Тепловой расчёт и тепловой баланс дизельного двигателя без наддува

Министерство  образования и наукиРоссийской Федерации

Федеральное государственное образовательное  бюджетное учреждение

высшего профессионального образования

ТАМБОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра: Автомобильная и аграрная техника

 

                                                                   УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой

к. п. н., доцентА. О. Хренников

подпись,  инициалы,     фамилия

 

                                                                                                   “______”_______________________2013г.

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовому проекту на тему:

 

 

Тепловой расчёт и тепловой баланс дизельного двигателя без наддува .

Расчёт основных деталей двигателя.

 

Автор проекта (работы)    Квасов  А. А.Группа  СМХ-41

инициалы,     фамилия

 

Специальность  110301  Механизация сельского хозяйства

Номер, наименование

 

Обозначение курсовой работыТГТУ. КП 110301.001

 

Руководитель  проекта (работы)                                   Мелисаров В.М.

                                                                                                                 Подпись, дата                                                         инициалы, фамилия

 

Проект (работа) защищен(а)                                            Оценка _________________

 

Члены комиссии:                          

                                                             Подпись, дата                                                                          инициалы, фамилия

 

 Подпись,  дата                                                                          инициалы, фамилия

 

 

Нормоконтролер:                                                    

                                                            Подпись, дата                                                                          инициалы, фамилия

 

Тамбов 2013 г.

Министерство  образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение    высшего профессионального  обучения 

ТАМБОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра: Автомобильная и аграрная техника

                                                               УТВЕРЖДАЮ

                                                                                               Зав. кафедрой

                                                                                                  Хренников А. О.

                                                                                                                            подпись,                         инициалы,      фамилия

 

                                                                               “”      2013 г.

 

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

 

Студент Квасов А. А.                                код    ТГТУ. 110301.  группаСМХ-41   

 

1.Тема:     Тепловой расчёт и тепловой баланс дизельного двигателя без наддува.

Расчёт основных деталей двигателя.

  утверждено                               ____________________________________________

от “ _____ ” __________________ 2013 г.

2.Срок предоставления проекта  к защите “ ”2013 г.

 

  3. Исходные  данные для проектирования (научного  исследования):

Произвести  расчёт четырёхтактного дизеля, предназначенного для легкового автомобиля. Двигатель четырёхцилиндровый (i=4) с неразделёнными камерами сгорания, объёмным смесеобразованием, частотой вращения коленчатого вала при максимальной мощности n=4200 и степенью сжатия e=19,5

  4. Перечень  разделов пояснительной записки

4.1 Тепловой расчёт и тепловой баланс дизелей без наддува.

4.2Расчёт основных деталей дизеля.

 

 

 

5.Перечень  графического материала:

5.1построение индикаторной и развёрнутой индикаторной диаграмм;построение суммарных сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме двигателя; сил, действующих на коренные шейки коленчатого вала, –1 лист

5.2конструктивная проработки КШМ, МГР и корпуса двигателя

(поперечный и продольный  разрез двигателя) – 2 листа

5.3 расчёт основных  прочностных элементов двигателя-1 лист

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель  проекта (работы)                                       

                                                                                                                 Подпись, дата,                                инициалы, фамилия

 

 

 

Задание принял к исполнению                                                           

                                                                                                                  Подпись, дата,                                                                инициалы, фамилия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание.

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………..2

1.ТЕПЛОВОЙ  РАСЧЁТ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДИЗЕЛЕЯ  БЕЗ НАДДУВА…...3

ТЕПЛОВОЙ  РАСЧЁТ……………………………………………………………........3

1.1 Процесс  впуска………………………………………………….………………….6

1.2 Процесс  сжатия…………………………………………………………………….8

1.3  Процесс  сгорания…………………………………………………………………10

1.4  Процесс  расширения…………………………...…………………………………12

1.5 Индикаторные  параметры рабочего цикла………………………………………13

1.6 Эффективные  показатели двигателя………..……………………………………14

1.7 Основные параметры цилиндра и двигателя…………………………………….15

1.8 Построение  индикаторной диаграммы……...……………………………………17

 ТЕПЛОВОЙ  БАЛАНС……………………………...…………………………………21

1.9 Кинематика  расчёта дизельного двигателя………………………………………23

1.10 Динамика  расчёта дизельного двигателя………………………...……………..25

1.11 Уравновешивание…………………………..…………….………………………33

2. РАСЧЁТ  ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ………………………………..34

2.1 Расчёт  поршневой группы дизеля…………………………...……………………34

 ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………...………………………………………………………41

 СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………...……42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Данный курсовой проект содержит систематизированную методикурасчётов современных дизельных двигателей. Взаимосвязь комплексныхтепловых расчётов с кинематическими и динамическими расчётамипоказана на примере двух дизельных двигателей – без наддува и с турбонаддувом.Курсовой проект содержит два раздела: тепловой расчёт и тепловойбаланс дизельного двигателя без наддува; расчёт основных деталейдизельного двигателя.

