- •Методические указания
- •2 Практические рекомендации по выполнению курсового
- •1 Общая теоретическая часть
- •1.1 Постановка задачи
- •1.2 Методы решения задачи
- •1.3 Физико-математическая модель второго уровня для расчета рабочего цикла двс
- •1.4 Динамический расчет двигателя
- •1.5 Исследовательская часть проекта
- •Практические рекомендации по выполнению курсового проекта
- •2.1 Индивидуальное задание к проекту
- •2.2 Константы, используемые в расчете
- •2.3 Исходные данные для расчета
- •2.4 Контроль и анализ результатов расчета
- •2.5 Исследование рабочего цикла двс
- •2.6 К расчету скоростных характеристик двигателя
- •2.7 К расчету нагрузочных характеристик двигателя
- •2.8 К расчету пускового режима
- •2.9 Исследование влияния влажности воздуха
- •2.10 Заключение и рекомендации
- •2.11 Оформление курсового проекта
- •9. Заключение и рекомендации.
- •2.12 Защита курсового проекта
- •3 Пример теплового и динамического расчета двс
- •3.1 Контроль результатов расчета
2.10 Заключение и рекомендации
В конце пояснительной записки дается общее заключение о выполненном проекте, общая оценка полученных результатов и при необходимости формулируются рекомендации о выборе исследованного фактора.
2.11 Оформление курсового проекта
Пояснительная записка к курсовому проекту оформляется на листах стандартного формата (297210), текст пишут темной пастой на одной стороне листа или компьютерным набором. Все графики выполняются в масштабе на миллиметровой бумаге или на листах ватмана или в компьютерном исполнении.
Текст, формулы, цифры должны быть четкими, правильными и грамотными.
Пояснительная записка содержит:
1. Титульный лист установленного образца, на нем указываются фамилии студента и преподавателя-консультанта, их подписи, даты исполнения и защиты.
2. Реферат на отдельной странице.
3. Индивидуальное задание.
4. Теорию и методику решения задачи.
5. Расчет исходных данных для номинального режима.
6. Таблицу исходных данных (табл.1).
7. Протоколы расчета и исследования на ПК.
8. Графики, иллюстрирующие результаты расчета и исследования.
9. Заключение и рекомендации.
10. Использованная литература.
Нумерация страниц пояснительной записки сквозная с учетом протоколов, графиков; первая страница это титульный лист, вторая реферат и т.д., последняя использованная литература, которая включает учебники, учебные пособия и методические указания.
Общий объем пояснительной записки 40 ... 50 страниц.
2.12 Защита курсового проекта
Курсовой проект выполняется в течение семестра, его защита планируется на последней (зачетной)неделе семестра. Перед защитой пояснительную записку проверяет преподаватель-консультант. В случае соответствия записки индивидуальному заданию, выполнения задания в полном объеме, правильного расчета всех величин и грамотного изложения и аккуратного оформления преподаватель делает отметку “к защите” и назначает срок защиты.
При защите курсового проекта необходимо показать знания по следующим разделам:
1. Определение и физическое толкование всех использованных величин, параметров, показателей, уравнений, процессов и явлений, составляющих суть теории и динамики ДВС.
2. Физико-математические модели для расчета исследования процессов в ДВС.
3. Методика определения исходных данных для расчета и исследования.
4. Содержание и результаты исследования.
5. Четкая формулировка основных результатов исследования.
При защите курсового проекта студент делает сообщение о его содержании в течение 5 ... 6 минут. В сообщении надо отразить:
1. Постановку и задачу исследования.
2. Индивидуальное задание.
3. Метод решения задачи.
4. Основные результаты исследования.
5. Выводы и рекомендации.
После сообщения студент отвечает на вопросы преподавателей членов комиссии. Оценка по курсовому проекту ставиться с учетом:
1. Качества сообщения и ответов на вопросы.
2. Правильности расчетов, изложения материала.
3. Технической и литературной грамотности.
4. Аккуратности оформления текстов и графиков.
