Тепловой и динамический расчет дизельного двигателя ЯМЗ-236

Размещено на http://www.allbest.ru/

КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Автомобильного транспорта

Утверждаю

Зав.кафедрой ___________

«___»____________ 2011г.

ЗАДАНИЕ № 210772

на курсовую работу по дисциплине:

«Энергетические установки ТТ»

Тема работы: Тепловой и динамический расчет дизельного двигателя ЯМЗ-236

Выдана

студенту Толеукулов Н.М.

группы ТТ-09-2



Содержание

Введение

1 Общие сведения об автомобиле

2 Тепловой расчет

2.1 Топливо

2.2 Параметры рабочего тела

2.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы

2.4 Процесс впуска

2.5 Процесс сжатия

2.6 Процесс сгорания

2.7 Процессы расширения и выпуска

2.8 Индикаторные параметры рабочего цикла

2.9 Эффективные показатели двигателя

2.10 Основные параметры цилиндра и двигателя

2.11 Построение индикаторной диаграммы

3 Тепловой баланс

4 Внешняя скоростная характеристика двигателя

5 Конструкторский расчет деталей и узлов двигателя

5.1 Расчет детали КШМ (ГРМ)

Список использованных источников

Введение

Особое место в единой транспортной системе страны занимает автомобильный транспорт, ставший организационно и экономический важной самостоятельной отраслью народного хозяйства.

Значение автомобильного транспорта трудно переоценить, и не только по тому, что без его участия не совершается ни один вид хозяйственной деятельности, но и потому, что им перевозится более 80% всех народно-хозяйственных грузов и пассажиров, доставляемых всеми видами транспорта.

Автомобили выполняют либо полностью весь процесс перевозок грузов и пассажиров от производителя до потребителя, либо, взаимодействуя с другими видами транспорта, начальную, промежуточную или конечную фазы.

Автомобильный транспорт - самый удобный и комфортабельный вид транспорта.

В настоящее время почти нет такой отрасли народного хозяйства, которая не была бы теснейшим образом связана с автомобильным транспортом. Автомобили широко применяются на строительстве, в промышленности и связи, сельском хозяйстве и торговле.

Исключительно велика роль автомобильного транспорта в удовлетворении различных бытовых и культурных нужд трудящихся.

Дальнейшее повышение роли автомобильного транспорта неразрывно связано с улучшением качества его работы. Улучшить качество работы автотранспорта - это прежде всего обеспечить регулярную и бесперебойную работу автомобилей на линии, своевременную доставку грузов и пассажиров, сохранность перевозимых грузов и максимальные удобства для пассажиров.

Качество работы автотранспорта в большей степени зависит от совершенства конструкции автомобилей и их потенциальных свойств. В этой связи в курсовом проекте приведены результаты расчетного анализа показателей динамичности, топливной экономичности и долговечности сцепления автомобиля Herald 13/60.

1. Общие сведения об автомобиле ЯМЗ 236

Двигатели ЯМЗ 236 - надежные, мощные, практичные и недорогие двигатели производства Ярославского моторного завода. Четырехтактные двигатели ЯМЗ серии 236 - это одни из самых популярных двигателей ЯМЗ, наряду с моделями ЯМЗ 238. Эти двигатели впервые сошли с конвейера Ярославского моторного завода в 60-х годах ХХ века и с тех пор нашли широкое применение при сборке отечественной спецтехники.

Область применения двигателей ЯМЗ 236 обширная. Чаще всего эти двигатели используются на бортовых автомобилях и седельных тягачах. Двигатель ЯМЗ 236 широко применяется городских и пригородных автобусах ЛАЗ, на автомобилях ЗИЛ разных модификаций, на небольших грузовичках и автопоездах, кранах, катерах, компрессорных станциях, дизель-электростанциях, экскаваторах, дорожных катках, тракторах, комбайнах и т.д

Двигатель ЯМЗ 236 - это четырехтактный шестицилиндровый дизельный двигатель с V-образным расположением цилиндров, цилиндры располагаются под углом в 90° в два ряда, с воспламенением от сжатия, непосредственным впрыском топлива, жидкостным охлаждением. Двигатель может быть дополнительно оснащен механизмом гашения крутильных колебаний и отбора мощности.

Одним и самых важных достоинств двигателя ЯМЗ 236 является низкое потребление топлива при высоком крутящем моменте на рабочей частоте вращения коленчатого вала. К преимуществам этой серии двигателей также относятся практичность, надежность, экономичность, простота и удобство в обслуживании и эксплуатации

Технические характеристики двигателя ЯМЗ 236:

Рабочий объем камеры сгорания 11,15 литров

Диаметр цилиндра 130 мм.

