МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКО ФЕДЕРАЦИИ

ФГОУ ВПО Орел ГАУ

ФАКУЛЬТЕТ АГРОТЕХНИКИ И ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ

Кафедра «ЭМТП и тракторы»

Расчетно-графическая работа

по дисциплине "Тракторы и автомобили"

на тему: "Расчет показателей двигателя ЯМЗ-240Б"

Выполнил: Лосев С.Г

Группа Т-363-6

Проверил: Шуруев А.В.

Орел 2008

Содержание

Задание

1. Тепловой расчет двигателя

2. Расчет и построение регуляторной характеристики

3. Кинематика КШМ

4. Динамика КШМ

1 Тепловой расчет двигателя

1.2 Параметры рабочего тела

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

где С, Н, О – массовая доля элементов в 1 кг топлива;

С=0,857; Н=0,133; О=0,01

кг

или

кмоль

Количество свежего заряда:

где - коэффициент избытка воздуха, принимаем =1,6;

кмоль

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания:

Общее количество продуктов сгорания:

кмоль

1.3. Процесс впуска

Давление на впуске можно принять равным атмосферному:

Для двигателей без наддува температуру можно принять равной атмосферной:

Плотность заряда на впуске:

где - удельная газовая постоянная Дж/(кг град).

Давление в конце впуска:

где - потери давления на впуске.

МПа

МПа

Коэффициент остаточных газов:

где 20…40^о – подогрев свежего заряда на впуске, принимаем 10⁰;

- степень сжатия, =14;

Температура в конце впуска:

К

Коэффициент наполнения цилиндра свежим зарядом:

1.4 Процесс сжатия

С учетом характерных значений показателя политропы сжатия для заданных параметров двигателя принимаем .

Давления в конце сжатия:

МПа

Температура в конце сжатия:

К

Средняя молярная теплоемкость заряда (воздуха) в конце сжатия:

кДж/кмоль

Число молей остаточных газов:

кмоль

Число молей газов в конце сжатия до сгорания:

кмоль

1.5. Процесс сгорания

Средняя молярная теплоемкость продуктов сгорания в дизеле:

кДж/кмоль

Число молей газов после сгорания:

кмоль

Расчетный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:

Принимаем коэффициент использования теплоты . Тогда количество теплоты, передаваемой газом при сгорания 1 кг топлива:

где - низшая теплота сгорания топлива, =42500 кДж/кг

кДж/кг

В дизеле с наддувом для ограничения максимального давления сгорания принимаем меньшее значение степени повышения давления, чем в дизеле без наддува: .

Температуру в конце сгорания определяем из уравнения сгорания:

Решаем уравнение относительно Т_Z и находим Т_Z=7663,28 К.

Давление в конце сгорания:

МПа

Степень предварительного расширения:

Степень последующего расширения:

1.6. Процесс расширения

Показатель политропы расширения:

Давление в конце расширения:

МПа

Температура в конце расширения:

К

Проверим правильность ранее принятой температуры остаточных газов:

К

%

Допустимое значение 0,08%. Расчет выполнен верно, так как погрешность находится в допустимых значениях.

Таблица 1-результаты теплового расчета двигателя.

1.7. Расчет индикаторных показателей

Определение величины отрезка, соответствующего рабочему объему цилиндра:

мм

Определение величины отрезка, соответствующего объему камеры сгорания:

мм

Определение величины отрезка, соответствующую степень предварительного расширения:

мм

Построение линии сжатия:

МПа

МПа

Построение линии расширения:

Среднее индикаторное давление цикла для не скругленной индикаторной диаграммы:

МПа

Действительное индикаторное давление:

где =0,92…0,95 - коэффициент полноты индикаторной диаграммы, принимаем =0,93;

МПа

Рабочий объем одного цилиндра:

л

Индикаторная мощность:

кВт

Индикаторный КПД:

где - теоретически необходимое количество воздуха, кг

- низшая теплота сгорания, МДж/кг;

- коэффициент избытка воздуха, ;

- плотность заряда на впуске, кг/м³;

- коэффициент наполнения.

кг/м³

Индикаторный удельный расход топлива:

г/кВт час

1.8. Расчет эффективных показателей

Средняя скорость поршня:

где S – ход поршня, мм;

n – частота вращения коленчатого вала, об/мин.

м/с

Среднее давление механических потерь:

МПа

Среднее эффективное давление:

МПа

Механический КПД:

Эффективный КПД:

Удельный эффективный расход топлива:

г/кВт час

Эффективная мощность:

кВт

Эффективный крутящий момент:

Н м

Часовой расход топлива:

кг/час

Определение литража двигателя:

л

Рабочий объем одного цилиндра:

л

Таблица 2 - Результаты расчета индикаторных и эффективных показателей

1.9. Построение индикаторной диаграммы

Выбор масштаба и расположение характерных точек на диаграмме:

Диаграмма строится на миллиметровой бумаги в координатах Р – V с использованием результатов теплового расчета. Масштаб рекомендуется выбирать таким образом , чтобы величина высоты диаграммы составляла 1,25…1,75 ее основания.

Определяют величину отрезка АВ, соответствующего рабочему объему цилиндра – V_h, а по величине равному ходу поршня – S в масштабе М_S:

принимаем М_S=1,5 : 1

мм

Величину отрезка ОА, соответствующую объему камеры сгорания V_C определяем по формуле:

где - степень сжатия,

мм

Величина отрезка , характеризуется степенью предварительного расширения и определяется по формуле:

где - степень предварительного расширения,

мм

На оси абсцисс откладываем в принятом масштабе полученные отрезки соответствующие им объемы.

По данным теплового расчета откладываем величины , .

Через точки и , и проводим прямые параллельные оси абсцисс. Точки a и c соединяем политропой сжатия, а точки z и b политропой расширения. Построение линии сжатия и линии расширения

Промежуточные точки кривых сжатия и расширения определяем из условия, что каждому значению V_x на оси абсцисс соответствует следующие значения:

- для политропы сжатия;

- для политропы расширения.

где , - мгновенные значения давления и объема

n₁, n₂ – показатели политропы сжатия и расширения

С учетом реальных процессов, происходящих в двигателе, расчетную диаграмму округляем. Места скругления определяем по формуле:

где - угол поворота коленчатого вала, в характерных точках;

- отношение радиуса кривошипа к шатуну, принимаем =0,272.

Полученные данные заносим в таблицу 3.

Таблица 3- положение коленчатого вала в характерных точках

Положение точки определяется из выражения:

МПа

Нарастания давления от точки до точки z составит

8,83-4,43=4,456МПа или 4,456/10=0,456МПа/град.