3 Пример теплового и динамического расчета двс
В качестве примера приведены сведения из теплового и динамического расчета дизельного автомобильного двигателя серии ЯМЗ, который выпускается в 4, 6, 8 и 10-ти цилиндровых вариантах.
Исходные данные для расчета номинального и исследовательских режимов приведены в таблице 1а. Исследуемым фактором служит угол опережения подачи топлива.
Результаты теплового расчета на номинальном режиме даны в таблице 3а.
Таблица 1а Исходные данные для расчета рабочего цикла двигателя ЯМЗ-224 к программе DVS-2
Протокол №
|
|
Численные величины |
обоз-нач. и |
|||||
№ № |
Наименование величины |
номина-льный режим |
исследовательский режим |
един. измерения |
||||
I. |
Код двигателя |
1 |
|
|
|
|
|
Y |
II. |
Вид расчета |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
III. |
Тип двигателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Теплота сгорания топлива |
4,25e7 |
|
|
|
|
|
Huт, Дж/кг |
|
2. Показатель процесса сгорания |
0.2 |
|
|
|
|
|
m1 |
IV. |
Конструктив-ные данные |
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Количество цилиндров |
4 |
|
|
|
|
|
i |
|
4. Рядный; V-образный |
1 |
|
|
|
|
|
= 0 |
|
5. Диаметр цилиндра |
0.13 |
|
|
|
|
|
D, м |
|
6.Площадь поршня |
0.0133 |
|
|
|
|
|
Fn, м2 |
|
7. Радиус кривошипа |
0.07 |
|
|
|
|
|
rк, м |
|
8. Отношение |
0.264 |
|
|
|
|
|
к |
|
9. Площадь теплообмена поршня |
0.01995 |
|
|
|
|
|
Fn, м2 |
|
10. Площадь теплообмена крышки |
0.0146 |
|
|
|
|
|
Fк, м2 |
|
11. Объем камеры сжатия |
0.000116 |
|
|
|
|
|
Vc, м3 |
V. |
Наддув |
|
|
|
|
|
|
|
|
12. Давление наддува |
150000 |
|
|
|
|
|
Рк, Па |
|
13. Темпер-ра наддувочного воздуха |
339 |
|
|
|
|
|
Тк, К |
VI. |
Регулировочные данные |
|
|
|
|
|
|
|
|
14. Угол начала сгорания |
340 |
360 |
380 |
400 |
420 |
440 |
с, град |
|
15. Угол конца сгорания |
420 |
440 |
460 |
480 |
500 |
520 |
z, град |
VII. |
Режимные данные |
|
|
|
|
|
|
|
|
16. Угловая скорость вала |
209.4 |
|
|
|
|
|
, рад/с |
|
17. Коэффициент избытка воздуха |
1.72 |
|
|
|
|
|
|
|
18. Цикловая подача топлива |
9.797E-5 |
|
|
|
|
|
mтц, кг/цикл |
|
19. Средняя температура стенок |
600 |
|
|
|
|
|
Тw, К |
VIII. |
Начальные условия |
|
|
|
|
|
|
|
|
20. Давление |
135000 |
|
|
|
|
|
Ра, Па |
|
21. Температура |
369 |
|
|
|
|
|
Та, К |
|
22. Масса рабочего тела |
2.53E-3 |
|
|
|
|
|
mа, кг/цикл |
|
23. Объем рабочей полости |
0.00197 |
|
|
|
|
|
Va, м3 |
IX. |
Данные к динамическому расчету |
|
|
|
|
|
|
|
|
24. Масса поступательно движущихся частей (приведенная) |
4.3225 |
|
|
|
|
|
mА, кг |
X. |
Расчетный шаг |
1 |
|
|
|
|
|
|
Студент, группа: (подпись) Ф.И.О.
Преподаватель-консультант: (подпись) Ф.И.О.
