Федеральное агентство по образованию
государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Ульяновский государственный технический университет
Кафедра «Автомобили»
Дисциплина «Тепловые двигатели»
Пояснительная записка
к курсовой работе
Студент ______________________/Каргачев И.Ю /
Факультет машиностроительный
Группа АХд-41
Руководитель _________________/Пучков В.И./
Ульяновск 2012
Содержание
Введение 3
1.Тепловой расчет 4
1.1. Топливо 4
1.2. Параметры рабочего тела 4
1.3. Параметры окружающей среды и остаточные газы 5
1.4. Процесс впуска 6
1.5. Процесс сжатия 7
1.6. Процесс сгорания 8
1.7. Процессы расширения и выпуска 9
1.8. Индикаторные параметры рабочего цикла 10
1.9. Эффективные показатели двигателя 10
1.10. Основные параметры цилиндра и двигателя 11
2. Тепловой баланс 12
3. Построение индикаторной диаграммы 13
4. Кинематический расчет двигателя 17
4.1. Выбор и lш 17
4.2. Перемещение поршня 17
4.3. Угловая скорость вращения коленчатого вала 18
4.4. Скорость поршня 18
4.5. Ускорение поршня 18
5. Динамический расчет двигателя 20
5.1. Сила давления газов 20
5.2. Приведение масс частей КШМ 20
5.3. Силы инерции 22
5.4. Суммарные силы 22
5.5. Крутящие моменты 28
5.6. Силы, действующие на шатунную шейку коленчатого вала 30
5.7. Силы, действующие на колено вала 34
5.8. Силы, действующие на коренные шейки 35
6. Уравновешивание 45
7. Равномерность крутящего момента и равномерность хода
двигателя. Расчет маховика 48
8. Построение внешней скоростной характеристики 48
Литература 51
Введение.
Прогресс в автомобильной промышленности, дальнейшее увеличение грузооборота автомобильного транспорта предусматривает не только количественный рост автопарка, но и значительное улучшение использования имеющихся автомобилей, повышение культуры эксплуатации, увеличение межремонтных сроков службы.
В области развития и совершенствования автомобильных двигателей основными задачами являются: расширение использования дизелей, снижение топливной экономичности и удельной массы двигателей, стоимости их производства и эксплуатации. На принципиально новый уровень ставится борьба с токсичными выбросами двигателей в атмосферу, а также задачи по снижению шума и вибрации в процессе их эксплуатации. 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.
1. Тепловой расчет
1.1. Топливо
В соответствии с заданной степенью сжатия ε=9,3 можно использовать бензин марки Регуляр Евро 92 ГОСТ Р 51866-2002.
Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина
С=0,855; Н=0,145 и
m
=115
кг/кмоль.
Низшая теплота сгорания топлива
Н
=33,91С+125,60Н-10,89(0-S)-2,51(9Н+W),
(1)
где С – массовая доля углерода в 1 кг топлива;
Н - массовая доля водорода 1 кг топлива;
О - массовая доля кислорода 1 кг топлива;
W – количество водяных паров в продуктах сгорания массовой единицы топлива.
Н = 33,91 0,855+125,6 0,145 - 2,51 9 0,145 = 43,93 МДж/кг = 43930кДж/кг.
1.2. Параметры рабочего тела
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива
;
(2)
=0,516
кмоль возд/кг топл.;
;
(3)
=
14,957 кг возд/кг топл.
Количество горючей смеси
;
(4)
кмоль гор.см/кг топл.;
где
-
коэффициент избытка воздуха.
Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К =0,5
;
(5)
=0,07
кмоль С02/кг
топл.;
;
(6)
кмоль С0/кг топл.;
;
(7)
кмоль H2O/кг
топл.;
;
(8)
кмоль H2/кг
топл.;
;
(9)
кмоль N2/кг
топл.;
Общее количество продуктов сгорания
;
(10)
=0,07+
0,001 + 0,072 + 0,0005 +0,405=0,5485 кмоль пр.сг/кг топл.;
1.3. Параметры окружающее среды в остаточные газы
Давление и температура окружающей среды
при работе двигателей без наддува
=0,1МПа
и
=293
К.
Температура остаточных газов. При
постоянных значениях степени сжатия
ε=9,3 температура остаточных газов
практически линейно возрастет с
увеличением скоростного режима при
,
но уменьшается при обогащении смеси.
Учитывая уже определенные значения n
и
,
можно принять значения [1, c.107,
рис.5.2]
=1045
К.
Давление остаточных газов
за
счет расширения фаз газораспределения
и снижения сопротивлений при конструктивном
оформлении выпускных трактов рассчитываемых
двигателей можно принять на номинальном
скоростном режиме
МПа;
(11)
Тогда величины давлений на остальных режимах работы двигателя можно подсчитать по формулам:
,
(12)
где
.
(13)
При
мин-1:
Мпа.
1.4. Процесс впуска
Температура подогрева свежего заряда.
С целью получения хорошего наполнения
двигателей на номинальных скоростных
режимахпринимается
=6
С. Тогда на остальных
режимах значения
расчитываются по формуле:
,
(14)
где
.
(15)
При n=4000 мин-1:
С.