МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Смоленская государственная сельскохозяйственная академия»

КАФЕДРА МЕХАНИЗАЦИИ

Курсовая работа по дисциплине: «Тракторы и автомобили»

Выполнил: студент 35 группы инженерно-технологического факультета

Проверил: Скобеев И. Н.

Смоленск 2016

Оглавление:

1.Расчёт рабочего цикла и показателей двигателя

1.1. Выбор исходных данных для расчёта

1.2 Расчёт процессов газообмена

1.3.Расчёт процесса сжатия

1.4.Расчёт процесса сгорания

1.5.Процесс расширения

1.6.Проверка расчётов

1.7.Построение индикаторной диаграммы

1.8.Индикаторные и эффективные показатели двигателя

1.9. Определение основных размеров и сравнительных параметров двигателя

1.10.Тепловой баланс двигателя

1.11.Построение теоретических характеристик двигателя

2.Тяговый расчёт трактора

2.1 Расчёт номинальной мощности двигателя и эксплуатационного веса трактора

2.2 Расчёт передаточных чисел трансмиссии и коробки передач

2.3 Построение и расчёт теоретической тяговой характеристики

2.4 Баланс мощности трактора

2.5 Построение потенциальной тяговой характеристики трактора

1 Расчёт рабочего цикла и показателей двигателя

1.1. Выбор исходных данных для расчёта

Трактор ЛТЗ-155

Тип двигателя Д-442-47

Номинальная эффективная мощность, Ne (кВт) N_e = 119

Номинальная частота вращения, Ne, n (мин^-1) n_e =2050

Число цилиндров i = 4

Расположение цилиндров рядное

Тактность двигателя 4-х тактный

Степень сжатия ε = 16.6

Коэффициент избытка воздуха α = 1.65

Давление окружающей среды, p_о (МПа) p_о = 0,1013∙10⁶

Температура, Tо (К ) Tо=290

1.2 Расчёт процессов газообмена

Процессы газообмена включают очистку цилиндра от продуктов сгорания и наполнения цилиндра свежим зарядом.

Для расчёта рабочего цикла параметры остаточных газов (давление и температура) в конце процесса впуска в точке «r» выбирают на основании статических данных о других двигателях подобного типа.

Давление остаточных газов p_r определяется давлением среды, в которую происходит выпуск отработавших газов, зависит от числа и расположения клапанов, сопротивления выпускного тракта, фаз газораспределения, частоты вращения, нагрузки и других факторов.

В двигателях с наддувом соответствующее давление равно:

p_r=(0,8…0,95)р_к (1.1)

p_r = 0,9∙0,11143=0,1022 МПа

р_к =(1,05…1,25)p₀ (1.2)

р_к=1,1p₀=1,1∙0,1013=0,11143 МПа

Температура остаточных газов Т_r зависит от ряда факторов. В частности, при увеличении степени сжатия и обогащения смеси температура, снижается, а при увеличении частоты вращения возрастает. При работе на номинальном режиме величина температуры отработавших газов изменяется в следующих пределах:

Т _r = 600…900 К,

Принимаем Т _r=700К

Температура подогрева свежего заряда T зависит от конструкции впускного трубопровода, наличия специального устройства для подогрева, частоты вращения, надува и других факторов. При номинальном режиме работы для дизельных двигателей с наддувом T = 5…10⁰.

Принимаем T = 5⁰.

Давление заряда в конце впуска p_а является основным фактором, определяющим количество свежего заряда, поступающего в цилиндр. Потери давления Δр по сравнению с давлением окружающей среды определяются гидравлическим сопротивлением воздушного фильтра р_ф, впускного трубопровода Δр_mp, впускного клапана р_кл , охладителем надувочного воздуха p_охл, и возможно, других устройств:

∆p = p_ф + p_mp+ p_кл + p_охл + … (1.3)

Сопротивление воздушного фильтра определяется по графику (рисунок 1) в зависимости от пылеёмкости:

П_ф = в · t (1.4)

П_ф = в ∙t=0.0001∙7=0.007 (г*ч/м³)

φ_в =0.001 (г/м³)- запылённость

t =7(ч)-срок службы.

Рисунок 1 – График сопротивления воздушного фильтра

Применяется следующая классификация запылённости:

• Пониженная - φ_в < 0,0005

• Малая - φ_в = 0,0005 – 0,002

• Повышенная - φ_в= 0,002 – 0,01

• Максимальная - φ_в =0,01 – 0,8

• «Нулевая» видимость - φ_в =0,8 - 1

Величины других сопротивлений обычно соответствуют

p_mp = p_кл = 0,001…0,0015 Мпа

Принимаем p_mp = p_кл =0,001 МПа

Тогда: p_а = p₀ - Δp (1.5)

Давление в конце впуска p_а зависит от гидравлического сопротивления впускного тракта, быстроходности двигателя и изменяется в пределах: p_а=(0,90…0,95) p_к;

Принимаем p_а=0,9 p_k

p_а=0,9∙0,11143=0,100287 МПа

Коэффициент остаточных газов γ характеризует качество очистки цилиндра от продуктов сгорания и может быть определён по формуле:

γ= ((T₀ + T)·р_r) / (T_r(ε·p_a - p_r)) (1.6)

γ=((290+5)∙0,1022)/(700∙(16,6∙0,100287-0,1022))=0,027

Для двигателей с наддувом принимается:

T_к =T_o , а вместо p₀ берётся p_к .

На номинальном режиме работы величина γ находится в пределах от 0,02 до 0,05 для дизельных двигателей.

Температура в точке «а» определяется по формуле:

Т_a = (T₀ + T + ∙ T_r)/(1+ ) , К (1.7)

Т_a =(290+5+0,027∙700)/(1+0,027)=305,65 К

Определение коэффициента наполнения η_v представляет собой отношение действительного количества свежего заряда, к тому количеству, которое могло бы поместиться в рабочем объёме цилиндра при условии, что температура и давление в нём равны температуре и давлению среды на впуске. Повышению данного коэффициента способствует уменьшение гидравлических сопротивлений системы впуска. Повышение давления p_a в конце впуска, уменьшение количества остаточных газов и их давления, снижение температуры подогрева рабочей смеси. Величина η_v для четырёхтактных двигателей может быть определена по формуле:

η_v = ((ε∙p_a – p_r)∙Т_o) / ((ε- 1) (T₀ + T) р₀) (1.8)

η_v =((16,6∙0,100287-0,1022)∙290)/((16,6-1)(290+5)0,11143)=1.04