Ход поршня 140 мм

Минимальный расход топлива от 157 до 214 г/кВт.

Масса двигателя в комплекте со сцеплением 131 кг

* Двигатели ЯМЗ-236 V-образные, четырехтактные, с воспламенением от сжатия и с непосредственным впрыском топлива в камеру сгорания, представляют собой две модели одного семейства и отличаются один от другого количеством цилиндров и мощностью.

* Эти двигатели предназначены для установки на автомобили Минского и Кременчугского автомобильных заводов, а двигатель ЯМЗ-238 -- на тракторы; он отличается от основных моделей наличием дополнительных вспомогательных агрегатов (турбо-наддув и т. п.).

* Двигатель ЯМЗ-236 имеет шесть цилиндров, а двигатель ЯМЗ-238 -- восемь. Цилиндры двигателей расположены в два ряда под углом 90°

* Недостатком принятой схемы двигателей ЯМЗ-236 является неполное уравновешивание моментов от сил инерции второго порядка масс поршней и верхней части шатунов, движущихся возвратно-поступательно. В такой конструкции шестицилиндрового двигателя рабочие ходы в цилиндрах следуют не равномерно, а через 90 и 150° (по углу поворота коленчатого вала), в чем нетрудно убедиться при рассмотрении схемы двигателя и порядка работы цилиндров. Следствием этого является заметная вибрация работающего двигателя, особенно при работе на малых (холостых) оборотах коленчатого вала. В этом отношении двигатели ЯМЗ-238 находятся, несомненно, в лучшем положении, поскольку у них, ввиду наличия восьми цилиндров, рабочие ходы следуют ровно через 90°.



2. Тепловой расчёт двигателя

Произвести расчет четырехтактного 6-цилиндрового V-образного дизеля без турбонаддува, предназначенного для транспортного средства. Дизель с тороидной камерой сгорания, объемным смесеобразованием, частотой вращения коленчатого вала при максимальной мощности n = 3250 об/мин и степенью сжатия ? =14.

2.1 Исходные данные для теплового расчёта

Таблица 1 - Данные прототипа

Таблица 2 - Исходные данные для теплового расчета двигателя:

Проектная мощность двигателя, квт	N	132,4	По прототипу ЯМЗ-236
Степень сжатия	e	14	По заданию
Число цилиндров	iц	6	По прототипу ЯМЗ-236
Номинальное число оборотов, об/мин	nN	3250	По заданию
Молекулярная масса топлива, кг/кмоль	mт	190	Принимается в пределах 180-200 кг/кмоль
Коэффициент избытка воздуха a	a	1,4	1,4 - 1,5 - двигатель без наддува; 1,6 - 1,8 - двигатель с наддувом
Давление окружающей среды, Мпа	Pо	0,1	Рекомендуется Ро <= 0,1 Мпа
Коэффициент для расчета давления Pk=Кк * Ро	Kk	1	1,0 - без наддува; 1,5 - при низком наддуве; 1,5 - 2,2 - при среднем наддуве; 1,4 - 2,0 - при высоком наддуве
Температура остаточных газов, OK	Tr	850	Принимается в пределах 600 - 900OK (ДВС с наддувом - большие значения)
Коэффициент для расчета давления остаточных газов Pr=Кост * Рк	Кост	1,15	без наддува Кост = 1,05 - 1,25 с наддувом Кост = 0,75 - 0,98
Показатель политропы сжатия нагнетателя	nk	1,65	1,0 - без наддува; 1,65 - для осевых и центробеж. нагнет.; 1,55 - 1,75 - для объемных нагнетат.; 1,4 -1,6 - для поршневых нагнетат.;
Температура окружающей среды, ОС	to	20	Выбор самостоятельно
Подогрев заряда при nном, градус	?TN	20	Принимается в пределах 20 - 40О С (с наддувом - меньшие значения)
Показатель сопротивления движению смеси	b2+xвп	2,8	Принимается в пределах 2,5 - 4
Скорость впуска смеси, м/с	wвп	90	Приниматся в пределах 50 - 130 м/с
Коэффициент полноты диаграммы	fи	0,95	Принимается в пределах 0,92 - 0,97
Отношение S/D	S / D	1,077	Для дизелей рекомендуется S/D=>1
Коэффициент использования теплоты	xz	0,82	0,7 - 0,88 - быстроходные дизели с неразделенной камерой скорания; 0,65 - 0,8 - дизели с разделенными камерами сгорания; 0,86 - при наддуве
Степень повышения давления, Pz/Pc	l	2	<< 1,6 - 2,5 для дизелей с НКС и объемным смесеобразованием; << 1,2 - 1,8 для дизелей с РКС и для дизелей с НКС и пленочным смесеобразованием; << для дизелей с наддувом величина степени определяется допустимыми значениями температуры и давления в конце сгорания
Тактность двигателя	t	4	двух- или четырехтактные
Масштаб хода поршня, мм/мм	ms	0,75	Рекомендуется "=" или меньше 1
Масштаб давления, Мпа/мм	mp	0,025	Рекомендуется меньше 0,05
Открытие впускного клапана до ВМТ, О	r'	20	Приближенно по прототипу
Закрытие впускн. клапана после НМТ, О	a"	56	Приближенно по прототипу
Открытие выпускного клапана до НМТ, О	b'	56	Приближенно по прототипу
Закрытие выпуск. клапана после ВМТ, О	a'	20	Приближенно по прототипу
Угол опережения впрыска топлива, О	c'	38	Приближенно по прототипу
Момент воспламенения топлива, О	f	30	на 5 - 10 гр. меньше УОВТ
Коэффициент для расчета теплового баланса по охлаждению	С	0,48	Принимается в пределах 0,45 - 0,53 (для наддува - большие значения)
Показатель степени для расчета теплового баланса по охлаждению	m	0,67	Принимается в пределах 0,6 - 0,7 (для наддува - большие значения)
Минимальное число оборотов коленчатого вала, об/мин	nmin	500	Принимается в пределах 400 - 800 об/мин
Отношение R / Lш	l	0,274	Принимается в пределах 0,260 - 0,290
Средняя скорость поршня, м/с	vп.ср.	13,5	Приближенно по прототипу с учетом угловой скорости
Тип дизельного двигателя	Введите номер типа	1	1 - "с неразделен. камерами сгорания 4т"; 2 - "предкамерный дизель"; 3 - "дизель с вихревой камерой сгорания"
Коэффициент снижения??	Kamin	0,86	0,70 - 0,86 без наддува - большие значения; . с наддувом - меньшие

