Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
Курсовой проект
«Тепловой расчёт и конструирование поршня двигателя внутреннего сгорания» по дисциплине «Рабочие процессы, конструкция и основы расчёта энергетических установок и транспортно-технологического оборудования»
Факультет: МТФ
Группа: ТА-602
Вариант: 14
Выполнил: студент
Принял:
Новосибирск
2008
СОДЕРЖАНИЕ
Исходные данные ……………………………………………………………………………………………………………………………. 3
Расчёт характеристик рабочего тела …………………………………………………..………………………………………….. 4
Расчёт процессов газообмена ………………………………………………………....………………………………… 6
Расчёт процесса сжатия ………………………………………………………………….….………………………………. 8
Расчёт процесса сгорания ………………………………………………………………………..…………………………………….. 9
Расчёт процесса расширения ……………………………………………………….…………….………………………………….. 11
Определение индикаторных показателей двигателя …………………….…………….………………………………. 12
Механические потери и эффективные показатели двигателя ………………………………………………………. 13
Определение размеров цилиндра ………………………………………………………………………………………………… 14
Индикаторная диаграмма ………………..…………………………………………………………….................................. 16
Чертёж поршня ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 19
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Эффективная мощность: Ne = 53 КВт
Частота вращения: n = 5300 об/мин
Степень сжатия: ε = 9.3
Коэффициент избытка воздуха: α = 0,92
Температура окружающей среды: Т0 = 294 К
Тип двигателя: двигатель с искровым зажиганием (ДсИЗ), 4-тактный: τ = 4
Тип системы охлаждения: жидкостная
Тип топливной системы: карбюраторная
Число клапанов на цилиндр: 2
Тип камеры сгорания: шатровая
Число и расположение цилиндров: i = 4, однорядное
Вид топлива: бензин
Атмосферное давление воздуха на входе в двигатель: Р0 = 0.1 МПа
Давление остаточных газов: Рr = 0.115 МПа
Температура остаточных газов: Тr = 840 К
Подогрев свежего заряда на впуске: ΔТ = 10°
Суммарный фактор сопротивления впускного тракта: (β2 + ξ) = 3 (β - коэффициент затухания скорости; ξ - коэффициент сопротивления впускной системы, учитывающий потери давления на местных сопротивлениях и потери давления на трение)
Средняя за процесс впуска скорость смеси в наименьшем сечении впускного тракта: ω = 80 м/с
= 1
Коэффициент дозарядки: 
=
1.04
Газовая постоянная для воздуха: R= 287 Дж/(кг · К)
gC = 0.855
gH = 0.145
μт = 115 кг/кмоль
Нниз = 44 МДж/кг
РАСЧЁТ ХАРАКТЕРИСТИК РАБОЧЕГО ТЕЛА
Количество свежей смеси
Количество воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания топлива:
Действительное количество воздуха, участвующего в сгорании:
Количество свежей смеси М1 , поступающей в цилиндр:
Состав и количество продуктов сгорания
Состав и количество продуктов сгорания:
Суммарное количество продуктов сгорания:
Молярные или объемные доли компонентов продуктов сгорания
Проверка:
Теоретический коэффициент молярного изменения рабочей смеси
Для ДсИЗ: μ0 =1.01…1.12
РАСЧЁТ ПРОЦЕССОВ ГАЗООБМЕНА
Условия на впуске
Плотность заряда на впуске:
Давление свежего заряда в конце такта впуска
Давление свежего заряда в конце впуска:
Проверка
правильности определения величины: 
(0.8…0.9)
Коэффициент остаточных газов
Коэффициент остаточных газов:
Рекомендуемое значение: γr= 0.04…0.1
Температура конца впуска
Температура заряда в конце впуска:
Рекомендуемое значение: Ta= 310…360 K
Коэффициент наполнения
Коэффициент наполнения:
Рекомендуемое значение: ηV = 0.75…0.9
РАСЧЁТ ПРОЦЕССА СЖАТИЯ
Средний показатель политропы:
Параметры рабочего тела в конце сжатия:
Рекомендуемые значения: Рс =1.4…2,6 МПа, Тс = 650…850 К
РАСЧЁТ ПРОЦЕССА СГОРАНИЯ
Определение теплоты сгорания рабочей смеси
Потери теплоты:
Теплота сгорания рабочей смеси:
