Розділ I. Визначення необхідної потужності двигуна.

1. Знаходження маси автомобіля проводимо по формулі:

, (1.1)

де – маса вантажу згідно з завданням, кг;

– власна маса порожнього автомобіля, кг;

– число місць у кабіні, включаючи водія, приймаємо .

, (1.2)

де – коефіцієнт вантажопід`ємності, приймаємо .

2. Коефіцієнт корисної дії трансмісії:

Приймаємо

.

(1.3)

Прототип має:

ККД трансмісії:

3. Сила опору повітря складе:

H (1.4)

Де – коефіцієнт обтічності, приймаємо ;

– площа лобової поверхні, приймаємо ;

– швидкість автомобіля згідно завдання, км/год.

4. Сила опору дороги визначається за формулою:

H (1.5)

Де – коефіцієнт опору коченню, приймаємо ;

– кут нахилу дороги згідно завдання, град.

5. Потужність двигуна визначаємо за формулою:

(1.6)

Прийняті і розрахункові дані по автомобілю:

1. Номер завдання ……………………………………………………….142

2. Коефіцієнт вантажопід`ємності…………………………………..

3. Кількість місць у кабіні, включаючи водія………………………...

4. Площа лобової поверхні в м²……………………………………

5. Коефіцієнт обтічності в Нс²/м⁴…………………………………..

6. ККД трансмісії……………………………………………….

7. Коефіцієнт опору коченню………………………………………

8. Потужність двигуна в кВт………………………………………..151,319

Вибираємо прототип – КамАЗ-7401

Складаємо список вихідних даних для подальшого розрахунку двигуна:

1. Тип двигуна – дизель;

2. Тактність – чотиритактний;

3. Число та розташування циліндрів і = 8 – V;

4. Ступінь стиску ε = 17;

5. Номінальна частота обертання колінчастого вала ;

6. Номінальна потужність ;

7. Коефіцієнт надлишку повітря ;

8. Вид палива і його елементний склад: дизельне, С = 0,857

Н = 0,133

О = 0,01

Нижча теплота згоряння ;

9. Температура і тиск навколишнього повітря:

Розділ 2. Тепловий розрахунок двигуна

2.1. Процес впуску.

Параметри заряду на впуску.

Приймаємо ступінь підвищення тиску у компресорі , показник політропи стиску для компресора приймаємо .

Тиск і температура на впуску складають:

(2.1)

Густина повітря на впуску.

(2.2)

Де – питома газова стала повітря.

Тиск відпрацьованих газів визначаємо за формулою:

(2.3)

Температуру відпрацьованих газів приймаємо Т_г = 740 К.

Тиск в кінці впуску визначаємо по формулі:

(2.4)

Де – втрата тиску на впуску, визначаємо по формулі:

(2.5)

Приймаємо підігрів заряду на впуску

Коефіцієнт залишкових газів визначаємо за формулою:

(2.6)

Температуру в кінці впуску визначаємо по формулі:

(2.7)

Коефіцієнт наповнення визначаємо по формулі:

(2.8)

2.2. Процес стиску

Показник політропи стиску визначаємо по формулі Петрова:

(2.9)

Тиск і температура в кінці стиску будуть:

(2.10)

(2.11)

2.3. Процес горіння

Теоретично необхідна кількість повітря, необхідного для згоряння 1 кг палива:

(2.12)

або

(2.13)

Дійсна кількість повітря:

(2.14)

Кількість паливно-повітряної суміші М₁, що одержують з 1 кг палива:

(2.15)

Приймаємо молекулярну масу палива М_т = 190 кг/кмоль.

Кількість продуктів згоряння:

(2.16)

Хімічний коефіцієнт молекулярної зміни:

(2.17)

Дійсний коефіцієнт молекулярної зміни визначаємо по формулі:

(2.18)

Рівняння процесу згоряння для дизельного двигуна:

(2.19)

Де – ступінь підвищення тиску, приймаємо ;

– коефіцієнт використання тепла, приймаємо

Мольну теплоємність продуктів згоряння при постійному об’ємі знаходимо по формулі:

(2.20)

Мольну теплоємність продуктів згоряння при постійному тиску знаходимо по формулі:

(2.21)

.

Тиск в кінці згоряння визначаємо за формулою:

(2.22)

2.4. Процес розширення

Ступінь попереднього розширення визначаємо за формулою:

(2.23)

Ступінь остаточного розширення визначаємо за формулою:

(2.24)

Показник політропи розширення визначаємо за формулою:

(2.25)

Тиск і температура в кінці розширення будуть:

(2.26)

(2.27)

Розрахункову температуру ВГ обчислюємо за формулою:

(2.28)

Проводимо порівняння прийнятої раніше температури ВГ:

(2.29)

Побудова індикаторної діаграми в координатах P-V

Приймаємо об’єм камери згоряння V_c = 10 мм.

Тоді повний об’єм циліндра складе:

(2.30)

Приймаємо масштаб тиску газів µ_р = 0,05 МПа/мм.

