РАСЧЁТ ПРОЦЕССОВ ГАЗООБМЕНА

ТРАКТОРЫ И АВТОМОБИЛИ

 

 

 

Выполнил студент 35 группы

Петряев А.Р.

Проверил преподаватель

Скобеев И.Н.

 

Смоленск 2015

Оглавление

1. РАСЧЁТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА И ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ.. 3

 

1.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЁТА.. 3

1.2 РАСЧЁТ ПРОЦЕССОВ ГАЗООБМЕНА.. 3

1.3 РАСЧЁТ ПРОЦЕССА СЖАТИЯ.. 6

1.4 РАСЧЁТ ПРОЦЕССА СГОРАНИЯ.. 6

1.4.1 Термохимический расчёт процесса сгорания. 6

1.4.2 Термодинамический расчет процесса сгорания. 8

1.5. ПРОЦЕСС РАСШИРЕНИЯ.. 10

1.6 ПРОВЕРКА РАСЧЕТОВ.. 11

1.7 ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНоЙ ДИАГРАММЫ... 12

1.8 ИНДИКАТОРНЫЕ И ЭФФЕКТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ.. 15

1.8.1. Расчёт индикаторных показателей двигателя. 15

1.8.2 Расчёт эффективных показателей двигателя. 16

2. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ ТРАКТОРА.. 28

 

2.1 РАСЧЁТ НОМИНАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ И ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО ВЕСА ТРАКТОРА 28

2.2 РАСЧЁТ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ЧИСЕЛ ТРАНСМИССИИ И КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ.. 29

2.3 ПОСТРОЕНИЕ И РАСЧЁТ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ТЯГОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ.. 33

2.4 БАЛАНС МОЩНОСТИ ТРАКТОРА.. 41

2.5 ПОСТРОЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ТЯГОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАКТОРА.. 44

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 48

 

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА: 48

 

РАСЧЁТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА И ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЁТА

 

Прототип трактора Т-30А80

 

Прототип двигателя Д-120

 

Номинальная мощность, Ne (кВт) Ne=25,5 кВт

 

Частота вращения при Ne, n (мин^-1) n=2020 мин^-1

 

Степень сжатия, e e=16,3

 

Давление окружающей среды, p_о (МПа) p_о = 0,1013 МПа = 0,1013∙10⁶ Па

 

Температура, Tо (К )Tо=18⁰С = 291К

 

РАСЧЁТ ПРОЦЕССОВ ГАЗООБМЕНА

 

Процессы газообмена включают очистку цилиндра от продуктов сгорания и наполнения цилиндра свежим зарядом.

Для расчёта рабочего цикла параметры остаточных газов (давление и температура) в конце процесса впуска в точке «r» выбирают на основании статических данных о других двигателях подобного типа.

Давление остаточных газов p_r определяется давлением среды, в которую происходит выпуск отработавших газов, зависит от числа и расположения клапанов, сопротивления выпускного тракта, фаз газораспределения, частоты вращения, нагрузки и других факторов. Для двигателей без наддува определяют р_r по эмпирической формуле:

 

p_r=р₀(1+0,55∙10^-4∙n_н) (1.1)

 

где р₀ – нормальное давление окружающей среды, МПа;

n_н – номинальная частота вращения коленчатого вала, мин^-1

 

p_r=0,1013∙10⁶(1+0,55∙10^-4∙2020)=112554,43 Па = 0,1126Мпа

 

Температура остаточных газов Т_r зависит от ряда факторов. В частности, при увеличении степени сжатия и обогащения смеси температура, снижается, а при увеличении частоты вращения возрастает. При работе на номинальном режиме величина температуры отработавших газов для дизельных двигателей изменяется в следующих пределах:

 

Т _r = 600…900 К,

 

Принимаем Т _r = 750 К,

 

Температура подогрева свежего заряда T зависит от конструкции впускного трубопровода, наличия специального устройства для подогрева, частоты вращения, надува и других факторов. При номинальном режиме работы для дизельных двигателей без наддува :

 

T = 15…20⁰

 

Принимаем T = 17⁰

 

Давление заряда в конце впуска p_а является основным фактором, определяющим количество свежего заряда, поступающего в цилиндр. Потери давления Δр по сравнению с давлением окружающей среды определяются гидравлическим сопротивлением воздушного фильтра р_ф, впускного трубопровода Δр_mp, впускного клапана р_кл , охладителем надувочного воздуха p_охл, и возможно, других устройств:

 

∆p = p_ф + p_mp+ p_кл + p_охл + … (1.2)

 

 

Сопротивление воздушного фильтра определяется по графику (рисунок 1) в зависимости от пылеёмкости:

П_ф = в · t (1.3)

φ_в - запылённость, г/м³

t - срок службы, ч.

Рисунок 1

Применяется следующая классификация запылённости:

Пониженная - φ_в < 0,0005

Малая - φ_в = 0,0005 – 0,002

Повышенная - φ_в= 0,002 – 0,01

Максимальная - φ_в =0,01 – 0,8

«Нулевая» видимость - φ_в =0,8 - 1

Величины других сопротивлений обычно соответствуют

 

p_mp = p_кл = 0,001…0,0015 МПа

Тогда:

p_а = p₀ - Δp (1.4)

 

Давление в конце впуска p_а зависит от гидравлического сопротивления впускного тракта, быстроходности двигателя и для дизельных двигателей без наддува изменяется в пределах:

 

p_а=(0,85…0,95) p₀ (1.5)

 

принимаем p_а=0,9 ·p₀

 

p_а=0,9 ·0,1126 = 0,0912 МПа

 

Коэффициент остаточных газов γ характеризует качество очистки цилиндра от продуктов сгорания и может быть определён по формуле:

 

γ= ((T₀ + T)·р_r) / (T_r(ε·p_a - p_r)) (1.6)

 

γ=((291+17) ·0,1126)/(750(16,3·0,0912-0,1126))=0,0337

 

На номинальном режиме работы величина γ находится в пределах от 0,02 до 0,05 для дизельных двигателей.

Температура в точке «а» определяется по формуле:

 

Т_a = (T₀ + T + ∙ T_r)/(1+ ) ,^. К (1.7)

 

Т_a =(291+17+0,0337∙750)/(1+0,0337)=322,4098 К

 

Определение коэффициента наполнения η_v представляет собой отношение действительного количества свежего заряда, к тому количеству, которое могло бы поместиться в рабочем объёме цилиндра при условии, что температура и давление в нём равны температуре и давлению среды на впуске. Повышению данного коэффициента способствует уменьшение гидравлических сопротивлений системы впуска. Повышение давления p_a в конце впуска, уменьшение количества остаточных газов и их давления, снижение температуры подогрева рабочей смеси. Величина η_v для четырёхтактных двигателей может быть определена по формуле:

 

η_v = ((ε∙p_a – p_r)∙Т_o) / ((ε- 1) (T₀ + T) р₀) (1.8)

 

 

η_v = ((16,3∙0,0912 – 0,1126) ∙291)/((16,3 – 1)(291 + 17) ∙0,1013=0,8376