При проведении теплового расчёта дизельного двигателя принимается один скоростной режим, соответствующий заданному числу оборотов коленчатого вала Nn = 3250 об/мин, степень сжатия равна 14. В соответствии с ГОСТ 305-73 для рассчитываемого двигателя принимаем малосернистое дизельное топливо марок «Л» и «З», цетановое число которого - не менее 45 единиц. Средний элементарный состав дизельного топлива равен:

С = 0,870; Н = 0,126; О=0,004 mT = 190 кг/кмоль.

Низшая теплота сгорания топлива

Ни = 33,91*С + 125,6*Н - 10,89*(О - S) - 2,51*(9Н + W) = 33,91*0,870 +125,6*0,126 - 10,89*0,004 - 2,51*9*0,126 = 42437кДж/кг (1.1)

2.2 Параметры рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг дизельного топлива

кмоль возд/кг топл. (1.2)

кг возд/кг топл. (1.3)

Таблица 3 - Параметры рабочего тела

В соответствии с заданной степенью сжатия	14,0	рекомендуется дизтопливо марки	Д-45
Элементарный состав топлива, кг	С =	0,8700	Н =	0,1260	O =	0,0040
Низшая теплота сгорания топлива	Hu = 33,91C+125,6H-10,89(O-S)-2,51(9H+W) =	42437,4	кДж/кг
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива	Lo = (C/12 + H/4 - O/32) / 0,208 =	0,4994	кмоль/кг
	lo = (8*C/3 + 8*H - O) / 0,23 =	14,4522	кг/кг
Количество свежего заряда	М1 = a * Lo =	0,6992	кмоль/кг
Количество СО2	MCO2 = C / 12 =	0,0725	кмоль/кг
Количество H2О	MH2O = H / 2 =	0,0630	кмоль/кг
Количество О2	MO2 = 0,208 * (a - 1) * Lo =	0,0416	кмоль/кг
Количество N2	MN2 = 0,792 * a * Lo =	0,5537	кмоль/кг
Общее количество продуктов сгорания	M2 = MCO2 + MH2O + MO2 + MN2 =	0,7308	кмоль/кг

Коэффициент избытка воздуха. Уменьшение коэффициента избытка воздуха до возможных пределов уменьшает размеры цилиндра и, следовательно, повышает литровую мощность дизеля, но одновременно с этим значительно возрастает теплонапряженность двигателя, особенно деталей поршневой группы, увеличивается дымность выпускных газов. Лучшие образцы современных дизелей без наддува со струйным смесеобразованием устойчиво работают на номинальном режиме без существенного перегрева при = 1,4 - 1,5. Дизельные двигатели с турбонаддувом эффективно работают при значении коэффициента избытка воздуха в пределах от 1,5-1,7.

