
- •Предисловие
- •Практическая работа №1 расчет параметров рабочего тела, окружающей среды и остаточных газов.
- •1. Выбираем основные режимы работы энергетической установки:
- •2. Определить средний элементарный состав топлива.
- •3. Вычисляем значения низшей теплоты сгорания топлива.
- •4. Находим значения параметров рабочего тела.
- •5. Определяем количество горючей смеси.
- •6. Находим количество отдельных компонентов продуктов неполного сгорания
- •7. Параметры окружающей среды и остаточных газов.
- •Пример расчета Тепловой расчет карбюраторного двигателя и двигателя с распределенным впрыском топлива
- •В процессе расширения и выпуска рабочим телом являются продукты сгорания топлива:
- •2. Количество горючей смеси (m1):
- •3. Количество отдельных компонентов продуктов сгорания жидкого топлива для двигателя с впрыском топлива:
- •0,4163 Кмоль n2/кг топлива;
- •0,0018 Кмоль o2/кг топлива;
- •4. Общее количество продуктов сгорания жидкого топлива:
- •Практическая работа №2 расчет параметров процесса впуска и сжатия.
- •Вычисляем значения температуры подогрева свежего заряда.
- •2. Находим значения плотности заряда на впуске.
- •3. Определяем величины потери давления на впуске.
- •4. Вычисляем значение давления в конце впуска.
- •5. Находим величину коэффициента остаточных газов.
- •6. Температура в конце впуска.
- •7. Коэффициент наполнения.
- •Пример расчета параметров процесса впуска
- •Расчет процесса сжатия.
- •8. Определить средний показатель политропы сжатия.
- •9. Давление и температура в конце процесса сжатия.
- •10. Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия.
- •Пример расчета процесса сжатия
- •Пример расчета процесса сгорания
- •Порядок расчета параметров процесса расширения и выпуска.
- •10. Процессы расширения и выпуска.
- •Расчет параметров процессов расширения и выпуска
- •Практическая работа №4 расчет индикаторных размеров рабочего цикла двигателя.
- •Определяем индикаторное давление.
- •3.Определяем величину индикаторной мощности.
- •4. Находим значение индикаторного кпд.
- •5. Вычисляем величины удельного индикаторного расхода топлива.
- •Расчет параметров процессов расширения и выпуска
- •Пример расчета индикаторных параметров рабочего цикла
- •Практическая работа №5 расчет эффективных показателей и основных размеров цилиндра и двигателя.
- •1.Среднее давление механических потерь.
- •2.Среднее эффективное давление.
- •3. Механический кпд и эффективный кпд.
- •4. Эффективная мощность.
- •5. Эффективный удельный расход топлива.
- •Пример расчета эффективных показателей двигателя
- •Порядок расчета основных параметров цилиндра и двигателя.
- •6. Литраж двигателя и рабочий объем одного цилиндра.
- •7. Диаметр цилиндра и ход поршня
- •8. Основные параметры и показатели двигателя.
- •Практическая работа №6 расчет внешней скоростной характеристики двигателя.
- •1.Эффективная мощность
- •6. Величины параметров внешней скоростной характеристики.
- •7. По расчетным точкам в масштабе построить диаграмму внешней скоростной характеристики.
- •Практическая работа №7 расчет теплового баланса двигателя.
- •Практическая работа №8 расчет динамики кривошипно-шатунного механизма.
- •Определяем величины силы давления газов.
- •Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма.
- •Находим значения силы инерции, действующие в кшм.
- •4. Определяем значения суммарных сил, действующие в кшм.
- •5. Вычисляем значения сил, действующие на детали кшм.
- •5. По данным таблицы строят графики.
- •Практическая работа № 9 расчет элементов поршневой группы.
- •Порядок выполнения работы. Расчет поршня
- •1. Напряжение изгиба.
- •2. Тепловые напряжения.
- •3. Напряжение сжатия.
- •4. Напряжение разрыва.
- •5. Напряжение среза кольцевой перемычки.
- •6. Максимальные удельные давления.
- •7. Правильность установления размеров диаметров головки и юбки поршня.