Таблица 3a
Станция -
ПРОТОКОЛ N - 1
номинальный
РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО
СГОРАНИЯ АВТОТРАКТОРНОГО ТИПА
Начальные условия параметры рабочего тела в начале
P6 = 1.35E+05 T6 = 3.69E+02 M6 = 2.53E-03 V6 = 1.97E-03
P T M V
180 1.355E+05 3.692E+02 2.530E-03 1.978E-03
190 1.371E+05 3.716E+02 2.530E-03 1.968E-03
200 1.408E+05 3.756E+02 2.530E-03 1.936E-03
210 1.469E+05 3.812E+02 2.530E-03 1.884E-03
220 1.559E+05 3.888E+02 2.530E-03 1.811E-03
230 1.685E+05 3.985E+02 2.530E-03 1.718E-03
240 1.859E+05 4.107E+02 2.530E-03 1.605E-03
250 2.099E+05 4.261E+02 2.530E-03 1.474E-03
260 2.435E+05 4.452E+02 2.530E-03 1.328E-03
270 2.911E+05 4.691E+02 2.530E-03 1.170E-03
280 3.607E+05 4.990E+02 2.530E-03 1.005E-03
290 4.656E+05 5.368E+02 2.530E-03 8.371E-04
300 6.304E+05 5.849E+02 2.530E-03 6.737E-04
310 9.019E+05 6.468E+02 2.530E-03 5.207E-04
320 1.372E+06 7.269E+02 2.530E-03 3.846E-04
330 2.220E+06 8.298E+02 2.530E-03 2.715E-04
340 3.712E+06 9.535E+02 2.530E-03 1.865E-04
350 1.127E+07 2.043E+03 2.573E-03 1.338E-04
360 1.694E+07 2.632E+03 2.601E-03 1.160E-04
370 1.467E+07 2.617E+03 2.615E-03 1.338E-04
380 9.511E+06 2.357E+03 2.622E-03 1.865E-04
390 5.746E+06 2.071E+03 2.625E-03 2.715E-04
400 3.583E+06 1.829E+03 2.626E-03 3.846E-04
410 2.371E+06 1.638E+03 2.626E-03 5.207E-04
420 1.667E+06 1.490E+03 2.626E-03 6.737E-04
430 1.237E+06 1.374E+03 2.626E-03 8.371E-04
440 9.626E+05 1.283E+03 2.626E-03 1.005E-03
450 7.802E+05 1.211E+03 2.626E-03 1.170E-03
460 6.548E+05 1.154E+03 2.626E-03 1.328E-03
470 5.664E+05 1.107E+03 2.626E-03 1.474E-03
480 5.028E+05 1.070E+03 2.626E-03 1.605E-03
490 4.567E+05 1.041E+03 2.626E-03 1.718E-03
500 4.233E+05 1.017E+03 2.626E-03 1.811E-03
510 3.994E+05 9.983E+02 2.626E-03 1.884E-03
520 3.831E+05 9.841E+02 2.626E-03 1.936E-03
530 3.730E+05 9.737E+02 2.626E-03 1.968E-03
540 3.685E+05 9.669E+02 2.626E-03 1.978E-03
ИНДИКАТОРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЦИКЛА
Li = 2.166E+03 Pi = 1.163E+06
i = 5.202E-01 gi = 1.628E-01
ДАЙТЕ ОЦЕНКУ ЦИКЛОВЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ Pi, i, gi
Анализируя данные номинального режима констатируем, что Рmax = 16,94 МПа и Тmax = 2632 К. Сравнение этих величин с диапазонами, указанными в табл.5, показывает, что они превосходят рекомендованные значения, но незначительно. Поэтому с результатами номинального режима можно согласиться. При необходимости снижения величин Рmax и Тmax можно предложить следующие варианты:
1) увеличить коэффициент избытка воздуха ,
2) уменьшить угол опережения подачи топлива.
Из протокола номинального режима следует, что удельные энергетические и экономические показатели равны соответственно:
Pi = 1,163 МПа; i = 0,5202; gi = 0,1628 кг/кВтчас.