2.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы

Давление и температура окружающей среды при работе двигателя без наддува pk = p0 = 0,1 МПа и Тk = T0 = 273+20=293 K.

Температура остаточных газов. Высокое значение ??= 14 и низкое число оборотов коленчатого вала температура снижает температуру и давление остаточных газов. двигатель деталь автомобиль индикаторный

Таблица 4 - Параметры остаточных газов

Давление на входе в двигательРк	Рк = Ро * Кк =	0,10	Мпа
Температура заряда	Тк = То * (рк / ро)(nk-1)/nk =	293	OK
Плотность заряда на впуске	rk = Pk * 106 / (Rв * Tk) =	1,1892	кг/м3
Давление остаточных газов Рr	Рr = Рк * Кост =	0,1150	Мпа

2.4 Процесс впуска

Температура подогрева свежего заряда. Рассчитываемый двигатель не имеет специального устройства для подогрева свежего заряда. Однако естественный подогрев заряда в дизеле без наддува может достигать Т=1520°, а при наддуве за счет уменьшения температурного перепада между деталями двигателя и температурой наддувочного воздуха величина подогрева сокращается. Поэтому принимаем для дизелей без наддува T = 20°С; Давление заряда на впуске

Рк = рк*106 / (Rв * Tк) (1.4)

без наддува Рк = 0,10* 106 / (287 ?293) =1,1892кг/м3;

где R = 287 Дж/кг град - удельная газовая постоянная для воздуха.

Потери давления на впуске. В соответствии со скоростными режимом двигателя (n = 3250 об/мин) и при условии качественной обработки внутренней поверхности впускной системы можно принять ??2 + ?вп =2,8 и ? = 90 м/с. Коэффициент остаточных газов определяется по формуле:

(1.5)

Температура в конце впуска

Та = (Т0 +?T +?r*Tr)/(1+??r) (1.6)

Коэффициент наполнения

(1.7)

Таблица 5 - Параметры процесса впуска свежего заряда

Потери давления на впуске	?Ра = (b2+x) * wвп2 * rk * 10-6 / 2 =	0,0135	Мпа
Давление в конце впуска	Ра = Рк - ?Ра =	0,0865	Мпа
Коэффициент остаточных газов	gr=Pr * (Tk + ?T) / [Tr * (e*Pa - Pr)] =	0,0386	--
Температура в конце впуска	Ta = (Tk + ?T + gr * Tr) / (1 + gr) =	333	OK
Коэффициент наполнения	hv = Tk*(e*Pa - Pr) / [(Tk + ?T)*(e -1)*Pk)] =	0,7892

2.5 Процесс сжатия

Процесс сжатия. Средние показатели адиабаты и политропы сжатия. При работе дизеля на номинальном режиме можно с достаточной степенью точности принять показатель политропы сжатия приблизительно равным показателю адиабаты, который определяется по номограмме:

Давление в конце сжатия

p c = pa ? ??n1. (1.8)

Температура в конце сжатия

Тс = Та ? ??n1-1 (1.9)

Средняя мольная теплоёмкость в конце сжатия:

а) свежей смеси (воздуха)

(1.10), где

tc = Tc - 2730 C;

б) остаточных газов (определяется по таблице 8 методом интерполяции

в) теплоёмкость рабочей смеси

. (1.11)

Таблица 6 - Параметры сжатия

Показатель политропы	n1 ? k1 =	1,3691
Давление в конце сжатия	Pc = Pa * en1 =	3,2076	Мпа
Температура в конце сжатия	Tc = Ta * e(n1-1) =	882	OK
Средняя мольная теплоемкость воздуха в конце сжатия	(mCv)tcto = 20,6 + 2,638 * (Tc-273) * 10-3 =	22,2065	кдж / (кмоль*O)
Средняя мольная теплоемкость остаточных газов в конце сжатия	Определяется по таблице (mC"v)tcto =	24,2327	кдж / (кмоль*O)
Средняя мольная теплоемкость рабочей смеси в конце сжатия	(mC' v)tcto = ((mCv)tcto+gr * (mC"v)tcto)/(1+gr) =	22,2818	кдж / (кмоль*O)

2.6 Процесс сгорания

Процесс сгорания. Коэффициент молекулярного изменения свежей смеси в дизелях без наддува

?0 = M2 / M1; ? = (?0 + ?r) / (1+??r). (1.12, 1.13)

Теплота сгорания рабочей смеси в дизелях:

