Что такое коэффициент короткоходности двигателя

Почему при проектировании двигателей стараются увеличить их обороты и снизить коэффициент короткоходности.

Дата добавления: 2014-09-05 | Просмотров: 1011

21.3 Определение основных размеров двигателя (D и S)

Основные размеры двигателя — диаметр и ход его поршня находят используя выражение для определения эффективной мощности двигателя:

где i — число цилиндров двигателя;

Vh — рабочий объем цилиндра, в м 3 ;

t — коэффициент тактности, равный 1 в случае двухтактного двигателя и 0,5 — четырехтактного;

п — частота вращения, в мин -1 ;

рi — среднее индикаторное давление, в кПа.

Ориентировочную величину эффективной мощности Ne можно определить исходя из удельной мощности двигателя автомобиля (лекция 2) или трактора из его тягового усилия.

Из выражения (1) следует:

(2)

Следует отметить, что в карбюраторных двигателях Vh редко пре­вышает 0,7 л (у двигателя ЗИЛ-375 автомобиля Урал-375 Vh= 0,875; а у опытного ЗИЛ-378 — 1,13 л).

Исходя из величины Vh определяются S и D следующим образом.

Т.к. ,

то приняв коэффициент короткоходности к=S/D (ориентируясь на выполнение двигатели) находим S=кD и затем последовательно получаем:

, и

Как следует из таблицы, моторесурс непосредственно зависит от средней скорости поршня, которая в свою очередь зависит от коэффициента короткоходности к. Поэтому выбору величины к следует уделять самое серьезное внимание.

Снижение к=S/D на 1% позволяет повысить частоту вращении на 0,2% (при условии снижения Ст на 0,5%).

Снижение к кроме всего прочего:

— повышает жесткость коленчатого вала двигателя (снижая r и повышая перекрытие шеек коленчатого вала);

— увеличивает коэффициент наполнения цилиндров двигателя свежим зарядом (увеличивая диаметр цилиндра);

— снижает тепловые потери в охлаждающую жидкость (снижая отношение поверхности камеры сжатия к ее объему F/Vc, называемое коэффициентом компактности камеры сгорания).

Отрицательное последствие снижения к — увеличиваются длина и ширина двигателя. Сократить длину двигателя можно переходя на V-образное расположение цилиндров.

Положительные моменты снижения к объясняют наметившуюся тенденцию её снижения

Величина к современных двигателей находится в пределах:

0,7-1,2 – в автомобильных (у ЗИЛ-130 – к=0,95; ГАЗ-53 – 0,87);

1,15 – 1,40 – в тракторных (до 0,85…0,95 иногда).

Как видно, значение к у тракторных ДВС больше. Объясняется это их меньшей частотой вращения.

После определения диаметра поршня можно найти его ход S=кD, а затем и радиус кривошипа коленчатого вала r=0,5S.

Почему стараются повысить обороты:

Mk=(30* Ne)/(π*n) Следовательно, при повышении оборотов Крут.момент понижается, а мощность возрастает.

При использовании материала ссылка на сайт Конспекта.Нет обязательна! (0.037 сек.)

Источник

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ

Б3.Б.8.3 Двигатели внутреннего сгорания

Б3.В.1 Силовые агрегаты

Б3.В.9 Тракторы и автомобили

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗНИЯ

к выполнению курсовой работы

Читайте также:  Как снять при помощи лебедки двигатель

для студентов специальности

23.03.02 машины и оборудование для городского хозяйства.

23.03.03 автомобили и автомобильное хозяйство.

35.03.06 технические системы в агробизнесе.

35.03.06 технический сервис в агропромышленном комплексе.

Уфа 2015

Обсуждены и одобрены на заседании кафедры «Автомобили и машинно – тракторные комплексы» «» ноября 2015 года (протокол №).

Рекомендовано к опубликованию методической комиссией механического факультета «» ноября 2015г. (протокол №).

Составители: д.т.н., профессор Баширов Р.М.,

к.т.н., доцент Костарев К.В.