В результате сравнения этих величин с данными табл.6 устанавливаем, что они близки к рекомендованным, что является косвенным подтверждением достоверности расчетов.
В таблице 4a приведены данные динамического расчета двигателя, на их основе построены на рис.6а диаграммы сил, действующих на поршень и шатун (P, N, S). Отметим, что величины Р и S мало отличаются между собой, поэтому на рис.6а они представлены одной кривой.
На рис.7а показаны силы, действующие на кривошип (от одного цилиндра), и на рис.8а дана диаграмма крутящего момента от одного цилиндра.
Таблица набегающих крутящих моментов составлена для рядного 4хцилиндрового двигателя (таблица 9а) и на ее основе построена диаграмма крутящего момента этого двигателя (рис. 9а).
Таблица 4а
Станция -
ПРОТОКОЛ N - 1
номинальный
ТАБЛИЦА СИЛ И МОМЕНТОВ, ДЕЙСТВУЮЩИХ
В КРИВОШИПНО-ШАТУННОМ МЕХАНИЗМЕ
|
P, H |
N, H |
S, H |
K, H |
T, H |
Mi, Hм |
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 |
-1.63E+04 -1.47E+04 -1.03E+04 -4.43E+03 +1.44E+03 +6.04E+03 +8.83E+03 +1.00E+04 +1.02E+04 +1.02E+04 +1.03E+04 +1.03E+04 +9.51E+03 +7.49E+03 +4.44E+03 +2.15E+03 +6.13E+03 +3.29E+04 +2.07E+05 +1.10E+05 +3.55E+04 +1.59E+04 +1.24Е+04 +1.30E+04 +1.37E+04 +1.38E+04 +1.35E+04 +1.33E+04 +9.34E+03 +9.11E+03 +7.94E+03 +5.15E+03 +5.39E+02 -5.33E+03 -1.12E+04 -1.56E+04 -1.72E+04 |
+0.0E+00 -1.33E+03 -1.78E+03 -1.04E+03 +3.87E+02 +1.63E+03 +2.07E+03 +1.72E+03 +9.28E+02 +4.07E-04 -9.35E+02 -1.77E+03 -2.23E+03 -2.02E+03 -1.19E+03 -5.06E+02 -1.06E+03 -2.98E+03 -1.65E-02 +9.97E+03 +6.12E+03 +3.74E+03 +3.35Е+03 +3.49E+03 +3.22E+03 +2.38E+03 +1.23E+03 -8.39E-05 -8.46E+02 -1.57E+03 -1.86E+03 -1.39E+03 -1.45E+02 +1.25E+03 +1.93E+03 +1.41E+03 +2.75E-03 |
-1.63E+04 -1.48E+04 -1.05E+04 -4.55E+03 +1.49E+03 +6.26E+03 +9.07E+03 +1.02E+04 +1.03E+04 +1.02E+04 +1.04E+04 +1.04E+04 +9.77E+03 +7.75E+03 +4.60E+03 +2.21E+03 +6.23E+03 +3.30E+04 +2.07E+05 +1.10E+05 +3.61E+04 +1.64E+04 +1.29Е+04 +1.34E+04 +1.41E+04 +1.40E+04 +1.36E+04 +1.33E+04 +9.37E+03 +9.24E+03 +8.15E+03 -1.39E+03 +5.59E+02 -5.48E+03 -1.14E+04 -1.57E+04 -1.72E+04 |