(1.14)

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания

(1.15)

Коэффициент использования теплоты для современных дизелей с неразделенными камерами сгорания и хорошо организованным струйным смесеобразованием можно принять для двигателя без наддува равным 0,82. Степень повышения давления в дизеле, в основном, зависит от величины цикловой подачи топлива. С целью снижения газовых нагрузок на детали кривошипно-шатунного механизма целесообразно иметь максимальное давление сгорания не выше 11--12 МПа. В связи с этим целесообразно принять для дизеля ?= 2. Температура в конце видимого процесса сгорания

(1.16)

Максимальное давление сгорания теоретическое

(1.17)

Степень предварительного расширения для дизелей без наддува

(1.18)

Таблица 7 - Параметры процесса сгорания

Коэффициент молекулярного изменения свежей смеси	mo = M2 / M1 =	1,0452	--
Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси	m = (mo + gr) / (1 + gr) =	1,0435	--
Теплота сгорания рабочей смеси	Нраб_см = Hu / [M1*(1+gr)] =	58438	кдж/кмоль
Расчет средней мольной теплоемкости продуктов сгорания при V=const	Mi	(mC"vi)tzto	Расчетные значения
СО2	0,0725	39,123	0,003349	* tz	2,8364	0,00024280
Н2О	0,0630	26,670	0,004438	* tz	1,6802	0,00027959
О2	0,0416	23,723	0,001550	* tz	0,9869	0,00006448
N2	0,5537	21,951	0,001457	* tz	12,1543	0,00080674
(mC'' v)tzto = (1 / M2) * [MCO2*(mC"vCO2)tzto+ MH2O * (mC"vH2O)tzto + + MO2 * (mC"vO2)tzto + MN2*(mC"vN2)tzto] =	24,1623	0,001907	* tz
Расчет средней мольной теплоемкости продуктов сгорания при P=const	(mC"p)tzto = (mC"v)tzto + 8,315 =	32,4773	0,001907	* tz
Температуру в конце видимого процесса сгорания находим , решая квадратное уравнение
xz * Hраб.см. + [(mC' v)tcto + 8,315 * l] * tc + 2270 * (l - m) = m * (mC"p)tzto * tz
xz	Hраб.см.	(mC' v)tcto	l	tc, OC	m	(mC"p)tzto
0,82	58438	22,2818	2,00	609	1,0435	32,4773	0,001907
Коэффициенты квадратного уравнения	при tz2	при tz	свободн.
0,00199 * tz * tz + 33,8901 * tz -73788 = 0	0,001990	33,8901	-73788
Температура в конце сгорания	tz =	1953	OC	Tz =	2226	OK
Максимальное давление сгорания	Pz =?? * Pc =	6,4152	МПа
Степень предварительного расширения	? =?? * Tz / (? * Tc) =	1,32	--

2.7 Процессы расширения и выпуска

Процесс расширения. Степень последующего расширения для дизелей: без наддува ? = ?/? = 14 / 1,31= 10,69

Средние показатели адиабаты и политропы расширения для дизелей выбираются следующим образом. На номинальном режиме можно принять показатель политропы расширения, с учетом достаточно больших размеров цилиндра, несколько меньше показателя адиабаты расширения, который определяется по номограмме (см. рис. 30).

Таблица 8 - Параметры расширения и выпуска

Степень последующего расширения	???????????	10,61	--
Показатель адиабаты расширения	к2 =	1,2728	Показатель политропы	n2 =	1,2602
Давление в конце расширения	Pb = Pz / dn2 =	0,327	МПа
Температура в конце расширения	Tb = Tz / dn2-1 =	1204	OK
Проверка ранее принятой температуры	Tr = Tb / (Pb /Pr)1/3 =	850	OK
	Отклонение = 100 * (850 - 850) / 850 =	0,0%	допустимо

2.8 Индикаторные параметры рабочего цикла

Теоретическое среднее индикаторное давление

(1.18)

Среднее индикаторное давление

(1.19)

где ?и = 0,95 - коэффициент полноты диаграммы.

Индикаторный К.П.Д. и индикаторный удельный расход топлива

и (1.20, 1.21)

Таблица 9 - Индикаторные параметры расчетного двигателя

Теоретическое среднее индикаторное давление
P'i = Pc / (e-1) * [l * (r - 1) + l* r/(n2 - 1) * (1-1/dn2-1) - 1/(n1-1) * (1-1/en1-1)] =	0,891	МПа
Среднее индикаторное давление	Pi = fи * P'I =	0,846	МПа
Индикаторный КПД	hi = Pi * lO * a / (Hu * rk * hV) =	0,430
Индикаторный удельный расход топлива	gi = 3600 / (Hu * hi) =	197	г / (квт*ч)

2.9 Эффективные показатели двигателя

Среднее давление механических потерь для дизельного двигателя с числом цилиндров 6 и отношением S/D>1.