Наносимо обчислені в тепловому розрахунку характерні точки індикаторної діаграми:

Назва точки	Координати по осі, мм
	P	V
	10	2,6
	170	2,8
	10	134,4
	10	228,5
	13,7	228,5
	170	9,3

Проміжні точки політропи стиску обчислюємо по залежності:

(2.31)

Де .

При

Проміжні точки політропи розширення обчислюємо по залежності:

, (2.32)

Де .

При

Таблиця 2.1

Розрахунок проміжних точок політроп стиску і розширення

№ п/п	Координата точки по осі абсцис (Vx), мм	Величина тиску, МПа
		Стиск	Розширення
1	10	6,722	11,427
2	20	2,598	7,044
3	30	1,490	4,209
4	40	1,004	2,921
5	50	0,739	2,200
6	60	0,576	1,745
7	70	0,466	1,435
8	80	0,388	1,211
9	90	0,330	1,043
10	100	0,286	0,912
11	110	0,251	0,808
12	120	0,223	0,724
13	130	0,199	0,654
14	140	0,180	0,595
15	150	0,164	0,545
16	160	0,150	0,502
17	170	0,138	0,465

Розділ 3. Розрахунок показників робочого циклу і визначення розмірів двигуна

Середній індикаторний тиск визначаємо за формулою:

(3.1)

Величину дійсного середнього індикаторного тиску знаходимо за формулою:

(3.2)

Індикаторний ККД визначаємо по формулі:

. (3.3)

Індикаторна питома витрата палива складе:

(3.4)

Величину втрат на тертя визначаємо за формулою:

(3.5)

Де – прийнята середня швидкість поршня, м/с;

Приймаємо по прототипу двигуна

Середній ефективний тиск визначаємо за формулою:

(3.6)

Механічний ККД:

(3.7)

Ефективний ККД:

(3.8)

Ефективна питома витрата палива:

(3.9)

Необхідний літраж двигуна:

. (3.10)

Необхідний робочий об’єм циліндра:

(3.11)

Розрахунковий діаметр циліндра:

(3.12)

Де – відношення ходу поршня до діаметра циліндра, приймаємо по прототипу .

Розрахунковий хід поршня:

. (3.13)

Приймаємо: D = 96 мм;

S = 120 мм.

Дійсний робочий об’єм циліндра:

. (3.14)

Розрахункова потужність проектованого двигуна:

(3.15)

Площа поршня:

(3.16)

Дійсна середня швидкість поршня:

(3.17)

Різниця прийнятої середньої швидкості поршня від дійсної:

(3.18)

Дійсний літраж двигуна:

(3.19)

Номінальний ефективний крутний момент:

(3.20)

годинна витрата палива:

(3.21)

Літрова потужність двигуна:

. (3.22)

Питома поршнева потужність:

. (3.23)

Таблиця 3.1

№ п/п	Назва параметру по запиту ЕОМ	Буквенне позначення	Одиниця виміру	Значення параметру
1	Частота вращения	n	мин-1	2600
2	Номинальная мощность	Ne	кВт	151,32
3	Число цилиндров	i		8
4	Степень сжатия	ε		17
5	Коэф. избытка воздуха	α		1,6
6	Низшая теплота сгорания топл.	Qн	МДж/кг	42,5
7 8 9	ПАРАМ. РАБ. ТЕЛА: кол. углерода водорода кислорода	C H O		0,857 0,133 0,01
10	Молекулярная масса паров топл.	Mт	кг/кмоль	190
11 12	Параметры окр. среды: давление температура	ро Т0	МПа К	0,1 288
13	Степ. повыш. давл. ТК	λк		1,5
14	Показ. политр. сж. ТК	nk		1,5
15	Парам. остат. газов	pr	МПа	0,128

Продовження таблиці 3.1

16	Принятая температура ОГ	Tr	К	740
17 18 19 20 21	ВПУСК: потери давл. во вп. сист. коэф. остат. газов подогрев на впуске коэф. наполнения температура в конце впуска		МПа К К	0,012 0,0264 10 0,8972 349,97
22 23 24 25	СЖАТЕ: показ. политр. сжат. давление в конце сжатия темп. в конце сж. мольн. тепл. в конце сж.		МПа К кДж/кг*К	1,372 6,722 1002,7 21,905
26 27	СГОРАНИЕ: коэф. исп. тепла степ. повыш. давл.			0,85 1,7
28 29 30 31	мольн. тепл. прод. сгор. (А+В+Т)А В темп. в конце сгорания давление в конце сгор.		К МПа	29,09 0,00241 2251,6 11,43
32 33 34 35	РАСШИР.: степень.послед.расшир. показ. политр. расшир. давление в конце расш. температ. в конце расш		МПа К	12,442 1,270 0,4650 1139,9
36 37	ВЫПУСК: расч. темп. в конце вып. Расхожд. с прин. темп.		К %	740,57 0,00

Таблиця 3.2