32

ЗМІСТ

Вступ

Перелік умовних позначень

1. Підготовка початкових даних

2. Тепловий розрахунок двигуна

2.1. Процес впуску

2.1.1. Параметри навколишнього середовища

2.1.2. Тиск і температура залишкових газів

2.1.3. Тиск і температура кінця впуску

2.1.3.1. Густина заряду

2.1.3.2. Втрати тиску на впуску

2.1.3.4. Коефіцієнт залишкових газів

2.1.3.5. Температура газів вкінці впуску

2.1.3.6. Коефіцієнт наповнення

2.2. Процес стиску

2.2.1. Визначення показника політропи стиску

2.2.2. Тиск і температура процесу стиску

2.3. Процес горіння

2.3.1. Необхідна кількість повітря для згоряння 1 кг палива

2.3.2. Число молей залишкових газів

2.3.3. Число молей газів вкінці стиску перед згорянням

2.3.4. Число молей продуктів згоряння 1 кг палива

2.3.5. Число молей паливно-повітряної суміші після згоряння

2.3.6. Молярні теплоємності

2.3.7. Коефіцієнт молекулярної зміни робочої суміші

2.3.8. Кількість теплоти, що передається газам

2.3.9. Рівняння процесу згоряння

2.3.10. Температура кінця згоряння

2.3.11. Тиск кінця згоряння

2.4. Процес розширення

2.4.1. Ступінь попереднього та наступного розширення

2.4.2. Тиск і температура вкінці процесу розширення

2.5. Процес випуску

3. Побудова індикаторної діаграми в координатах р-V

4. Розрахунок показників робочого циклу і визначення розмірів двигуна

4.1. Індикаторні показники робочого циклу

4.2. Ефективні показники роботи двигуна

4.3. Основні розміри циліндра і питомі показники двигуна

4.4. Дійсні розміри та показники проектованого двигуна

5. Послідовність виконання розрахунків з використанням ПЕОМ

Бібліографічний список

Додатки

Вступ

Основними завданнями теплового розрахунку є систематизація і поглиблення знань студентів із закономірностей протікання дійсних процесів в двигунах внутрішнього згоряння, їх розрахунок, що в сукупності дозволяє визначити основні конструктивні параметри і техніко-економічні показники двигуна.

Згідно з програмою курсу тепловий розрахунок двигуна передбачає:

• розрахунок потужності двигуна для проектованої машини;

• розрахунок характеру зміни параметрів (температури і тиску) кожного процесу робочого циклу двигуна;

• визначення основних техніко-економічних показників двигуна.

1. Підготовка початкових даних

Двигун внутрішнього згоряння є енергетичним пристроєм трактора чи автомобіля. Для того щоб органічно увійти в структуру машини, яку буде приводити в дію, він повинен забезпечити:

- необхідну номінальну потужність N_н;

- задану частоту обертання колінчастого вала n_н;

- високі динамічні якості.

Номінальна ефективна потужність тракторного чи автомобільного двигуна задається конструктору. Вона визначається з балансу потужності трактора чи автомобіля з врахуванням тих показників, які бажано отримати від машини в заданих умовах експлуатації.

Розрахунок номінальної ефективної потужності тракторного двигуна визначається за формулою (1.1), яка враховує номінальне тягове зусилля трактора, силу опору коченню, експлуатаційну масу трактора, механічні втрати у трансмісії і необхідний запас потужності двигуна:

, кВт, (1.1)

де N_н – номінальна потужність двигуна, кВт;

Р_н – номінальна сила тяги трактора, Н (за завданням).

f – коефіцієнт опору коченню трактора (для колісних f=0,12, для гусеничних – f=0,08).

m_е – експлуатаційна маса трактора, кг;

g – прискорення вільного падіння, м/с².

V_н1 – розрахункова швидкість руху на нижчій передачі робочого ряду (км/год) при номінальній силі тяги Р_н (згідно із завданням);

_тр – ККД, що враховує втрати потужності в трансмісії;

χ_е – коефіцієнт експлуатаційного завантаження двигуна трактора, який дорівнює 0,80…0,85;

, (1.2)

де _ц, _к – відповідно К.К.Д. циліндричної і конічної пар шестерень, які становлять: _ц = 0,985…0,990; _к = 0,975…0,980;

_х – ККД, що враховує втрати потужності на холостому ході, _х =0,950…0,970;

n_ц, n_к – показники числа пар відповідно циліндричних і конічних шестерень, які працюють в трансмісії на даній передачі (приймаються за кінематичною схемою трансмісії трактора-прототипу).

Маса трактора знаходиться з умови забезпечення заданого зусилля на гаку при допустимому буксуванні рушія. Формула для її визначення має вигляд:

, кг, (1.3)

де ∆_lim – коефіцієнт можливого перевантаження трактора (за завданням);

φ_доп – допустиме значення коефіцієнта використання зчіпної сили тяжіння трактора (для колісних тракторів φ_доп=0,50…0,65, для гусеничних – φ_доп=0,60…0,65);

λ_к – коефіцієнт навантаження на ведучі колеса (λ_к=0,75…0,80 для тракторів з колісною схемою 4К2, λ_к=1,0 для тракторів з колісною схемою 4К4 і гусеничних);

Потужність двигуна автомобіля, яка необхідна для руху в заданих дорожніх умовах визначається за формулою:

, кВт, (1.4)

де  – зведений коефіцієнт дорожнього опору (згідно із завданням);

V_max – максимальна швидкість руху автомобіля на прямій передачі (задається в завданні);

_тр – механічний ККД трансмісії, який для режиму максимальної швидкості дорівнює 0,88…0,93;

G_а – вага автомобіля з вантажем (приймається за прототипом), Н;

k_w – коефіцієнт обтічності автомобіля, k_w=0,6…0,75 Н∙с²/м⁴;

F – площа лобового опору автомобіля (приймається за прототипом), м².

Для забезпечення необхідного динамічного фактора під час руху автомобіля на середніх експлуатаційних швидкостях визначається максимальна (номінальна) потужність двигуна, яка становить:

, кВт.

Номінальна частота обертання колінчастого вала двигуна n_н повинна узгоджуватися з параметрами трансмісії. Значення n_н для тракторного двигуна задається завданням на проектування, а для автомобільного двигуна визначається з емпіричної формули:

, хв^-1, (1.5)

де К – коефіцієнт оборотності, який для вантажних автомобілів приймається рівним 30…40 год/хв.км згідно з прототипом автомобіля.

За розрахованою потужністю двигуна N_н підбирають прототип двигуна, деякі параметри якого будуть використані в тепловому та динамічному розрахунках. За прототип слід вибирати автотракторний двигун, однаковий за типом з проектованим. Його потужність не повинна відрізнятися від розрахованої більше ніж на 20%.

Після вибору прототипу складають список вихідних даних для подальшого розрахунку двигуна.

1. Тип двигуна: дизель, карбюраторний, газовий, з наддувом, без наддуву (за завданням).

2. Тактність : двотактний, чотиритактний (за завданням).

3. Число і та розташування циліндрів (за завданням).

4. Ступінь стиску ε (за завданням).

5. Номінальна частота обертання колінчастого вала n_н.

6. Номінальна потужність N_н (за розрахунком).

7. Коефіцієнт надлишку повітря α (за завданням).

8. Вид палива, його елементний склад (за завданням) та нижча теплота згоряння Q_н .

9. Температура Т_о і тиск р_о атмосферного повітря (Т_о=293^оК, р_о=0,1 МПа).

Після визначення вихідних даних можна приступати до теплового розрахунку двигуна. Вихідні дані слід акуратно виписати на початку теплового розрахунку.