Ответственный за выпуск:

зав. кафедрой, к.т.н., Костарев К.В.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ (ПРОЕКТА)…………………………………………………………
ОФОРМЛЕНИЕ РАБОТЫ ….……………………………………
1 ВЫБОР ТИПА И ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЯ И ОБОСНОВАНИЕ ПРИНИМАЕМОГО СПОСОБА СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ………………… ……………………….
2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ……………………………..
2.1 Процесс впуска………………………………………………
2.2 Процесс сжатия……………………………………………..
2.3 Процесс сгорания……………………………………….
2.4 Процесс расширения………………………………………..
2.5 Процесс выхлопа……………………………………………
3 ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ……………………………………………………….
3.1 Построение индикаторной диаграммы……………………
3.2 Определение индикаторных показателей работы двигателя (рi, hi и gi)…………………………………..……….
3.3 Определение эффективных показателей работы двигателя……………………………………………………..…..
4 УТОЧНЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СТЕПЕНИ ФОРСИРОВАННОСТИ ДВИГАТЕЛЯ………………………….…
5 ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДВИГАТЕЛЯ………………………….
6 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА ………………..
6.1. Построение графика инерционных усилий……………….
6.2. Построение графика тангенциальных сил………………..
6.3. Расчет массы маховика……………………………………
7 СВОДНЫЕ ДАННЫЕ СПРОЕКТИРОВАННОГО ДВИГАТЕЛЯ…….…………………………………………………..
БИБЛИОГРАФИЯ………………………………………………..

ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ

РАБОТЫ

Цель курсовой работы – овладение методикой и навыками самостоятельного решения инженерных задач в области двигателей внутреннего сгорания.

Студенту выдается задание на курсовую работу по расчету двигателя трактора (автомобиля).

Курсовая работа состоит из разделов:

— выбор типа и основных параметров двигателя и обоснование принимаемой формы камеры сгорания и схемы коленчатого вала, анализ процессов смесеобразования и сгорания (для принятой камеры сгорания) с использованием индикаторной диаграммы;

— тепловой расчет двигателя;

— построение индикаторной диаграммы, удельных сил инерции и диаграммы удельных тангенциальных усилий для одного цилиндра, и суммарной удельной тангенциальной силы для всех цилиндров и определение индикаторных и эффективных показателей двигателя;

— тепловой баланс двигателя;

— изображение усилий, действующих на детали кривошипно-шатунного механизма (КШМ) при заданном его положении;

— расчет массы маховика.

ОФОРМЛЕНИЕ РАБОТЫ

Все расчеты выполняются в международной системе измерений СИ.

Курсовая работа (проект) оформляется строго соблюдая требования стандарта предприятия – СТО 0493582-003-2006 в виде пояснительной записки формата А4 с необходимыми схемами, таблицами, графиками.

Все графики строятся в одинаковом масштабе.

Графический материал выполняется карандашом на ватмане формата А1.

Приводимые в пояснительной записке схемы должны иметь порядковые номера и подрисуночные надписи. В тексте на них должны содержаться соответствующие ссылки.

Необходимые для расчетов коэффициенты должны приниматься обосновано (с соответствующими пояснениями и ссылкой на литературный источник цифрами в квадратных скобках, соответствующих нумерации списка литературы, приводимого в конце пояснительной записки).

Читайте также:  Не включается передача на холодном двигателе опель

ВЫБОР ТИПА И ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ДВИГАТЕЛЯ И ОБОСНОВАНИЕ ПРИНИМАЕМОГО

СПОСОБА СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ

Тип двигателя (дизельный или с искровым зажиганием (ДсИЗ)), число и расположение цилиндров принимаются с учетом его назначения, условий работы и технико-экономических показателей (сложность конструкции и проведения технического обслуживания, моторесурс, стоимость изготовления и ремонта, экономичность и т.д.).

Обоснование выбора приводится в пояснительной записке.

Форму коленчатого вала (расположение колен) следует определять с учетом необходимости обеспечения высокой равномерности крутящего момента и упрощения решения вопросов уравновешивания двигателя.

Принимаемые формы коленчатого вала двигателя, камеры сгорания и способ смесеобразования следует обосновать, учитывая назначение двигателя и требования к его технико-экономическим показателям и простоте конструкции.

В пояснительной записке следует дать подробный анализ процессов смесеобразования и сгорания (для принятой камеры сгорания) с использованием развернутой индикаторной диаграммы.

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ

Тепловой расчет двигателя производится с целью нахождения показателей рабочего цикла, необходимых для построения индикаторной диаграммы и определения мощностных и экономических показателей работы двигателя.

Расчет рабочего цикла производится для режима работы двигателя, соответствующего номинальной мощности и нормальным условиям окружающей среды. Необходимые для расчета двигателя значения степени сжатия, коэффициента наполнения цилиндров, показатели политроп сжатия и расширения, параметров окружающей среды, коэффициента использования тепла, а для дизеля – и степени повышения давления и давления наддува принимаются на основании лекционного материала и литературных источников.

