2.2 Определение размерных параметров двигателя, кпд и топливной экономичности

2.2.1 Определение основных размеров кривошипно-шатунного

механизма двигателя

Определяем среднее давление механических потерь р_м (МПа) в двигателе:

р_м = А + В С_П , (2.37)

где А и В – эмпирические коэффициенты. Их значения для дизелей составляют соответственно 0,089 и 0,0118;

С_П – средняя скорость поршня, м/с.

Среднюю скорость поршня определяем из выражения:

, (2.38)

где S – ход поршня, мм. Значение хода поршня S выбираем по прототипу двигателя, ориентируясь на мощность и частоту вращения двигателя. В качестве прототипа принимаем двигатель Д-260.2S2 (приложение З) [1],

S = 125 мм;

n – частота вращения коленчатого вала двигателя, мин^-1; расчет выполняем для n = n_н = 2000 мин^-1.

Тогда среднее давление механических потерь составит:

р_м = 0,089+0,0118·8,3 = 0,19 МПа.

Находим среднее эффективное давление по формуле:

р_е = р_i – p_м . (2.39)

р_е = 1,20–0,19 =1,01 МПа.

Определяем рабочий объем цилиндров (литраж) рассчитываемого двигателя в литрах:

(2.40)

где i – число цилиндров; согласно заданию i = 6;

τ – коэффициент тактности (для четырехтактных двигателей τ = 2).

Рабочий объем одного цилиндра (л):

. (2.41)

Находим отношение хода поршня к диаметру цилиндра S/D (у прототипа S/D =1,136) и определяем диаметр цилиндра (мм):

. (2.42)

Диаметр цилиндра дизеля в мм округляется на 0 или 5. Принимаем D =100 мм.

По принятому отношению S/D уточняем ход поршня S (округляется аналогично) и радиус кривошипа R (мм). S = 1,136·100 = 113,6  115 мм.

R = 0,5 S . (2.43)

R = 0,5·115=57,5 мм.

Уточним V_h и V_л:

2.2.2 Определение кпд и топливной экономичности двигателя

Для двигателей, работающих на жидком топливе, индикаторный КПД определяем по формуле:

. (2.44)

Значения параметров, входящих в выражение для расчета η_i, берутся из теп­лового расчета.

Так как механический КПД двигателя , то эффективный КПД двигателя [7]:

η_e = η_iη_м . (2.45)

η_e = 0,49·0,84 = 0,41.

Индикаторный g_iн и эффективный g_eн (г/(кВтч)) удельные расходы топлива при рабо­те двигателя на режиме номинальной мощности определяются по формулам:

g_iн = 3600·10³/η_iН_u ; (2.46)

(2.47)

Часовой расход топлива (кг/ч) при работе на номинальном режиме:

G_Тн = g_ен N_ен/ 10³ . (2.48)

G_Тн = 205,8·90,1/1000=18,6 кг/ч.

2.2.3 Определение удельных показателей двигателя

Для оценки рассчитываемого двигателя, сравнения его с прототипом и другими двигателями определяются следующие показатели:

– удельная литровая мощность (кВт/л)

N_л = N_eн / (V_h ·i ); (2.49)

N_л = 90,1/(0,90·6) = 16,7 кВт/л;

– удельная поршневая мощность (кВт /дм²)

N_п = N_eн / (F_п ·i ), (2.50)

где F_п – площадь поршня в дм². Рассчитывается, исходя из диаметра, выраженного в дм; F_п = D²/4=3,14·1,0²/4=0,79 дм²;

N_п = 90,1/(0,79·6)=19,0 кВт /дм²;

– удельная масса по литражу (кг/л)

(2.51)

где m_д – масса двигателя (кг). Выбирается по прототипу, m_д = 650 кг (приложение З) [1].

– удельная масса по мощности (кг/кВт)

(2.52)

Параметры, полученные по результатам расчетов, соответствуют их значениям у современных двигателей (приложение З) [1].