сопротивления качению движителя трактора, принимаем по таблице для вспаханного поля равным 0,18;
тр - КПД, учитывающий потери мощности в трансмиссии и
где ц и к - соответственно КПД цилиндрической и конической пары шестерен. Принимаются равными ц =0,985 и к = 0,975;
х - КПД, учитывающий потери мощности на холостом ходу; принимается х = 0,96;
n 1 и n 2 - степенные показатели числа пар шестерен, работающих в трансмиссии на данной передаче;
к з - коэффициент запаса мощности двигателя - 0,85.
В аналитическом обзоре я взял существующий двигатель ЯМЗ-8423.10 мощностью 246 кВт что на 34% больше расчётного предполагаю что выбранный мной двигатель позволит добиться требуемого тягового усилия (64 кН) и на более высоких скоростях.
3. Тепловой расчёт дизельного двигателя
коэффициент избытка воздуха б =до 2,1
топливо дизельное состава: С=86,5%; Н=12,5%; О=1%,
давление и температура воздуха р 0 =0,1013 МПа, Т 0 =288 К,
температура отработавших газов Т r =800 К
Учитывая сравнительно невысокую частоту вращения коленчатого вала и выбранную для данного типа дизеля степень сжатия е =15,2, можно принять температуру подогрева свежего заряда
Погрешность расчётного и принятого коэффициентов не превышает 4%,
Где n 1 - показатель политропы сжатия,
Температура, рабочей смеси в конце процесса сжатия
Выделяются продукты сгорания следующего состава:
Общее количество молей продуктов сгорания
Химический коэффициент молекулярного изменения
действительный коэффициент молекулярного изменения
Действительное количество молей воздуха для сгорания 1 кг топлива при составит
Средняя молярная теплоёмкость свежего заряда для дизеля
Подставляя значения температуры сжатия, получим
Средняя молярная теплоёмкость продуктов сгорания
Подставляя значение коэффициента избытка воздуха б=2,1, получим:
Теплотворная способность топлива определяется с учётом формы камеры сгорания и процесса смесеобразования. Для дизелей данного типа низшую теплотворную способность топлива предпочтительнее определять по формуле
Где S и W - соответственно содержание серы и влаги в топливе,которые при расчётах не учитываются из-за их практически малого значения.
Подставляя численные значения, получим
Используя значения полученных параметров, определяем максимальную температуру газов в конце сгорания:
где 8,314 - универсальная газовая постоянная, кДж/(кг*К). - степень повышения давления, для дизелей с неразделёнными камерами сгорания (прямоструйных) она лежит в пределах 1,85…2,6, а предкамерных - 1,3…1,9. Для данного типа дизеля (прямоструйного) принимаем
Подставляя численные значения величин в уравнение сгорания, получим
После преобразований получаем квадратное уравнение
Решая уравнение относительно Т z , определим температуру в конце сгорания:
Степень предварительного расширения в дизеле (точки р z - p z / индикаторной диаграммы) определяют из выражения:
Степень последующего расширения (до точки b / индикаторной диаграммы):
Учитывая догорание заряда на линии рабочего хода, принимаем для дизеля показатель политропы расширения .
3.6 Основные параметры, характеризующие работу дизеля
Среднее индикаторное давление нескруглённой диаграммы
Среднее индикаторное давление скруглённой диаграммы
где - коэффициент полноты диаграммы;
Среднее значение работы трения (механических потерь ) для дизелей с предкамерным смесеобразованием
где - средняя скорость поршня, предварительно принято
Удельный индикаторный расход топлива
Удельный эффективный расход топлива
где показатель адиабаты сжатия к=1,4.
3.7 Определение основных размеров двигателя
Исходя из заданного значения номинальной мощности N e , частоты вращения коленчатого вала n e , числа цилиндров i, тактности ф , а также среднего эффективного давления p e , находим литраж двигателя V h :
Диаметр цилиндра для двигателя с i=8 и
Ориентируясь на прототип окончательно принимаем D = 140 мм.
Ход поршня равен диаметру цилиндров, а так как , то S n = D = 140 мм.
Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна определяется величиной л д :
Значение л Д в современных двигателях находится в пределах 0,23…0,31 , выбрав л Д = 0,244, определим длину шатуна L (по межосевому расстоянию)
4. Построение индикаторной диаграммы
Масштаб хода поршня М S = 1мм в мм.
Масштаб давлений М Р = 0,05 мПа в мм.
Приведённые величины рабочего объёма цилиндра и объёма камеры сгорания соответственно.
Максимальная высота диаграммы (точка z)
р а /М р =0,086/0,05=1,72 мм; р с /М р =3,7/0,05=74 мм;
р b /М р =0,3/0,05=6 мм; р r /М р =0,1124/0,05=2,248 мм;
Построение политроп сжатия и расширения аналитическим методом.