- •Пример расчета поршня бензинового двигателя.
- •8. Среднее давление (мПа) кольца на стенку цилиндра:
- •9. Напряжения изгиба кольца
- •10. Монтажный зазор в прямом замке поршневого кольца в холодном состоянии
- •Пример расчета поршневого кольца бензинового двигателя.
- •Порядок расчета поршневого пальца
- •11.Расчетная сила (мн), действующая на поршневой палец:
- •12. Удельное давление (мПа) пальца на втулку поршневой головки шатуна:
- •13. Удельное давление плавающего пальца на бобышки:
- •14. Напряжение изгиба пальца.
- •15. Касательные напряжения от среза пальца в сечениях.
- •16. Максимальная овализация пальца.
- •17. Напряжения, возникающие при овализации пальца на внешней и внутренней поверхностях.
- •Расчет поршневого пальца карбюраторного двигателя.
- •Практическая работа №10 расчет элементов шатунной группы
- •Порядок расчета поршневой головки
- •1. Напряжения в поршневой головке шатуна.
- •6. Напряжения в головке на внешнем и внутреннем волокнах.
- •7. Суммарная сила, сжимающая головку.
- •8. Напряжения от суммарной сжимающей силы:
- •9. Максимальное и минимальное напряжения асимметричного цикла:
- •2. Порядок расчета кривошипной головки.
- •10.Напряжение изгиба крышки головки от инерционных сил.
- •11. Напряжение изгиба крышки (мПа) с учетом совместной деформации вкладышей:
- •Пример расчета кривошипной головки шатуна карбюраторного двигателя.
- •3. Порядок расчета стержня шатуна.
- •12. Сила, сжимающая шатун.
- •13. Сила, растягивающая шатун.
- •14. Максимальные напряжения сжатия и продольного изгиба.
- •15. Минимальное напряжение, возникающее от растягивающей силы Рр.
- •Пример расчета стержня шатуна карбюраторного двигателя.
- •4. Порядок расчета шатунных болтов.
- •Практическая работа №11 расчет элементов корпуса двигателя.
- •Порядок расчета блока цилиндров.
- •Порядок расчета гильзы цилиндра.
- •1. Толщину стенки гильзы, выбранную конструктивно, проверяют по формуле, применяемой для расчета цилиндрических сосудов:
- •2. Растягивающее напряжение от действия сил газов.
- •8. Суммарные напряжения от давления газов и перепада температур:
- •Пример расчета гильзы цилиндра карбюраторного двигателя.
- •Порядок расчета головки блока цилиндров.
- •9. Напряжение разрыва
- •Порядок расчета шпилек головки блока.
- •Пример расчета шпильки головки блока карбюраторного двигателя.
- •Практическая работа №12 расчет элементов газораспределения карбюраторного двигателя.
- •Порядок расчета основных размеров проходных сечений в горловине и в клапане.
- •1. Площадь проходного сечения клапана при максимальном подъеме:
- •2. Диаметр горловины клапана
- •Основные размеры впускного кулачка.
- •4. Радиус начальной окружности
- •5. Максимальный подъем толкателя
- •Пример расчета времени-сечения клапана.
- •18. Масса движущихся деталей механизма распределения, приведенная к толкателю
- •19. Стрела прогиба, мм
- •20. Напряжения смятия, возникающие в местах контакта рабочих поверхностей кулачка и толкателя, определяют для плоского и роликового толкателей:
- •21. Напряжение изгиба
- •22. Скручивающий момент
- •23. Напряжения скручивания и суммарное
- •Пример расчета распределительного вала.
- •Практическая работа №13. Расчет элементов карбюратора.
- •Порядок расчета диффузора.
- •1. Теоретическая скорость воздуха (м/с) (без учета гидравлических сопротивлении) для любого сечения диффузора:
- •2. Действительная скорость воздуха в диффузоре
- •3. Действительный секундный расход воздуха (кг/с) через диффузор исходя из его размеров определяется уравнением
- •Порядок расчета жиклеров.