1.63E+04 -1.34E+04 -6.77E+03 -1.32E+03 -1.31E+02 -2.65E+03 -6.21E+03 -8.77E+03 -9.93E+03 -1.02E+04 -1.00E+04 -9.01E+03 -6.69E+03 -3.28E+03 -4.06E+02 +6.39E+02 +4.02E+03 +2.99E+04 +2.07E+05 +9.99E+04 +2.33E+04 +4.73E+03 -1.14Е+03 -5.69E+03 -9.65E+03 -1.21E+04 -1.31E+04 -1.33E+04 -9.06E+03 -7.98E+03 -5.58E+03 -2.26E+03 -4.94E+01 -1.58E+03 -7.35E+03 -1.42E+04 -1.72E+04 |
+0.0E+00 6.28E+03 -8.00E+03 -4.36E+03 +1.48E+03 +5.67E+03 +6.61E+03 +5.11E+03 +2.63E+03 +1.14E-03 -2.65E+03 -5.25E+03 -7.12E+03 -7.02E+03 -4.58E+03 -2.12E+03 -4.75E+03 -1.40E+04 -7.91E-02 +4.70E+04 +2.75E+04 +1.57E+04 +1.28Е+04 +1.22E+04 +1.03E+04 +7.07E+03 +3.48E+03 -2.34E-04 -2.40E+03 -4.65E+03 -5.94E+03 -4.83E+03 -5.56E+02 +5.24E+03 +8.69E+03 +6.66E+03 +1.31E-02 |
+0.0E+00 -4.40E+02 -5.60E+02 -3.05E+02 +1.04E+02 +3.97E+02 +4.63E+02 +3.58E+02 +1.84E+02 +7.95E-05 -1.85E+02 -3.68E+02 -4.98E+02 -4.92E+02 -3.20E+02 -1.48E+02 -3.33E+02 -9.83E+02 -5.54E-03 +3.29E+03 +1.93E+03 +1.10E+03 +8.99Е+02 +8.51E+02 +7.19E+02 +4.95E+02 +2.43E+02 -1.64E-05 -1.68E+02 -3.26E+02 -4.16E+02 -3.38E+02 -3.89E+01 +3.67E+02 +6.08E+02 +4.66E+02 +9.20E-04 |
(Mi)cp=1.819E+02 Нм
Рисунок 6а Силы, действующие на поршень и шатун
Рисунок 7а Силы, действующие на кривошип (от одного цилиндра)
3
2
1
-1
-2
M Hм103
180
360
540
720
1
-1
-2
180
360
540
720
Рисунок 8а Крутящий момент, действующий на кривошип
(от одного цилиндра)
Рисунок 9а Диаграмма суммарного индикаторного крутящего момента на валу двигателя (рядного, 4хцилиндрового)
Таблица 9а
Станция -
ПРОТОКОЛ N - 1
номинальный
ТАБЛИЦА НАБЕГАЮЩИХ КРУТЯЩИХ МОМЕНТОВ , Hм
M1 M2 M3 M4 M сум
0 |
+0.00E+00 |
-1.64E-05 |
+7.95E-05 |
-5.54E-03 |
-5.48Е-3 |
20 |
-4.40E+02 |
-1.68E+02 |
-1.85E+02 |
+3.29E+03 |
2.497Е+3 |
40 |
-5.60E+02 |
-3.26E+02 |
-3.68E+02 |
+1.93E+03 |
6.76Е+2 |
60 |
-3.05E+02 |
-4.16E+02 |
-4.98E+02 |
+1.10E+03 |
-1.19Е+2 |
80 |
+1.04E+02 |
-3.38E+02 |
-4.92E+02 |
+8.99E+02 |
1.73Е+2 |
100 |
+3.97E+02 |
-3.89E+01 |
-3.20E+02 |
+8.51E+02 |
8.891Е+2 |
120 |
+4.63E+02 |
+3.67E+02 |
-1.48E+02 |
+7.19E+02 |
1.401Е+3 |
140 |
+3.58E+02 |
+6.08E+02 |
-3.33E+02 |
+4.95E+02 |
1.128Е+3 |
160 |
+1.84E+02 |
+4.66E+02 |
-9.83E+02 |
+2.43E+02 |
-0.90Е+2 |
180 |
+7.95E-05 |
+0.00E+00 |
-5.54E-03 |