5. Кинематический расчёт двигателя
Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна принимаем л = 0,244,при этих условиях
Угловая скорость вращения коленчатого вала
Масса поршневой группы (для поршня из чугуна)
Масса шатуна (для стального кованого шатуна принято )
Масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесовшатуна (для литого чугунного вала принято )
Масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца
Масса шатуна, сосредоточенная на оси кривошипа
Массы, совершающие возвратно-поступательное движение
Массы, совершающие вращательное движение
Удельная сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс
Центробежная сила инерции вращающихся масс
Центробежная сила инерции вращающихся масс шатуна
Центробежная сила инерции вращающихся масс кривошипа
Удельная сила, сосредоточенная на оси поршневого пальца
Удельная сила действующая вдоль шатуна
Удельная сила, действующая по радиусу кривошипа
Удельная и полная тангенциальные силы
Период изменения крутящего момента с интервалами между вспышками
7. Построение расчётной скоростной характеристики двигателя
Расчётные точки скоростной характеристики
Удельный эффективный расход топлива, г/(кВт*ч)
Результаты расчётов заносим в таблицу
Частота вращения коленчатого вала n мин-1
Параметры внешней скоростной характеристики
Рисунок 9. Расчётная схема поршневой группы
Высота огневого (жарового) пояса, е
Высота первой кольцевой перемычки, hn
Радиальный зазор кольца в канавке поршня, ?t, мм
Разность между величинами зазоров замка кольца в свободном и рабочем состоянии, А0
Число масляных отверстий в поршне, nм, шт.
Наружный диаметр поршневого пальца,dn
Внутренний диаметр поршневого пальца,dв
Максимальная угловая скорость холостого хода
Напряжение изгиба первой кольцевой перемычки
Напряжение среза первой кольцевой перемычки
Суммарное напряжение первой кольцевой перемычки
Среднее давление кольца на стенку цилиндра.
Давление кольца на стенку цилиндра в разных точках окружности определяем по формуле
Результаты расчёта заносим в таблицу
По этим данным строим грушевидную эпюру давлений кольца на стенки цилиндра
Напряжение изгиба кольца в рабочем состоянии
Напряжение изгиба при надевании кольца на поршень
Монтажный зазор в замке поршневого кольца
где ? / k =0,08 мм, Т ц =493 Т k =383 и Т 0 =293 0 К
Таблица 11. Расчёт поршневого пальца
Расчётные силы действующие на поршневой палец:
Удельное давление пальца на втулку поршневой головки шатуна
Удельное давление пальца на бобышку
Напряжение изгиба в среднем сечении пальца
Касательные напряжения среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна
Наибольшее увеличение горизонтального диаметра пальца при овализации
Напряжения овализации на внешней поверхности пальца:
В горизонтальной плоскости ( точки 1, ш=0 0 )
В вертикальной плоскости ( точки 3, ш=900)
Напряжения овализации на внешней поверхности пальца:
В горизонтальной плоскости ( точки 2, ш=0 0 )
В горизонтальной плоскости ( точки 4, ш=90 0 )
Наибольшее напряжение овализации возникает на внутренней поверхности пальца в горизонтальной плоскости.
Расчёт системы жидкостного охлаждения
При номинальной мощности N e =246 кВт ёмкость системы охлаждения
V охл в дм 3 выбираем из диапазона значений:
- количество теплоты отводимой охлаждающей жидкостью от двигателя
- средняя теплоёмкость жидкости с ж = 4187Дж/(кг*К)
- средняя плотность жидкости с ж = 1000 кг/м 3
- температурный перепад жидкости в радиаторе ?Т ж =10 К.
Циркуляционный расход жидкости в системе охлаждения двигателя G ж в м 2 /с;
Принимаем коэффициент подачи насоса з н =0,85
Расчётная производительность насоса
Принимаем механический КПД насоса з м =0,9
Принимаем гидравлический КПД насоса з h =0,65
Мощность потребляемая жидкостным насосом
- средняя теплоёмкость воздуха с возд = 1000Дж/(кг*К)
- температурный перепад воздуха в радиаторе ?Т возд =25 К.
- температура воздуха перед в радиатором Т возд.вх =313 К.