- •4.Теоретическая скорость топлива, протекающего через главный жиклер:
- •5. Теоретическая скорость топлива, протекающего через компенсационный жиклер.
- •6. Теоретическая скорость топлива, проходящего через топливный жиклер, определяется из уравнения
- •7. Секундный расход топлива
- •8. Количество воздушной эмульсии.
- •9. Диаметр топливного жиклера:
- •10. Диаметр эмульсионного (воздушного) жиклера:
- •11. Коэффициент избытка воздуха.
- •Практическая работа №14. Расчет элементов смазочной системы.
- •Расчет маслянного насоса.
- •1. Количество теплоты, выделяемой топливом.
- •2. Циркуляционный расход масла (м3/с) при заданной величине qm
- •3. Расчетная производительность насоса.
- •Расчет центрифуги.
- •12. Мощность (кВт), затрачиваемая на привод центрифуги:
- •Пример расчета центрифуги.
- •Расчет маслянного радиатора.
- •13. Количество теплоты, отводимой водой от радиатора:
- •14. Коэффициент теплопередачи от масла к воде
- •15. Количество тепла (Дж/с), отводимого маслом от двигателя:
- •16. Температура масла на входе в радиатор и на выходе из него, к:
- •17. Поверхность охлаждения масляного радиатора, омываемая водой
- •Пример расчета масляного радиатора.
- •Практическая работа №15 расчет элементов системы охлаждения.
- •Порядок выполнения работы
- •1. При жидкостном охлаждении количество отводимой теплоты (Дж/с)
- •2. Количество теплоты (Дж/с), отводимое от двигателя системой воздушного охлаждения, определяется из уравнения
- •Порядок расчета жидкостного радиатора.
- •3. Поверхность охлаждения радиатора (м2)
- •4. Коэффициент теплопередачи
- •Порядок расчета поверхности воздушного охлаждения.
- •10. Количество охлаждающего воздуха, подаваемого вентилятором.
- •11. Поверхность охлаждения ребер цилиндра
- •12. Величина коэффициента теплоотдачи, Вт/(м2 ∙ к):
- •13. Поверхность охлаждения ребер головки цилиндра
- •Литература Основные:
- •Дополнительные:
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЕ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Актюбинский государственный университет имени К. Жубанова
Технический факультет
Кафедра: «Автомобильный транспорт и ОДД»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению практических работ подисциплине EUTT-«Энергетические установки транспортной техники» для бакалавров 3 курса высших учебных заведений обучающихся по специальности 050713-«Транспорт, транспортная техника и технологии».
Актобе-2012
Ерманов М. Б. – старший преподаватель кафедры «Автомобильный
транспорт и организация дорожного движения», Технический факультет АГУ имени К. Жубанова.
Расчет автомобильных энергетических установок: учебно-методическое пособие для вузов. Актобе: РИО, АГУ имени К. Жубанова, 2012 . 138 с.
Рецензенты:
Мурзагалиев А. Ж. – к.т.н., доцент, декан технического факультета
АГУ имени К. Жубанова
Методические указания к выполнению практических работ по дисциплине «Энергетические установки транспортной техники» для студентов высших учебных заведений обучающихся по специальности 050713-«Транспорт, транспортная техника и технологии».
В методических указаниях предусматривается систематизированная методика расчетов на примере двух современных автомобильных энергетических установок: карбюраторная энергетическая установка и энергетическая установка с впрыском топлива во впускную систему.
Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры «Автомобильный транспорт и организация дорожного движения», Технического факультета, Актюбинского государственного университета имени К. Жубанова.
Протокол №__ от «___» _______________ 201_ года
Согласовано на совете Технического факультета, Актюбинского государственного университета имени К. Жубанова.
Протокол №__ от «___» _______________ 201_ года
Утверждено на заседании учебно-методического совета Актюбинского государственного университета имени К. Жубанова и рекомендовано к печати.
