Расчет электродвигателя.
1) Параметры рабочего тела
1.1 Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг. топлива.
кг
Или
кмоля.
где µ0 - Масса 1 кмоля воздуха (µ0=28,96 кг/моль).
1.2 Количество свежего заряда.
М1=α* L0*1/µт
где µт - молекулярная масса паров топлива (для автомобильных бензинов µт=110-120 кг/моль). В связи с малым значением члена 1/µт по сравнению с αL0 для упрощения его в расчет не принимают.
М1= α* L0=0,96*0,516=0,5045 кмоля.
где α - коэффициент избытка воздуха.
1.3 Общее количество продуктов сгорания (при α<1).
М2= α* L0+Н/4+О/32+0,21L0(1-α)=0,96*0,516+0,145/4+0,21*0,516(1-0,96)=0,536 кмоля
1.4 Химический коэффициент молекулярного изменения горючей смеси
β0=М2/М1=0,536/0,5045=1,063
2) Параметры окружающей среды и остаточные газы.
2.1 Атмосферные условия
p0=0,1 МПа, Т=293 К
2.2 Давление и температура остаточных газов
pr=1,15p0=1,15*0,1=0,115 МПа, принимаем Тг=1173 К
3) Процесс впуска
3.1 Температура подогрева свежего заряда Δt=15º C
3.2 Плотность заряда на впуске.
кг/м3
Принимаем 
ώвп=100 м/с Тогда
потери на впуске в двигатель: 
МПа где β - коэффициент затухания скорости
движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра.
ξвп- коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому ее сечению.
ώвп- средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы.
3.3 Давление в конце впуска
МПа
3.4 Коэффициент остаточных газов
3.5 Температура в конце впуска
3.6 Коэффициент наполнения
4) Процесс сжатия
4.1 Показатель политропы сжатия
4.2 Давление в конце сжатия
МПа
4.3 Температура в конце сжатия
К
4.4 Средняя молярная теплоемкость заряда (воздуха) в конце сжатия
кДж/(кмоль*град)
4.5 Число молей остаточных газов
кмоля
4.6 Число молей газов в конце сжатия до сгорания
МС=М1+Мr=0,5045+0,0216=0,526
5) Процесс сгорания
5.1 Средняя молярная теплоемкость продуктов сгорания
кДж/(кмоль*град)
5.2 Число молей газов после сгорания
MZ=M2+Mr=0,536+0,0216=0,5576 моля
5.3 Расчетный коэффициент молекулярного изменения
β=МZ/MC=0,5576/0,526=1,06
5.4 Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания
кДж/кг
Принимаем
коэффициент использования теплоты 
=0,9. Тогда количество
теплоты, передаваемой газам при сгорании 1 кг топлива:
кДж
Коэффициент
характеризует ту часть низшей теплоты
сгорания топлива, которая используется на повышение внутренней энергии газа и
на совершение внутренней работы; остальная же часть –
это потери теплоты на участке cz
вследствие теплоотдачи, диссоциация продуктов сгорания и догорания части
топлива при такте расширения.
На
значение коэффициента использования теплоты влияют
конструктивные параметры, режим работы и регулировки двигателя. Чем совершеннее
процесс, тем выше . Снижение обуславливается рядом факторов: обеднение
или обогащение смеси – из-за снижения
скорости сгорания; поздний угол впрыска топлива и увеличение частоты вращения –
из-за возрастания догорания в такте расширения. Повышение степени сжатия и
выбор рациональной формы камеры сгорания с возможно меньшим отношением
поверхности к ее объему обуславливает повышение .
Значение
коэффициента использования теплоты для карбюраторных
двигателей варьирует в пределах 0,85- 0,95.
5.5 Температура в конце сгорания
- определяется из уравнения сгорания для карбюраторного двигателя (α<1)
1,059*(20,87+0,0029ТZ)ТZ=0,9(43930-3094,71)/(0,95*0,516*(1+0,0442))+847,69*21,63
Решаем уравнение относительно ТZ.
0,0031Т2Z+22,12ТZ-90135,8=0
К
5.6 Максимальное давление в конце сгорания (теоретическое)
МПа
Значения максимальной температуры и давления цикла для современных двигателей при работе с полной нагрузкой составляют:
ТZ=2400-2900 К, pZ=3,5-6 МПа
5.7 Максимальное давление в конце сгорания (действительное)
pzA=0,85*7,12=16 МПа
5.8 Степень повышения давления
6) Процесс расширения
С учетом характерных значений показателя политропы расширения для заданных параметров двигателя принимаем n2=1,28. Тогда
МПа
К
Проверим правильность ранее принятой температуры остаточных газов (Tr принято 1000 К)
К
(Допустимое значение 
=5%)
6) Индикаторные параметры рабочего цикла двигателя.
6.1 Среднее индикаторное давление цикла для нескругленной диаграммы
МПа
Принимаем коэффициент полноты индикаторной диаграммы υ=0,93
Тогда
6.2 Индикаторный КПД
6.3 Индикаторный удельный расход топлива
г/(кВт*ч)
7) Эффективные показатели двигателя
Принимаем предварительно скорость поршня Wп.ср.=10 м/с. Тогда среднее давление механических потерь
МПа
8) Мощность механических потерь
KI = 1.52
л/с 
15.5
кВт
Расчёт привода будет по крутящему моменту
9) Находим крутящий момент потерь
Ме=9550Ne/n=9550*15,5/5600=26,43 Н*м
Находим крутящий момент электродвигателя
Расчёт ведём по первой передаче
Н*м
кВт
Выбираем двигатель из стандартного ряда при этом округляем в большую сторону. Двигатель 4А280М6У3 Ne=90 кВт n=1000 об/мин.
Расчёт приводного вала.
В нашем пользовании имеется привод колёс с автомобиля BMW 535 1978 года выпуска. Поэтому мы можем рассчитать привод не из условия прочности и жесткости при кручении, а рассчитать крутящий момент который он передает от двигателя на колёса. Характеристики двигателя и передаточное отношение коробки передач редуктора заднего моста нам известны. Mkp=304 H*м
Ukop=3.4
Uмоста=3.6
Н*м
Необходимо сравнить два момента между собой по условию
Мдв<<Мобщ
107,58<<4127
Из условия видно, что данный привод в значительной степени перекрывает диапазон наших требований. По этому рассчитывать привод по условию прочности и жесткости при кручении нет необходимости.
Материал вала – сталь 30. Допускаемый угол закручивания вала принять равным Q= 0.5 град/м.
Изображаем расчетную схему вала в виде его оси с удалёнными шкивом и муфтой, в точках крепления шкива и муфты прикладываем соответствующие моменты. Направления моментов на шкиву и муфте, очевидно, должно быть противоположным. М
Мкр
Тк
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