-1.64E-05 |
-5.48Е-3 |
200 |
-1.85E+02 |
-4.40E+02 |
+3.29E+03 |
-1.68E+02 |
2.497Е+3 |
220 |
-3.68E+02 |
-5.60E+02 |
+1.93E+03 |
-3.26E+02 |
6.76Е+2 |
240 |
-4.98E+02 |
-3.05E+02 |
+1.10E+03 |
-4.16E+02 |
-1.19Е+2 |
260 |
-4.92E+02 |
+1.04E+02 |
+8.99E+02 |
-3.38E+02 |
1.73Е+2 |
280 |
-3.20E+02 |
+3.97E+02 |
+8.51E+02 |
-3.89E+01 |
8.891Е+2 |
300 |
-1.48E+02 |
+4.63E+02 |
+7.19E+02 |
+3.67E+02 |
1.401Е+3 |
320 |
-3.33E+02 |
+3.58E+02 |
+4.95E+02 |
+6.08E+02 |
1.128Е+3 |
340 |
-9.83E+02 |
+1.84E+02 |
+2.43E+02 |
+4.66E+02 |
-0.90Е+2 |
360 |
-5.54E-03 |
+7.95E-05 |
-1.64E-05 |
+0.00E+00 |
-5.48Е-3 |
380 |
+3.29E+03 |
-1.85E+02 |
-1.68E+02 |
-4.40E+02 |
2.497Е+3 |
400 |
+1.93E+03 |
-3.68E+02 |
-3.26E+02 |
-5.60E+02 |
6.76Е+2 |
420 |
+1.10E+03 |
-4.98E+02 |
-4.16E+02 |
-3.05E+02 |
-1.19Е+2 |
440 |
+8.99E+02 |
-4.92E+02 |
-3.38E+02 |
+1.04E+02 |
1.73Е+2 |
460 |
+8.51E+02 |
-3.20E+02 |
-3.89E+01 |
+3.97E+02 |
8.891Е+2 |
480 |
+7.19E+02 |
-1.48E+02 |
+3.67E+02 |
+4.63E+02 |
1.401Е+3 |
500 |
+4.95E+02 |
-3.33E+02 |
+6.08E+02 |
+3.58E+02 |
1.128Е+3 |
520 |
+2.43E+02 |
-9.83E+02 |
+4.66E+02 |
+1.84E+02 |
-0.90Е+2 |
540 |
-1.64E-05 |
-5.54E-03 |
+0.00E+00 |
+7.95E-05 |
-5.48Е-3 |
560 |
-1.68E+02 |
+3.29E+03 |
-4.40E+02 |
-1.85E+02 |
2.497Е+3 |
580 |
-3.26E+02 |
+1.93E+03 |
-5.60E+02 |
-3.68E+02 |
6.76Е+2 |
600 |
-4.16E+02 |
+1.10E+03 |
-3.05E+02 |
-4.98E+02 |
-1.19Е+2 |
620 |
-3.38E+02 |
+8.99Е+02 |
+1.04Е+02 |
-4.92Е+02 |
1.73Е+2 |
640 |
-3.89E+01 |
+8.51Е+02 |
+3.97Е+02 |
-3.20Е+02 |
8.891Е+2 |
660 |
+3.67Е+02 |
+7.19Е+02 |
+4.63Е+02 |
-1.48Е+02 |
1.401Е+3 |
680 |
+6.08Е+02 |
+4.95Е+02 |
+3.58Е+02 |
-3.33Е+02 |
1.128Е+3 |
700 |
+4.66Е+02 |
+2.43Е+02 |
+1.84Е+02 |
-9.83Е+02 |
-0.90Е+2 |
720 |
+9.20Е-04 |
-1.64Е-05 |
-7.95Е-05 |
-5.54Е-03 |
-5.48Е-3 |
(Мi)ср = 7.277Е+02 Нм
Средний за цикл индикаторный момент для одного цилиндра
(М'i)ср, 1.819E+02 Нм
Средний за цикл индикаторный момент для всего двигателя
(Мi)cр, 7.277E+02 Нм
Средний за цикл эффективный момент для всего двигателя (с учетом механического КПД) (Мe)cp, 5.458E+02 Нм
Эффективный крутящий момент на валу (по данным теплового расчета) Me, 5.172E+02 Нм