Протокол №__ от «___» _______________ 201_ года
Предисловие
Данные учебно-методическое пособие содержит систематизированную методику расчетов современных автомобильных энергетических установок. Расчеты теоретических циклов и их анализ можно выполнять на ЭВМ. Взаимность комплексных тепловых расчетов с динамическими, а также с расчетами систем и деталей энергетических установок показана на примерах расчетов двух энергетических установок: комплексные расчеты автомобильных энергетических установок с искровым зажиганием – карбюраторного двигателя и двигателя с впрыском бензина во впускную систему.
Рассмотрены анализы новых двигателей с искровым зажиганием и впрыском легкого топлива (бензина) во впускную трубу и непосредственно в цилиндр двигателя; возможности применения электронно-вычислительной техники при расчете как теоретических, так и действительных циклов энергетических установок.
Значительно больше внимания уделяется использованию электронно-вычислительных машин при расчетах и испытаниях двигателей. В настоящее время вычислительная техника широко используется на моторостроительных заводах, в научно-исследовательских центрах, конструкторских и ремонтных организациях, а также в высших учебных заведениях.
Выполнение сегодняшних задач требует от специалистов, связанных с производством и эксплуатацией автомобильных двигателей, глубоких знаний теории, конструкции и расчета двигателей внутреннего сгорания.
Учебно-методическое пособие состоит из четырех частей: 1) рабочие процессы и характеристики двигателей; 2) кинематика и динамика двигателей; 3) расчет основных деталей и узлов на прочность; 4) системы двигателей.
Учебно-методическое пособие подготовлено в соответствии с утвержденной программой курса «Энергетических установок транспортной техники» для специальности 050713–«Транспорт, транспортная техника и технологии». Учебно-методическое пособие преследует цель не только помочь студентам в усвоении материала, приобретении глубоких знаний, но и в практическом применении этих знаний при проектировании и расчетах автомобильных двигателей.
4
Практическая работа №1 расчет параметров рабочего тела, окружающей среды и остаточных газов.
Цель: Выбрать несколько скоростных основных режимов работы двигателя для проведения теплового расчета и определить параметры рабочего тела, окружающей среды и остаточных газов.
1. Выбираем основные режимы работы энергетической установки:
а)
режим номинальной частоты вращения
коленчатого вала, обеспечивающий
устойчивую работу ЭУТТ,
= 800 мин-1;
б) режим максимального крутящего момента,
=
3400 мин-1
в) режим максимальной (номинальной) мощности,
=
5200 мин-1
г) режим максимальной скорости движения автомобиля,
,
= 1,1 * 5200 = 5800 мин-1
Примечание: При выполнении аналитических расчетов, числовой расчет можно выполнять только для режима номинальной мощности двигателя, а для остальных режимов окончательные значения рассчитываемых параметров приводятся в табличной форме.
2. Определить средний элементарный состав топлива.
Все виды топлив, используемые в автомобильных двигателях, представляют собой смесь различных углеводородов и отличаются элементарным составом.
Элементарный
состав жидких топлив обычно выражаются
в единицах массы (кг), а газообразных –
в объемных единицах (
или моль).
Для жидких топлив:
где C,H,O – массовые доли углерода, водорода и кислорода в 1 кг топлива.
Для газообразных топлив:
где:
–
объемные доли каждого газа, входящего
в 1
или 1 моль газообразного топлива,
- объемная доля азота.
5
Средний элементарный состав бензинов и дизельных топлив в массовых долях, а также газообразных топлив в объемных долях представлен в таблице 1.
Таблица 1. Средний элементарный состав бензинов и дизельных топлив
Показатели |
Бензины |
Дизельные топлива |
||||||
А-76 летний |
АИ-93 (А-92) летний |
АИ-95 «Экстра» с МТБЭ |
АИ-98** |
Летнее Л |
Зимнее З |
Аркти-ческое А |
||
-35°С |
-45°С |
|||||||
Низшая теплота сгорания, МДж/г Элементарный состав:
|
44
0,855 0,145 - |
43,3
0,865 0,135 - |
42,9
0,864 0,133 0,003 |
43
0,87 0,13 - |
42,8
0,873 0,127 - |
43,03
0,869 0,131 - |
43
0,870 0,130 - |
*-бензин каталитического риформинга
**-бензин термического крекинга.