- количество теплоты, отводимой от двигателя через охлаждающую жидкость к окружающему воздуху Q возд = Q охл =270600 Дж/с
Количество воздуха проходящего через радиатор
Массовый расход жидкости, проходящей через радиатор
Средняя температура охлаждающего воздуха проходящего через радиатор
Средняя температура жидкости в радиаторе
Коэффициент теплопередачи радиатора принимаем К=160 Вт/(м 2 •К)
-напор создаваемый вентилятором ?р m р =760 Па,
- скорость воздуха перед фронтом радиатора щ возд =20 м/с
Мощность затрачиваемая на привод вентилятора
10. Предложения по применению двигателя
Модели данного семейства выпускаются с турбонаддувом и охлаждением воздуха в теплообменнике типа "воздух-воздух", встроенном в двигателе. Маслорадиатор встроен в двигатель. По заказу на двигателе возможна установка маслорадиатора трансмиссии. Предназначены для установки на карьерные самосвалы БелАЗ грузоподъемностью 42-55 тонн, многоосные тягачи, промышленные тракторы, стационарные установки. Назначение: самосвалы "БелАЗ" полной массой до 70, 75, 80, 95 тонн, изделия КЗКТ МО РФ, МЗКТ, ИЗТМ, тягачи, шассии МЗКТ, промышленные тракторы, трубоукладчики ЧЗПТ, колесные бульдозеры, погрузчики ЧЗПТ, стационарные установки. Создание новых двигателей семейства 140х140, в том числе для спецтехники Министерства обороны.
двигатель дизель скоростной кинетический
1. Пузанков А.Г. Конструкция, теория и расчёт. -М.: Издательский центр «Академия», 2007. -544с.
2. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчёт автомобильных и тракторных двигателей. - М.: Высшая школа, 2002.
3. Котиков В.М., Ерхов А.В. Тракторы и автомобили. - М.:Издательский центр «Академия», 2008. - 416с.
4. Баловнёв В.И., Данилов Р.Г. Тракторы и автомобили: краткий справочник. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 384с.
Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания. Параметры рабочего тела и остаточных газов. Процессы впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Внешние скоростные характеристики, построение индикаторной диаграммы. Расчет поршневой и шатунной группы. курсовая работа [4,2 M], добавлен 17.07.2013
Тепловой расчет рабочего цикла. Процессы впуска, сжатия, сгорания и расширения. Эффективный расход топлива. Составление теплового баланса двигателя. Построение индикаторной диаграммы. Анализ внешней скоростной характеристики. Расчёт системы охлаждения. курсовая работа [178,6 K], добавлен 19.11.2014
Расчет процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения. Построение индикаторной диаграммы. Определение индикаторных и эффективных показателей цикла. Определение основных размеров двигателя. Кинематические соотношения кривошипно-шатунного механизма. курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.02.2012
Определение свойств рабочего тела. Расчет параметров остаточных газов, рабочего тела в конце процесса впуска, сжатия, сгорания, расширения, выпуска. Расчет и построение внешней скоростной характеристики. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма. курсовая работа [1,5 M], добавлен 14.01.2018
Характеристика дизельного двигателя, порядок проведения его теплового расчета: выбор дополнительных данных, определение параметров конца впуска и сжатия, сгорания, расчет рабочего тепла. Построение индикаторной диаграммы, скоростной характеристики. курсовая работа [568,1 K], добавлен 11.06.2012
Выбор топлива, определение его теплоты сгорания. Определение размеров цилиндра и параметров двигателя, построение индикаторной диаграммы. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя. курсовая работа [434,0 K], добавлен 27.03.2011
Тепловой расчет автотракторного двигателя: определение основных размеров, построение индикаторной диаграммы и теоретической скоростной (регуляторной) характеристики мотора. Вычисление температуры и давления остаточных газов, показателя адиабаты сжатия. курсовая работа [1005,3 K], добавлен 16.06.2011
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Проектирование и расчет двигателей внутреннего сгорания курсовая работа. Транспорт.
Курсовая Работа Маркетинговые Исследования В Туризме
Реферат На Тему Кризис 7 Лет
Реферат: Воровский, Вацлав Вацлавович
Реферат: Развитие речи дошкольников с нарушением слуха
Сочинения Детей 3 Класса
Эссе На Тему Мои Друзья
Курсовая работа по теме Принципы организации
Реферат по теме Борьба дома Тайра за власть в Средневековой Японии
Курсовая работа по теме Методика обучения зонной защите в баскетболе
Контрольная работа по теме Разгром фашистского блока. Завершение Великой Отечественной и Второй мировой войн
Реферат по теме Управление транспортом
Топик: Сонеты Шекспира
Курсовая работа по теме Іноземні інвестиції в Україну
Реферат по теме Войны как часть экономической борьбы
Дипломная работа по теме Особенности правовых последствий в связи с нарушением действующего законодательства при оформлении, размещении и распространении рекламы алкогольной продукции
Реферат: Реорганизация: этапы и методы
Отчет По Итогам Педагогической Практики
Источники Финансового Права Курсовая
Реферат по теме Борьба с допингом в спорте: 2004-й Олимпийский год
Традиции И Обычаи Парсов Эссе
Совершенствование системы управления персоналом в ООО "Экотех" - Менеджмент и трудовые отношения дипломная работа
Социальное управление на догосударственной стадии развития общества - Государство и право курсовая работа
Способи захисту населення при виникненні надзвичайних ситуацій - Безопасность жизнедеятельности и охрана труда контрольная работа