(1.22)

Среднее эффективное давление и механический К.П.Д.

и (22,23)

Эффективный К.П.Д. и эффективный удельный расход топлива

и (24,25)

Таблица 10 - Эффективные параметры двигателя

Среднее давление механических потерь	Рм = 0.089 + 0.0118 * Vп.ср. =	0,248	Мпа
Среднее эффективное давление	Ре = Pi - Рм =	0,598	Мпа
Механический КПД	hм = Ре / Рi =	0,707
Эффективный КПД	hе = hi * hм =	0,304
Эффективный удельный расход топлива	gе = 3600 / (Hu * hе) =	279	г / (квт*ч)

2.10 Основные параметры цилиндра и двигателя

Основными геометрическими параметрами поршневого двигателя являются диаметр цилиндра и ход поршня. Данные параметры определяют соотношение S / D, что в конечном итоге оказывает влияние на габаритные размеры и массу двигателя. Расчет основных параметров двигателя ведется по предварительно принятому значению номинальной мощности - выбирается по прототипу.

Расчетная мощность Ne = 132,4 квт. По принятым значениям диаметра и хода поршня уточняются основные эффективные показатели работы двигателя внутреннего сгорания.

Таблица 11 Геометрические параметры и эффективные показатели ДВС

Литраж двигателя	Vл = 30 * t * Ne / (Pe * n) =	8,175	л
Рабочий объем цилиндра	Vh = Vл / iц =	1,363	л
Диаметр цилиндра	D = 100 * [(4 * Vh / (p * S/D)]1/3 =	117,2	мм
Окончательно принимаем:	D =	118	мм	S =	127	мм
Литраж двигателя с учетом принятых размеров	Vл = p * D2 * S * iц / (4 * 106) =	8,333	л
Площадь поршня	Fп = p * D^2 / 4 =	109	см2
Средняя скорость поршня	Vп.ср. = S * n / 30000 =	13,8	м/с
Отклонение от ранее принятого значения	Отклонение = 100 * (13,8 - 13,5) / 13,8 =	2,2%	допустимо
Эффективная мощность	Ne = Pe * Vл * n / (30 * t) =	135,0	квт
Эффективный крутящий момент	Ме = 30000 * Ne / (p * n) =	396,7	Н*м
Часовой расход топлива	Gт = Ne * ge =	37,67	кг/ч
Литровая мощность	Nл = Ne / Vл =	16,20	квт/дм3

2.11 Построение индикаторной диаграммы

Построение индикаторной диаграммы дизеля. Масштабы диаграммы : масштаб хода поршня -- ms = 0,75мм /мм; масштаб давлений -- mP = 0,025МПа /мм

Таблица 12 - Расчетные данные для построения индикаторной диаграммы

Приведенный рабочий объем АВ = S / ms =	169,3	мм	Pr, МПа	0,1150	Pr, мм	4,6
Приведенный объем камеры сгорания ОА = АВ /( e-1) =	13,0	мм	Pк, МПа	0,1000	Pк, мм	4,0
Соотношение Pmax/OBmax =	1,4	1,25-1,7	Pa, МПа	0,0865	Pa, мм	3,5
ПОЛИТРОПА СЖАТИЯ	№ точки	ОХ	OB/OX	(ов/ох)n1	Px/mp	Px
		мм			мм	Мпа
Точка <с> 3,2076 МПа	1	13,02	14,00	37,082	128,3	3,2075
Промежуточные точки политропы сжатия Px = Pa * (OB / OX)n1	2	17,19	10,61	25,369	87,8	2,1950
	3	31,83	5,73	10,914	37,8	0,9450
	4	50,64	3,60	5,776	20,0	0,5000
	5	69,45	2,62	3,738	12,9	0,3225
	6	88,26	2,07	2,708	9,4	0,2350
	7	107,07	1,70	2,068	7,2	0,1800
	8	125,88	1,45	1,663	5,8	0,1450
	9	144,69	1,26	1,372	4,7	0,1175
	10	163,50	1,11	1,154	4,0	0,1000
Точка <а> 0,0865 МПа	11	182,30	1,00	1,000	3,5	0,0875
ПОЛИТРОПА РАСШИРЕНИЯ	№ точки	ОХ	OA/OX	[OA*r/OX)]n2	Px/mp	Px
		мм			мм	МПа
Точка <z'> 6,4152 МПа	1	13,00	1,0000	1,0000	256,6	6,4150
Точка <z>	2	17,16	0,7576	1,0000	256,6	6,4150
Промежуточные точки политропы расширения Px = Pz * (OA * r / OX )n2	3	31,81	0,4087	0,4595	117,9	2,9475
	4	50,62	0,2568	0,2558	65,6	1,6400
	5	69,43	0,1872	0,1718	44,1	1,1025
	6	88,24	0,1473	0,1270	32,6	0,8150
	7	107,05	0,1214	0,0995	25,5	0,6375
	8	125,86	0,1033	0,0812	20,8	0,5200
	9	144,67	0,0899	0,0682	17,5	0,4375
	10	163,48	0,0795	0,0584	15,0	0,3750
Точка <b> 0,327 МПа	11	182,30	0,0713	0,0509	13,1	0,3275

