Определение основных показателей работы двигателя. Определение основных параметров рабочего процесса двигателя

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский государственный университет транспорта

Кафедра «Тепловозы и тепловые двигатели»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине:

« Локомотивные энергетические установки»

Выполнил:                                                                Проверил:

студент группы МТ-41                                            преподаватель

                                                        

2002

Содержание:

Введение ………………………………………………………………………….

Исходные данные ………………………………………………………………..

1 Определение основных показателей  работы двигателя ……………………

2 Определение расхода топлива, воздуха и отработанных газов …………….

3 Определение основных параметров рабочего процесса двигателя …………

4 Расчет среднего индикаторного давления ……………………………………

5 Определение мощности агрегатов наддува …………………………………..

6 Построение индикаторной диаграммы ……………………………………….

7 Определение сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме двигателя …………………………………………………………...

8 Выполнение чертежа узла двигателя ………………………………………….

Список использованной литературы …………………………………………….  

Введение

Значительное место в энерговооружении нашей страны занимают двигатели внутреннего сгорания, в частности локомотивные энергетические установки. Многолетний опыт эксплуатации локомотивных энергетических установок показывает, что они должны отвечать весьма разнообразным требованиям. Силовые установки характеризуются:

-  требуемой величиной эффективной мощности при габаритных размерах и весовых показателе, приемлемых для локомотивов;

-  оптимальной надежностью;

-  высокой экономичностью по расходу топлива и смазочных материалов в широком диапазоне рабочих режимов;

-  рациональностью, технологичностью и простотой конструкции, обеспечивающей низкую стоимость и удобство изготовления, монтажа, ремонта и обслуживания в эксплуатации;

-  безотказностью пуска при минимальном расходе энергии;

-  возможностью быстрого изменения режимов работы;

-  минимальной передачей динамических сил и вибрации на раму дизеля;

-  наиболее полной автоматизации работы, исключающей аварийных режимов и обеспечивающей минимальный уход за дизелем со стороны локомотивных бригад;

-  безопасностью локомотивной бригады во время обслуживания.

При создании новых и модернизации эксплуатирующихся тепловозов дизели выбирают из числа серийно выпускающихся или подготавливаемых к серийному выпуску по таким основным показателям, как мощность, надежность, топливная экономичность, тактность, габаритные размеры, масса  и стоимость единицы производимой тепловозом работы.

Конструкция тепловозов в целом, тип и конструкция тяговых передач, тяговые характеристики во многом определяются технико-эксплуатационными показателями применяемых дизелей для оценки которых пользуются характеристиками, устанавливающих связь между основными параметрами, определяющими работу дизелей при различных режимах работы.

Характеристиками тепловозных дизелей называют зависимости показателей их работы (эффективной мощности, крутящего момента на коленчатом валу, эффективного к.п.д., удельного эффективного расхода топлива и др.) от изменения одной из основных величин, характеризующих режим работы (частота вращения коленчатого вала или мощности).

Исходные данные, которые берутся по двигателю-образцу

N_е = 1100 кВт – эффективная мощность дизеля;

D_ц = 260 мм_, S = 260 мм – диаметр цилиндров и ход поршня;

n =  16,67 с^-1  – частота вращения коленчатого вала;

i = 8 – число цилиндров;

t = 4 – тактность дизеля;

h_м = 0,85 – механический к.п.д. двигателя;

a = 1,8 – коэффициент избытка воздуха при сгорании;

j_b = 1,05 – коэффициент продувки;

l = 1/4 – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна;

e = 12,2  – степень сжатия;

р_z  = 11,0 МПа – наибольшее давление сгорания;

М_п = 32 кг – масса поршня;

М_ш = 60 кг – масса шатуна;

g = 0,03 – коэффициент остаточных газов;

t_к = 60 °С – температура воздуха перед впускными органами дизеля;

x_z = 0,8 – коэффициент выделения тепла;

1 Определение основных  показателей работы двигателя

Среднее эффективное давление, МПа, определяется по формуле

                                                  (1)

где V_h – рабочий объем цилиндра, м³, определяется по формуле

                                                     (2)

подставляя численные значения, получаем:

Среднее индикаторное давление, Мпа

                                                            (3)

                                        

Эффективный КПД

                                                         (4)

где H_u – низшая температура сгорания топлива,  H_u = 42500 кДж/кг,

    Индикаторный КПД

                                                           (5)

       Удельный индикаторный расход топлива определяется по следующему выражению:

                                                       (6)

Подставляя численные данные, получаем:

    2 Определение расхода топлива, воздуха и отработавших газов

Часовой расход топлива дизелем определяем по формуле:

В_ч = b_e×N_e.                                                      (7)

Подставляя численные данные, получаем:

В_ч = 0,218×1100 = 239,8 кг/ч.

    Количество топливо, кг, подаваемого в цилиндр за каждый цикл

                                                  (8)

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, к×моль/кг, определяется по формуле

                                              (9)

где m_в – молярная масса воздуха, m_в = 28,95.                           

    Суммарный коэффициент избытка воздуха

a_å = a×j;                                                     (10)

a_å = 1,8×1,05 = 1,89.

 Секундный расход воздуха дизелем определим по формуле:

G_в = ×a_å×L₀^’×В/3600.                                               (11)

Подставляя численные данные, получаем:

G_в = 1,89××14,354×239,8/3600 = 1,807 кг/с.

Секундный расход отработавших газов определяем по формуле:

G_г = (1+×a_å ×L₀^’)В/3600.                                           (12)

Подставляя численные значения, получаем:

G_г = (1 + 1,89×14,354)239,8/3600 = 1,874 кг/с.

Количество продуктов сгорания М₀, кмоль/кг, образующих при сгорании 1 кг топлива с теоретически необходимым количеством воздуха (a = 1)

                                            (13)

Количество воздуха М₁ и отработавших газов М₂ расходуемых при сгорании 1 кг топлива, кмоль/кг

                                               (14)

Объемные доли продуктов сгорания r₀ и избыточного воздуха r_a в отработавших газах

                                                     (15)

    Молярная масса отработавших газов, кмоль/кг

                                                   (16)

    Давление воздуха, МПа, перед впускными  органами цилиндра

                                             (17)

Суммарная степень повышения давления воздуха в агрегатах наддува

                                                  (18)

где р₀ – стандартное атмосферное давление, МПа; р₀ = 0,101 МПа;

Dр_ф, Dр_х – соответственно сопротивления холодильника наддувочного