Задачи изучения дисциплины следующие:

- ознакомиться с принципами  систематизации и классификации  автомобильных и тракторных двигателей;

- изучить теорию рабочего процесса, происходящего в поршневомдвигателе  внутреннего сгорания;

- освоить вопросы кинематики  и динамики кривошипно-шатунногомеханизма  двигателя;

- рассчитать основные детали  двигателя с целью определения  напряжений и деформаций, возникающих при работе двигателя;

- развить навыки при расчётах  и анализе качественных показателейрабочего  процесса двигателя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант № 1

Тепловой расчёт дизельного двигателя  проводится в соответствии сисходными данными, указанными в задании (табл. 1).

 

Табл.1

Тип автомобиля	Иж-27171
Тип двигателя	ВАЗ 343 Д
Тип трансмиссии	МТ
Эффективная мощность двигателя, кВт	63,5
Частота вращения коленчатого вала n,	4200
Число цилиндров i	4
Степень сжатия e	19,5
Коэффициент избытка воздуха α	1,4
Давление окружающей среды , МПа	0,1
Температура окружающей среды , К	290
Температура остаточных газов К	750
Коэффициент выделения теплоты ξ	0,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Произвести  расчёт четырёхтактного дизеля, предназначенного для легкового  автомобиля. Двигатель четырёхцилиндровый (i=4) с неразделёнными камерами сгорания, объёмным смесеобразованием, частотой вращения коленчатого вала при максимальной мощности n=4200 и степенью сжатия e=19,5

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ.

Топливо. В соответствии с ГОСТ 305–82 для рассчитываемого двигателя принимаем дизельное топливо (для работы в летних условиях марки Л и для работы в зимних условиях – марки 3). Цетановое числотоплива – не менее 45.

Средний элементарный состав и молекулярная масса дизеля:

С = 0,870; Н = 0,126; O = 0,004.

Низшая теплота сгорания топлива

Hи= 33,91C + 125,60H – 10,89(O – S) – 2,51(9H + W) =

= 33,91× 0,87 + 125,6× 0,126 – 10,89 × 0,004 – 2,51× 9 × 0,126 =

= 42,44 МДж/кг= 42 440 кДж/кг.

 

Параметры рабочего тела. Теоретически необходимое количество

воздуха для сгорания 1 кг топлива

 

=*(++)=*(++)=0,500

 

=*(+8-)=*(+8-)+14,452

       К о э ф  ф и ц и е н т и з  б ы т к а  в о з  д у х а. Уменьшение коэффициента  избытка воздуха α до возможных пределов уменьшает размеры цилиндра и, следовательно, повышает литровую мощность дизеля, но одновременно с этим значительно возрастает теплонапряжённость 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 α = 1,4…1,5. В связи с этим можно принять

α = 1,4 (табл. 2).

 

Табл. 2

Параметры	Рабочее тело-дизель
	4200
α	1,4
	0,7
	0,0725
	0,063
	0,0416
	0,55
	0,73

 

Количество свежего заряда:

при a = 1,4   
= α*Lо = 1,4 ・ 0,5 = 0,7

Количество отдельных компонентов  продуктов сгорания:

 

==0,063

α-1)*Lо=0,208*0,40*0,5=0,0416

   Общее количество продуктов  сгорания

α*Lо=0,729*1,4*0,5=0,73

Параметры окружающей среды и остаточные газы. Атмосферныеусловия:

= 0,1 МПа; = 290К.

     Давление окружающей  среды для дизелей без наддува:

== 0,1 МПа.

       Температура окружающей  среды для дизелей без наддува:

= = 302 К.

 

Температура и давление остаточных газов. Достаточно высокоезначение ε = 19,5дизеля без наддува снижает температуру и давление остаточных газов, а повышенная частота вращения коленчатого вала несколько увеличивает значения и. При наддуве температурный режим двигателя повышается и увеличивает значения и .Поэтому можно принять для дизелей без наддува

 

 

 

=1,05*=1,05*0,1=0,105 МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1 Процесс впуска.

Т е м п е р а т у  р а п о д о г р е  в а с в е ж е г о  з а р я д а. Рассчитываемый двигатель не имеет специального устройства для подогрева свежего заряда. Однако естественный подогрев заряда в дизеле без наддуваможет достигать ≈ 15…20 °С. Поэтому принимаем для дизелей без наддува ΔT = 20 °С.