В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения впрыска топлива определяют положение точек r', a', a'',c', f и b' по формуле для перемещения поршня

(2.1)

где ? - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Выбор величины ? производится при проведении динамического расчета, а при построении индикаторной диаграммы предварительно принимается ? =0,274. Расчёты ординат точек r', a', a”, c', f и b' сведены в таблицу.

Таблица 13 - Характерные точки цикла

Характерные точки индикаторной диаграммы	задание	f	W	Ах, мм	Данные точки наносятся на диаграмму после построения. Далее производится скругление диаграммы.
c'	момент подачи топлива, гр. до ВМТ	38	-38	0,2639	22,3
f	момент воспламенения смеси, гр. до ВМТ	30	-30	0,1682	14,2
b'	момент открытия вып.клапана, гр. до НМТ	56	124	1,6534	140,0
r'	момент открытия вп.клапана, гр. до ВМТ	20	-20	0,0763	6,5
a'	момент закрытия вып.клапана, гр. после ВМТ	20	20	0,0763	6,5
a"	момент закрытия вп.клапана, гр. после НМТ	56	236	1,6534	140,0	Pc" =	152 мм
c"	Характеристика нарастания рабочего давления в пределах заданного угла	Кнар.	1,2	Pc" = Рс * К нар =	3,8	МПа
		u =	10	Рнар. = (Pz-Pc") / u =	0,2615	МПа/гр.

3. Тепловой баланс проектируемого двигателя

Тепловой баланс показывает, каким образом общее количество тепла, выделившееся при сгорании топлива распределяется между составными частями теплового баланса.

Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом для дизелей без наддува:

(3.1)

Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 с:

(3.2)

Теплота, передаваемая охлаждающей среде:

(3.3)

где с = 0,45 - 0,53 - коэффициент пропорциональности для четырехтактных двигателей;

i - число цилиндров;

D - диаметр цилиндра, см;

n - частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;

m = 0,6 - 0,7 - показатель степени для четырехтактных двигателей. В расчете принято m =0,67.

Теплота, унесённая отработанными газами:

(3.4)

Неучтённые потери теплоты:

(3.5)

Составляющие теплового баланса представлены в таблице и на рисунке.

Таблица 14 - Составляющие теплового баланса

Общее кол-во теплоты, введенной в двигатель с топливом	Qo = Hu * Gт / 3,6 =	444060	дж/с
Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 сек.	Qe = Ne =	135000	дж/с
Теплота, передаваемая охлаждающей среде	Qв= С * iц * D(1+2m) * nm * / (1 / a) =	149427	дж/с
Теплоемкость остаточн. газов при V=const	(mC"v)trto =	23,7471	кдж / (кмоль*гр.)
Теплоемкость воздуха при V=const	(mCv)tкto =	20,7750	кдж / (кмоль*гр.)
Теплота, унесенная с отработавшими газами	Qr= (Gт / 3,6) * [M2 * (mc"P)trto - M1 * (mcP)tкto) * tк] =	137212	ОС
Неучтенные потери тепла	Qост = Qo - (Qе + Qв + Qr) =	22421	дж/с
СОСТАВЛЯЮЩИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА, %
Наименование составляющих	Qe	%	Рек. % б/н	Рек. % с/н	соответсвие
Теплота, эквивалентная эффективной работе	135000	30,4%	29 - 42	35 - 45%	Норма
Теплота, передаваемая охлаждающей среде	149427	33,7%	15 - 35	10 - 30%	Нет соответствия ...
Теплота, унесенная с отработавшими газами	137212	30,9%	25 - 45	25 - 45%	Норма
Неучтенные потери тепла	22421	5,0%	0 - 5	0 - 5%	Нет соответствия ...
Общее количество теплоты	444060	100,0%	-	-	-

