1,5

75

3200

0,9

шатуна

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЯ

Главная тенденция в развитии современных двигателей автомобилей и тракторов заключается в повышении их мощностных и экономических показателей при одновременном снижении массы и габаритов. В соответствии с этой тенденцией наблюдается рост таких параметров, как степень сжатия, среднее эффективное давление, литровая и поршневая мощность, частота вращения коленчатого вала, надежность работы двигателя при соответствующем уменьшении его массы и удельного расхода топлива.

1.1. Выбор отношения радиуса кривошипа к длине шатуна

Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна l= R/L для современных автотракторных двигателей составляет 0,21...0,30, причем для быстроходных двигателей обычно применяются длинные шатуны (значения lмалы), для тракторных - относительно короткие. Принимаем l=0,272.

1.2. Выбор размеров и числа цилиндров

Выбор размеров и числа цилиндров производится на основе следующих соображений.

Диапазон возможного изменения диаметра цилиндра можно определить, используя зависимость D=f(ní) для существующих моделей двигателей (рис 1.1 [1]). В соответствии с рекомендациями принимаем диаметр цилиндра

D = 100 мм, а ход поршня S = 90 мм. Ориентировочно средняя скорость поршня

По заданным номинальной мощности Neí, частоте вращения коленчато-

ãî âàëà ní, оцененным размерам цилиндра определяем их число i. Число ци-

линдров в свою очередь определяется уровнем форсирования двигателя по мощности, т.е. литровой мощностью.

Для определения литровой мощности Neë по известному диаметру ци-

линдра D целесообразно использовать графики Nåë=f(D) (рис. 1.2 [1]). Прини-

ìàåì Nåë=15,5 êÂò/ë.

По принятому диаметру цилиндра устанавливают пределы изменения

литровой мощности двигателя Nåë и цилиндровую мощность

ãäå Vh – рабочий объем цилиндра, л;

При заданной эффективной мощности двигателя Nåí=60,0 кВт требуемое число цилиндров

i = Nåí/Nö = 60,0/10,9 = 5,5.

Полученное значение i округляем до ближайшего целого числа i = 6. После определения числа цилиндров уточняем значение литровой мощ-

ности по формуле

1.3. Выбор коэффициента избытка воздуха и степени сжатия.

Коэффициент избытка воздуха aопределяет состав горючей смеси. Его значение зависит от типа смесеобразования, условий воспламенения и сгорания топлива, а также от режима работы двигателя. Для номинального режима работы карбюраторных двигателей при максимальной экономичности

a=1,1...1,15, принимаем a=1,1, так как при таком значении двигатель достигает наилучшей экономичности.

Степень сжатия eопределяется способом смесеобразования (внутреннее

или внешнее), свойствами топлива, наличием наддува и т.п.

В двигателях с воспламенением от электрической искры eограничивается по условию предупреждения явления детонации и выбор ее зависит от ан-

Принимаем для работы двигателя на бензине А-76 степень сжатия e=7,0

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ

Цель теплового расчета – определение индикаторных параметров рабо- чего цикла, КПД и экономичности, уточнение основных размеров проектируемого двигателя.

2.1. Расчет индикаторных параметров четырехтактного двигателя

При выполнении теплового расчета двигателя в первую очередь определяются параметры рабочего тела, окружающей среды и остаточных газов.

2.1.1. Параметры рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг

L0¢14,96

L0 ===0,52 кмоль/кг топлива.

m28,96

B

Действительное количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива

L = aL0 = 1,1×0,52 = 0,572 кмоль/кг топлива.

Количество свежего заряда (горючей смеси)

Химический коэффициент молекулярного изменения

0,605 b==1,045 .

0,568

2.1.2. Параметры окружающей среды и остаточных газов Атмосферные условия, необходимые для последующих расчетов при-

нимаются следующие: p0 = 0,1 ÌÏà; T0 = 293 K. Давление остаточных газов

pr= 0,11 МПа, температура остаточных газов принимается Tr = 950 K.

Давление заряда в конце процесса наполнения (начале сжатия) по формуле (2.6 [1])

Принимаем значение DÒ = 10 Ê.

Коэффициент остаточных газов [формула (2.8)]

T0 +DT pr gr = × ,

Tr epa -pr

293 +10 0,11

g= × =0,072 . r 950 7 ×0,087 -0,11

Температура заряда в конце впуска [формула (2.9)]

Давление газов в конце процесса сжатия (показатель политропы сжатия n1=1,38) по формуле (2.11)

n

pc =pa ×e1 ,

1,38

ðñ = 0,087×7 = 1,267 ÌÏà,

температура [формула (2.12)]

n −1

Tñ =Ta ×e1 ,

1,38-1

Òñ = 351×7 = 734 Ê.

Принимаем Hu = 44000 кДж/кг. Тогда температура Òz определится из уравнения сгорания:

b0mCv¢Tz =mCvTc +xT (Hu -DHu ) /aL0 (1 +gr ) ,

здесь mCv – средняя мольная теплоемкость свежего заряда, которая определя-

ется по формуле:

-3

mCv = 20,16+1,738×10 Tc, кДж/кмоль×ãðàä,

à mCv¢– средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания, определяемая по

формуле:

-4

mCv¢= (18,42+2,61a)+(15,4+13,83a)×10 Tz кДж/кмоль×ãðàä,

Принимаем ξ=0,75. Тогда уравнение сгорания топлива (3.1) после под-

ò

становки в него численных значений величин имеет вид

èëè

-4 2

30,3×10 ×Òz + 21,00×Òz – 99206,5 = 0. Решая данное квадратное уравнение, получаем

Òz = 2391 Ê.

Давление в конце сгорания

Выбираем показатель политропы расширения n2 = 1,28.

Температура газов в конце процесса расширения [формула (2.19)]

Ò z

Tb =, dn2 −1

2391

Ò ==1385Ê,

b 71,28−1

давление в конце расширения [формула (2.20)]

n2

pb = pz/e,

4,612

ð ==0,357 ÌÏà.

b 71,28−1

Проверка по формуле (2.20)

Tr =Tb 3 pb pr ,

1385

Tr = =935,4 Ê. 0,357

3

0,11

Относительная ошибка

950 -935,4

DT = ×100% =1,5% . 935,4