Определение температуры и давления конца процесса видимого сгорании
Действительный коэффициент молярного изменения рабочей смеси:
Коэффициент использования теплоты на участке видимого сгорания: ξz = 0.8
, 
, 
,
, 
Значение внутренней энергии отработавших газов:
Для
воздуха:
Uz
7.6
 |
7.3
 |
4.1
 |
1500 2400 2500 t °C
Задаемся: tz = 2400 °C
, 
, 
,
, 
tz + 273=2400 +
273 = 2637 K
Степень повышения давления:
Рекомендуемые расчетные значения параметров процесса: λ = 3.2…4.2 ,
Pz = 4.5…8 МПа, Tz = 2500…2850 К
Действительное значение максимального давления:
РАСЧЁТ ПРОЦЕССА РАСШИРЕНИЯ
Средние значения показателя политропы расширения:
Параметры рабочего тела в конце процесса расширения:
Рекомендуемые значения параметров конца процесса расширения для ДсИЗ:
Рв = 0.35…0.5 МПа, Тв = 1200…1500 К
Проверка правильности выбора параметров остаточных газов
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДИКАТОРНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ
Расчетное и действительное среднее индикаторное давление
Расчетное среднее индикаторное давление:
Расчетное действительное среднее индикаторное давление:
Рекомендуемые
значения действительного среднего индикаторного давления: 
Индикаторный КПД и удельный индикаторный расход топлива
Индикаторный КПД:
Удельный индикаторный расход топлива:
Рекомендуемые значения:
ηi = 0.28…0.38 , 
МЕХАНИЧЕСКИЕ (ВНУТРЕННИЕ) ПОТЕРИ И ЭФФЕКТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ
Среднее давление механических потерь
a = 0.034 МПа, b = 0.0113 МПа с/м, сп = 12 м/с
Среднее эффективное давление и механический КПД
Среднее эффективное давление:
Механический КПД:
Рекомендуемые
значения на номинальном режиме: 
, ηм =
0.7…0.9
Эффективный КПД и удельный эффективный расход топлива
Эффективный КПД:
Удельный эффективный расход топлива:
Рекомендуемые
значения на номинальном режиме: ηe = 0.23…0.28,
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ЦИЛИНДРА
Рабочий объем двигателя
Рабочий объем одного цилиндра:
Размеры цилиндра
Коэффициент короткоходности двигателя Кк = 0.95
Диаметр цилиндра:
Ход поршня:
Средняя скорость поршня
Уточнение рабочего объема двигателя и его мощности
Эффективный крутящий момент и литровая мощность
Эффективный крутящий момент:
Литровая мощность:
Рекомендуемые значения литровой мощности: 
ИНДИКАТОРНАЯ ДИАГРАММА
Масштаб
Масштабы давления тр = 0.04МПа/мм, и хода поршня тs = 0.5 мм/мм
Координатные оси и характерные линии
Линия абсолютного давления окружающей среды на расстоянии ОК от оси абсцисс:
Линия на расстояние ОА от начала координат, определяющее положение поршня в ВМТ:
Ход поршня AB:
Точка В, определяет положение поршня в НМТ.
Характерные точки индикаторной диаграммы
Построение политроп сжатия и расширения
Для процесса сжатия:
Для процесса расширения:165
Результаты расчета политропы сжатия и расширения
|
№ п/п |
Sx , мм, хода |
|
|
Сжатие |
Расширение |
||||
|
|
Px , МПа |
|
|
Px , МПа |
|
||||
|
1 |
0 |
0 |
9,3 |
22,25 |
2,05 |
51,3 |
20,09 |
7,33 |
183,3 |
|
2 |
8 |
16 |
4,73 |
8,68 |
0,8 |
20,0 |
8,10 |
2,95 |
73,7 |
|
3 |
15 |
30 |
3,31 |
5,27 |
0,49 |
12,2 |
4,99 |
1,80 |
45,5 |
|
4 |
22 |
44 |
2,54 |
3,66 |
0,34 |
8,4 |
3,50 |
1,26 |
32,0 |
|
5 |
30 |
60 |
2,01 |
2,64 |
0,24 |
6,1 |
2,56 |
0,93 |
23,3 |
|
6 |
38 |
76 |
1,66 |
2,00 |
0,19 |
4,8 |
1,98 |
0,72 |
18,1 |
|
7 |
45 |
90 |
1,44 |
1,67 |
0,15 |
3,8 |
1,64 |
0,60 |
14,9 |
|
8 |
53 |
106 |
1,26 |
1,37 |
0,13 |
3,2 |
1,36 |
0,50 |
12,4 |
|
9 |
60 |
120 |
1,13 |
1,18 |
0,11 |
2,7 |
1,17 |
0,43 |
10,7 |
|
10 |
69 |
138 |
1,00 |
1,00 |
0,09 |
2,3 |
1,00 |
0,36 |
9,1 |
Рекомендуемые конструктивные размеры поршня карбюраторных двигателей
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
, мм, диагр.
, мм