4. Внешняя скоростная характеристика двигателя

Таблица 15 - Параметры внешней скоростной характеристики

Режимы работы двигателя nx, об/мин	650	1170	1690	2210	2730	3250
Эффективная мощность Ne, Квт	Nex = (Ne * nx / nN) * [a + b * (nx / nN) - (nx / nN)2], Квт	a = 0.87	b = 1.13
	32,7	64,0	95,7	124,0	145,0	155,0
Эффективный крутящий момент Мe, нм	Mex = Nex * 30000 /(p*nx), Нм
	480	522	541	536	507	397
Среднее эффективное давление, Рех	Pex = Nex * 30 *t / (Vл * nx), МПа
	0,7245	0,7877	0,8155	0,8080	0,7649	0,6868
Средняя скорость поршня, Vп.ср., м/с	Vп.ср. = S * nx / 30000, м/с
	2,752	4,953	7,154	9,356	11,557	13,758
Среднее давление мех. потерь Рмх	Рм = 0.089 + 0.0118 * Vп.ср., мпа
	0,1145	0,1349	0,1554	0,1758	0,1962	0,2166
Среднее индикаторное давление Рix	Pix = Pex + Pмх, МПа
	0,8390	0,9226	0,9709	0,9838	0,9611	0,9034
Индикаторный крутящий момент Mix	Mix = Pix * Vл * 1000 / (p * t), Нм
	556	612	644	652	637	599
Уд. эффективный расход топлива ge, г/квт*ч	gex = geN * [1,55 - 1,55 * (nx / nN) + (nx / nN)2], г/квт*ч
	357	313	283	267	266	279
Коэффициент избытка воздуха aх	amin	ai	ai	ai	ai	a
	1,204	1,243	1,282	1,321	1,360	1,400
Часовой расход топлива Gт, кг/ч	Gтх = gex * Nex / 1000, кг/ч
	11,7	20,0	27,1	33,1	38,6	43,2
Коэфф. наполнения цилиндра hVx	pex = Nex * 30 * t / (Vл * nx)
	1,0513	1,0346	0,9988	0,9621	0,9341	0,9056
Расчетный Кприс. = Меmax/МеN	Memax =	541	MeN =	397	Kприс. =	1,36

Коэффициент приспособляемости по скоростной характеристики:

=445 / 375 = 1,19 (4.1)

Для сравнения различных методов построения скоростных характеристик и проверки правильности выполнения теплового расчета для нескольких скоростных режимов двигателя дополнительно приведем расчет изменения мощности и удельного расхода топлива на основе процентных соотношений между параметрами относительной скоростной характеристики.

Расчетные точки кривой эффективной мощности определяются по следующей эмпирической зависимости через каждые 400 об/мин.

(4.2)

где Ne и nN - номинальная эффективная мощность (кВт) и частота вращения коленчатого вала (об/мин) при номинальной мощности; Nex и nx - эффективная мощность (кВт) и частота вращения коленчатого вала (об/мин) в искомой точнее скоростной характеристики двигателя. Остальные параметры рассчитаны в таблице 15

5. Конструкторский расчет деталей и узлов двигателя

5.1 Расчет детали КШМ (ГРМ)

Форсунка

Спроектированная форсунка закрытого типа (внутренняя полость на время между впрысками топлива разобщается от камеры сгорания иглой).

В топливоподводящий штуцер вставлен щелевой фильтр, назначение которого - задерживать посторонние частицы, случайно попавшие в нагнетательную полость.

Распылитель и игла спариваются взаимной притиркой и подвергаются контрольной опресовке для проверки плотности прилегания конуса иглы к седлу распылителя и проверки пригонки диаметрального зазора между иглой и распылителем. Эти детали образуют прецизионную пару, замена одной из деталей не допускается.

Для уплотнения стыка торец корпуса форсунки и верхний торец распылителя тщательно шлифуют, а затем полируют притирочной пастой.

Давление начала подъема иглы определяется затяжкой пружины регулировочным болтом (начальное давление распыливания топлива ).

При окончании подачи топлива насосом игла садится, при этом пружина обеспечивает быструю посадку иглы на седло, что способствует получению четкой отсечки подачи топлива. Регулировочный болт позволяет регулировать затяжку пружины форсунки.

Между накидной гайкой форсунки и дном стакана головки поршня устанавливается медное кольцо, служащее для уплотнения стыка между форсункой и крышкой цилиндра.



Список использованных источников

1. Колчин А. И., Демидов В. П. Расчет автомобильных и транспортных двигателей, М.: Высшая школа, 1980

Размещено на Allbest.ru