
- •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:
6. Находим количество отдельных компонентов продуктов неполного сгорания
Находим количество отдельных компонентов продуктов неполного сгорания жидкого топлива α<1:
углекислого газа (кмоль СО2/кг топл.)
оксида углерода (кмоль СО/кг топл.)
водяного пара (кмоль Н2О/кг топл.)
водорода (кмоль Н2/кг топл.)
азота (кмоль N2/ кг топл.)
где: К — постоянная величина, зависящая от отношения количества водорода к оксиду углерода, содержащихся в продуктах сгорания (для бензина, К= 045 ÷ 0,50).
Общее количество продуктов полного сгорания жидкого топлива (кмоль пр. с г/кг топл.)
M2 = MCO2 + MCO + MH2O + MH2 + MN2
9
При полном сгорании топлива (α≥1) продукты сгорания состоят из углекислого газа СО2, водяного пара Н2О, избыточного кислорода О2 и азота N2.
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания жидкого топлива при α≥1:
углекислого газа (кмоль СО2/кг топл.)
водяного пара (кмоль Н2О/кг топл.)
кислорода (кмоль О2/кг топл.)
азота (кмоль N2/ кг топл.)
.
Общее количество продуктов полного сгорания жидкого топлива (кмоль пр. с г/кг топл.)
.
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания газообразного топлива при α≥1:
углекислого газа (моль СО2/моль топл.)
водяного пара (моль Н2О/моль топл.)
кислорода (моль О2/моль топл.)
азота (моль N2/моль топл.)
где: N2 — количество азота в топливе, моль.
Общее количество продуктов полного сгорания газообразного топлива (моль пр. с г/моль топл.)
7. Параметры окружающей среды и остаточных газов.
А) Давление и температура окружающей среды.
При
работе двигателя без наддува в цилиндр
поступает воздух из атмосферы. В этом
случае при расчете рабочего цикла
двигателя давление окружающей среды
принимается равным
, а температура
.
10
Б) Температура остаточных газов.
В зависимости от типа двигателя, степени сжатия, частоты вращения и коэффициента избытка воздуха устанавливается значение температуры остаточных газов в пределах
Для двигателей с воспламенением от искры |
900-1100
|
Для дизелей |
600-900 |
Для газовых двигателей |
750-1000 |
При
установлении величины
необходимо иметь в виду, что при увеличении
степени сжатия и обогащения рабочей
смеси температура остаточных газов
снижается, а при увеличении частоты
вращения – возрастает.
В) Давление остаточных газов. В цилиндре двигателя перед началом процесса наполнения всегда содержится некоторое количество остаточных газов, находящихся в объеме камеры сгорания.
Для
автомобильных двигателей без наддува,
а также с наддувом и выпуском в атмосферу
давление остаточных газов (
ргN = (1,05 ÷ 1,25) · ро
Большие значения ргN принимаются для двигателей с высокой частотой вращения коленчатого вала. Меньшие значения ргN характерны для двигателей с непосредственным впрыском и электронным управлением системой питания.
Для двигателей с наддувом и наличием газовой турбины на выпуске
ргN = (0,75 ÷ 0,98) · рk
При определений значений давления остаточных газов на различных скоростных режимах двигателя и выбранном значений ргN при номинальном режиме можно использовать формулу: рг = ро · (1,035 + АрN · 10-8 · n2)
где: АрN = (ргN – 1,035 · ро) · 108 / (ро · n2N)
ргN
–
давление
остаточных газов на номинальном режиме,
n
– частота вращения коленчатого вала
на номинальном режиме,
Пара-метры |
Единицы измерения |
Вид двигателя (например, карбюраторный двигатель) |
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
кмоль гор. см/кг топл. |
|
|
|
|
|
кмоль |
|
|
|
|
|
кмоль |
|
|
|
|
|
кмоль |
|
|
|
|
|
кмоль |
|
|
|
|
|
кмоль |
|
|
|
|
|
кмоль |
|
|
|
|
|
кмоль пр.сг. /кг топл. |
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11