Индикаторная диаграмма строится расчетным путем на основе вычисленных основных параметров характерных точек для процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска.

Предварительно ориентируясь на заданную мощность (Nе) и выполненные двигатели и принятый коэффициент избытка воздуха (α) назначаются приближенные значения удельного расхода топлива (ge) номинальной частоты вращения коленчатого вала (n) и коэффициента наполнения цилиндра двигателя (hv).

После этого проводится ориентирвочный расчет двигателя следующим образом. Находится ориентировочное значение цикловой подачи топлива (gц в мм 3 /цикл):

, (2.1)

где: n и i – частота вращения коленчатого вала (мин -1 ) и число цилиндров двигателя;

ge эффективный удельный расход топлива в г/(кВт∙ч) (предварительно принимается ориентируясь на выполненные двигатели);

t — коэффициент тактности двигателя (τ=1– если двухтактный и 0,5 — четырехтактный);

Ne — эффективная мощность двигателя, кВт;

Для определения объема воздуха, поступающего в цилиндр двигателя в процессе впуска Vо, необходимо предварительно вычислить его плотность на впуске (кг/м 3 ):

= , (2.2)

где: p — давление окружающей среды (или давление наддува pк дизелей с наддувом), МПа;

То— температура окружающей среды (или надувочного воздуха Тк), К;

Читайте также:  Как прогревать двигатель ауди

Rв— газовая постоянная воздуха, .

Учитывая, что для сгорания одного кг топлива требуется примерно Lo / = 14,5 кг воздуха, для вычисленной цикловой подачи находится требуемый объем воздуха (м 3 ):

Vо = , (2.3)

где: ΔV / — цикловая подача топлива, г/цикл;

α— коэффициент избытка воздуха.

Приняв коэффициент короткоходности (к) определяются ориентировочные значения диаметра (D) и хода

, (2.4)

где: к— коэффициент короткоходности;

ηv— коэффициент наполнения цилиндра свежим зарядом

Ориентируясь на эти значения, ведется уточненный тепловой расчет двигателя. Окончательные значения D и S уточняются по результатам теплового расчета двигателя.

Тепловой расчет начинается с процесса впуска.

Процесс впуска

Температура в конце процесса впуска Та в К:

, (2.6)

– подогрев свежего заряда, К;

gr – коэффициент остаточных газов;

Тr – температура статочных газов, К.

r=1000…1100 К – для ДсИЗ, и800…900 К – для дизелей).

Для двигателя с наддувом вместо То принимается Тк – температура воздуха после компрессора, К:

Тк= (2.7)

где: nk – показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре.

Для центробежных нагнетателей с охлаждаемым корпусом nk=1,4…1,8 – без охлаждаемого корпуса

nk=1,8…2,0 – с охлаждаемым корпусом.

Давление в конце впуска pа, в кПа:

где p– давление окружающей среды (или в случае наддува — давление наддува pк), кПа.

Процесс сжатия

Давление в конце сжатия pс , кПа:

Температура в конце сжатия Тс, К:

где: n1 — средний показатель политропы сжатия.

Величину n1 можно (определить, если она не задана) по эмпирической формуле профессора В.А. Петрова, как функцию от угловой скорости вращения коленчатого вала.

Процесс сгорания

Предварительно находится теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива (кмоль/кг):

, (2.11)

где: С, Н и О – содержание углерода, водорода и кислорода в топливе, кг.

Затем определяется действительное количество воздуха (кмоль/кг):

Дается обоснование выбранного значения коэффициента избытка воздуха a.

Вычисляется число молей газов после сгорания:

— при a>1: ; (2.13)

, (2.17)

где: а = 20,16 и в = 1,738×10 -3 – постоянные коэффициенты.

Для продуктов сгорания (в конце сгорания):

— при a 1 (2.18)

Мольная теплоемкость при постоянном давлении:

, (2.19)

где: mR=8,314 кДж/ (кмоль·К) – универсальная газовая постоянная.

Температура в конце сгорания Тz определяется по формулам:

— для дизеля: , (2.20)

— для ДсИЗ: . (2.21)

где: x– коэффициент использования тепла.

для ДсИЗ x=0,85. 0,95; для дизелей x=0,7…0,85;

Qн– низшая удельная теплота сгорания (у дизельных топлив QH=42500 кДж/кг, бензина QH=44000 кДж/кг);

DQ –потеря тепла из-за неполноты сгорания для случая, когда

Источник