Полный текст:
ВВЕДЕНИЕ.
В
данной курсовой работе необходимо определить показатели работы поршневых
двигателей: номинальную мощность, крутящие моменты, удельный расход топлива при
определенных частотах вращения коленчатого вала. Кроме этого необходимо
определить и выполнить графическое построение внешней скоростной характеристики
дизельного двигателя.
АНАЛИЗ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО
СГОРАНИЯ.
1.Моделирование и прогнозирование
энергетических показателей поршневых
двигателей внутреннего сгорания.
1.1. Методика моделирования и
прогнозирования энергетических показателей двигателя.
Итоговыми
показателями энергетических свойств поршневых двигателей, которые в
значительном числе случаев приходится прогнозировать, являются:
-номинальная
мощность двигателя Ne ном, кВт при номинальной частоте вращения
коленчатого вала двигателя nном;
-максимальный
и номинальный крутящие моменты Mkmax, Mkном при nм
и nном;
-часовой
Сч, кг и удельный расход топлива qe, г/(кВт·ч).
1.2.Выбор и анализ необходимых
исходных данных.
Таблица 1 – исходные данные. Вариант № 5
Размерность ДВС
Рабочий объём ДВС
Внешние условия
Частота вращения к.в. ДВС
D,мм
S,мм
i
?
Vh,л
Ро, мм.рт.ст
То,0С
n,мин-1
76
80
4
8.5
1.5
760
25
1000; 2000; 3000.
Кроме
представленных в таблице исходных данных, находим следующие, необходимые для
расчетов параметры: z=2-тактность; l0=15кг-количество воздуха,
необходимое для сгорания 1кг топлива; Qп=44МДж/кг-удельная теплота
сгорания бензиновых топлив; n=1000;2000;3000об/мин-расчетные обороты
коленчатого вала двигателя.
1.3.Выполнение
расчетов.
Для
расчета необходимых параметров пользуемся формулами:
Ne=pe·Vh·n/(60·n),кВт-
эффективная мощность, где
pe=Qn·?в·?V·?l·?M/(l0·?),
Мпа- эффективное давление;
Vh-
рабочий объем двигателя; n-обороты коленвала; Qn-теплотворность
топлива, кДж/кг; ??-коэффициент наполнения; ?i, ?М-индикаторный,
механический КПД; ?-коэффициент избытка воздуха; l0-стхиометрический
коэффициент (теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг
топлива);
Мк=9550·Ne/n,
Н·м- крутящий момент;
Gе=3600/(Qn·?i·?M),
г/(кВт·ч)- удельный эффективный расход топлива;
Gт=gе·Nе/103,
кг/ч- часовой расход топлива, где
Gе-удельный
эффективный расход топлива;
Gв=?в·Vh·?V,
кг/ч- часовой расход воздуха;
?в=0,465·p0/(273+Т0),
кг/м3- плотность воздуха, где
р0-атмосферное
давление, мм. Рт. Ст.; Т0-температура воздуха;
?=Gв/(Gт·l0)-
коэффициент избытка воздуха; ?=0,95;
?V=Gв·103/(30·Vh·?в·n)-
коэффициент наполнения; для бензиновых двигателей ?V=0,8…0,85;
принимаем ?V=0,85.
В
расчетах принимаем: ?i=0,35; ?М=0,85. Рассчитанные
параметры для n=1000;2000;3000 об/мин сводим в таблицу 2.
Таблица
2. Результаты расчета энергетических показателей.
Mк, Н·м
n, об/мин
Nе, кВт
Gт, кг/ч
Gе, г/кВт·
Ре, МПа
Gв, кг/ч
?
?е=?м
?V
?в, кг/м3
110,541
1000
11,575
3,183
275
0,926
1,512
0,95
0,85
0,85
1,186
110,541
2000
23,15
6,366
275
0,926
1,512
0,95
0,85
0,85
1,186
110,541
3000
34,725
9,549
275
0,926
1,512
0,95
0,85
0,85
1,186
2. Определение и графическое
построение внешней скоростной характеристики двигателя внутреннего сгорания.
В
качестве прототипа берем автомобиль КамАЗ-53229 и двигатель к нему
КамАЗ-740,31-240. Для данного двигателя: минимальная устойчивая частота
вращения коленчатого вала nmin=600 об/мин; обороты максимального
крутящего момента nМ=1400 об/мин (Мкрmax=932 Н·м, N=132кВт;
n2=1800 об/мин; обороты максимальной мощности двигателя nN=2200об/мин (N=176кВт, М=734
Н·м).
Рассчитываем
мощности и крутящие моменты для приведенных выше оборотов по эмпирическим
формулам:
Nei=Nmax·[a·(ni/nN)+b·(ni/nN)2-c·(ni/nN)3],
кВт,
Где а=-0,5;
b=6; с=2,5;
М=9550·Nе/ni,
Н·м и заносим рассчитанные результаты в таблицу 3.
Таблица
3. Результаты расчета параметров внешней характеристики двигателя.
Наменование параметров
N=600 об/мин
N=1400 об/мин
N=1800 об/мин
N=2200 об/мин
Мощность, Nе, кВт
63,5
137
175,9
176
Крутящий момент М, Н·
1010,7
932
933,2
734
Вывод:
графический вид внешней скоростной характеристики позволяет отследить изменения
мощности и крутящего момента в зависимости от частоты вращения коленчатого вала
и определить наиболее выгодные режимы работы двигателя.
Рис.
1. Внешняя скоростная характеристика двигателя КамАЗ-740,31-240.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
В данной работе были рассчитаны такие
показатели бензинового двигателя внутреннего сгорания, как номинальный крутящий
момент, эффективная мощность, удельный эффективный и часовой расходы
топлива при оборотах 1000,
2000,3000об/мин.
Кроме того была определена внешняя
скоростная характеристика для двигателя КамАЗ-740,31-240.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ
ИСТОЧНИКОВ.
Анализ энергетических показателей
поршневых двигателей внутреннего сгорания. Методические указания.
Санкт-Петербург,2011г.Вахламов В. К. Автомобили. Основные
конструкции.Иванов В. А. и др. Основы конструкции
автомобиля. Учебник. –М.: За рулем, 2006г.Интернет-ресурсы.