147998 (685551), страница 4
Текст из файла (страница 4)
где RВ = 0,287 кДж/кг.К; НИ = 42500 кДж/кг; L’0 = 14,35.
Эффективный КПД дизеля:
,
Индикаторный КПД тепловозных дизелей изменяется в пределах i = 0,44 - 0,51, а эффективный - е = 0,38 -0,44.
Удельный индикаторный расход топлива:
, кг/кВт.ч (55)
Удельный эффективный расход топлива:
, кг/кВт.ч (56)
Достигнутые значения gе для тепловозных дизелей: 4-х тактные – 0,2 - 0,205, а у 2-х тактных – 0,21 - 0,231 г/кВт.ч.
Литровая мощность двигателя:
, кВт/л (57)
Для тепловозных дизелей соответственно: 4-х тактные NЛ15, а 2-х тактные - 13 кВт/л.
После окончания расчета рабочего процесса и технико-экономических показателей все основные результаты следует свести в таблицу 4.
Таблица 4.
Результаты расчетов.
№ № | Наименование показателя | Обозначение | Размерность | Значение |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
1. | Эффективная мощность. | Nе | кВт | |
2. | Угловая скорость коленчатого вала. | рад/с | ||
3. | Размерность двигателя. | S/D | - | |
4. | Суммарный коэффициент избытка воздуха. | | - | |
5. | Расход воздуха. | G | кг/с | |
6. | Давление наддува. | РS | МПа | |
7. | Мощность, потребляемая компрессором. | NК | кВт | |
8. | Температура воздуха на выходе из компрессора. | Т2 | К | |
9. | То же, на входе в дизель. | ТS | К | |
10. | Потери давления воздуха. | Р’S | МПа | |
11. | Давление воздуха в начале сжатия. | Ра | МПа | |
12. | Температура воздуха в конце наполнения. | Та | К | |
13. | Масса рабочего тела в конце наполнения. | Ма | кг | |
14. | Коэффициент наполнения. | V | - | |
15. | Степень сжатия. | - | ||
16. | Показатель политропы сжатия. | n1 | - | |
17. | Давление воздуха в точке “С”. | РС | МПа | |
18. | Температура воздуха в точке “С”. | ТС | К | |
19. | Давление газов в точке “z”. | РZ | МПа | |
20. | Температура газов в точке “z”. | ТZ | К | |
21. | Давление газов в точке (В). | РВ | МПа | |
22. | Температура газов в точке (В). | ТВ | К | |
23. | Показатель политропы расширения. | n2 | - | |
24. | Температура газов перед турбиной. | Тr | К | |
25. | Мощность турбины. | NТ | кВт | |
26. | КПД турбины. | Т | - | |
27. | Среднее индикаторное давление. | Рi | МПа | |
28. | Среднее эффективное давление. | Ре | МПа | |
29. | Индикаторный КПД. | i | - | |
30. | Эффективный КПД. | е | - | |
31. | Цикловая подача топлива. | gц | кг/цикл | |
32. | Удельный индикаторный расход топлива. | gi | кг/цикл | |
33. | Эффективный расход топлива. | gе | кг/кВт.ч | |
34. | Литровая мощность. | Nл | кВт/л |
3. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ
Расчетные индикаторные диаграммы для четырехтактных и двухтактных двигателей представлены на рис. 3, а, б.
При расчете диаграммы на ЭВМ принимаются следующие допущения:
-
процесс наполнения происходит при постоянном давлении в цилиндре, равном Ра (см. рис.3, а, б) и заканчивается в момент закрытия впускного клапана или окна (точка “а”);
-
процесс сжатия начинается в точке “а”, заканчивается в точке “с” и происходит по политропе с постоянным показателем, равным n1. Давление в конце такта сжатия принимается равным РС;
-
процесс горения начинается при положении поршня в ВМТ (точка “с”) и заканчивается в точке “z” окончания видимого горения;
-
процесс расширения начинается в точке “z”, заканчивается в точке “в” и происходит по политропе с постоянным показателем n2;
-
процесс выпуска начинается в точке “в” и происходит при постоянном давлении, равном
.
Рекомендуется следующий алгоритм расчета индикаторной диаграммы (рис. 4).
-
В блок 1 ввести исходные данные (таблица 5). Углы а и в выбираются кратными шагу интегрирования . Величина может выбираться от 0,05 до 0,2 рад.
-
В блоках 2 - 5 рассчитываются параметры рабочего тела в цилиндре в процессе сжатия. На печать в блоке 4 выводятся угол поворота кривошипа, объем цилиндра, давление и температура рабочего тела на каждом шаге расчета.
-
В блоке 6 рассчитываются параметры рабочего тела на линии “с-z`” при постоянном объеме VС.
-
В блоках 7 - 10 рассчитываются параметры рабочего тела на линии “z`-z” при постоянном давлении.
-
В блоке 11 значение текущего объема присваивается объему в начале расширения.
-
В блоке 12 - 15 рассчитывается изменение параметров рабочего тела в процессе расширения.
В пояснительной записке приводятся данные расчетов в виде распечатки и графического отображения зависимости давления и температуры рабочего тела от угла поворота, коленчатого вала.
В пояснительной записке приводятся данные расчетов в виде распечатки и графического отображения зависимости давления и температуры рабочего тела от угла поворота, коленчатого вала.
Таблица 5.
Исходные данные для расчета индикаторной диаграммы.
№№ | Наименование | Размерность | Обозначение | Величина | |
математическое | программное | ||||
1. | Газовая постоянная рабочего тела. | Дж/кг.К | RГ | 286,5 | |
2. | Показатель политропы сжатия. | - | n1 | ||
3. | Показатель политропы расширения. | - | n2 | ||
4. | Температура воздуха в конце наполнения. | К | Та | ||
5. | Масса рабочего тела в конце наполнения. | кг | Ма | ||
6. | Давление воздуха в начале сжатия. | Па | Ра | ||
7. | Объем камеры сгорания. | м3 | Vс | ||
8. | Степень повышения давления. | - | | ||
9. | Степень сжатия. | - | |||
10. | Степень предварительного расширения. | - | | ||
11. | Фаза закрытия впускного клапана. | град. (рад.) | а=4 | ( ) | |
12. | Фаза открытия выпускного клапана. | град. (рад.) | в=1 | ( ) | |
13. | Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна. | - | | 0,20,25 | |
14. | Площадь днища поршня. | м2 | Fп | ||
15. | Радиус кривошипа. | м | R | ||
16. | Шаг интегрирования. | град. (рад.) | 1020 (0,170,35) |
4. РАСЧЕТ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ В КРИВОШИПНО-ШАТУННОМ МЕХАНИЗМЕ ДИЗЕЛЯ
Определение сил и моментов, действующих в кривошипно-шатунном механизме (КШМ) двигателя, необходимо для расчета деталей на прочность, определения основных размеров подшипников, оценки уравновешенности, а также для сравнения его нагруженности с аналогичными серийно-вьшускаемыми двигателями.
Схема сил, действующих на детали КШМ двигателя приведена на рис.5. За время совершения полного рабочего цикла силы изменяются по величине и направлению в зависимости от угла поворота кривошипа коленчатого вала.