Для Казахстана

Закрыть

• 

Обождите, идет загрузка

Тепловой расчёт и тепловой баланс двигателя ЯМЗ 238

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
ЗАДАНИЕ 6
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 6
1 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 7
1.1 Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания 7
1.2 Топливо 7
1.3 Параметры рабочего тела 9
1.4 Параметры окружающей среды и остаточные газы 10
1.5 Процесс впуска 11
2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ 13
2.1 Выбор топлива, определение его теплоты сгорания 13
2.2 Определение параметров рабочего тела 13
2.3 Определение параметров окружающей среды и остаточных газов 13
2.4 Расчет параметров процесса впуска 14
2.5 Расчет параметров процесса сжатия 14
2.6 Расчет параметров процесса сгорания 15
2.7 Расчет параметров процесса расширения и выпуска 16
2.8 Определение индикаторных показателей двигателя 16
2.9 Определение основных размеров цилиндра и параметров двигателя 16
3 РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ ВНЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ 19
4 КИНЕМАТОГРАФИЧЕСКИЙ ОТЧЁТ ДВИГАТЕЛЯ 21
5 ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА 22
5.1 Силу давления газов определяют по рассчитанной и построенной индикаторной диаграмме 22
5.2 Приведение массы кривошипно-шатунного механизма 22
5.3 Силы инерции 22
5.4 Крутящие моменты на шейках колен. Вала 23
6 ДИНАМИКА КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА ДВС 27
6.1 Силы давления газов 27
7 РАСЧЕТ ДЕТАЛИ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА ДВС НА ПРИМЕРЕ ПОРШНЕВОГО КОЛЬЦА 29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 32

ВВЕДЕНИЕ
Механическую энергию, необходимую для привода в действие различных машин и выработки электрической энергии, можно получить путем использования тепловой, гидравлической, солнечной энергии и энергии ветра.
Гидравлическая энергия широко используется для получения электрической, однако ее ресурсы сравнительно ограничены. Энергия ветра и тем более солнечная намного превышают потребности человечества, но эти виды энергии пока еще трудно реализуемы. Наиболее широко используют тепловую энергию, получаемую из органического и ядерного топлива.
Большинство транспортных установок работают на жидком топливе, а некоторые на газообразном. При химических реакциях углеводородов топлива с кислородом воздуха можно легко использовать часть выделяющейся теплоты для превращения ее в механическую работу. На наземном транспорте наиболее распространены двигатели внутреннего сгорания. Эти двигатели отличаются компактностью, высокой экономичностью и долговечностью и применяются во всех отраслях народного хозяйства.

ЗАДАНИЕ
Тип двигателя - дизельный;
Номинальная мощность - Ne =185 кВт
Номинальная частота вращения - п=2600мин-1
Число цилиндров - i=8
Охлаждение - жидкостное
Прототип -ЯМЗ-238

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Технические характеристики основных рекомендуемых прототипов двигателей приведены в приложении. Все другие конкретные значения физико-химических, газо-термодинамических параметров исходных данных необходимых при расчете процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска определяются исходя из задания для проведения теплового расчета.

1 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
1.1 Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания
Тепловой расчет позволяет с достаточной степенью точности аналитическим путем определить основные параметры вновь проектируемого двигателя, а также проверить степень совершенства действительного цикла реально работающего двигателя. В связи с этим приводятся основные положения, необходимые для выбора исходных параметров, которые используются при выполнении как теплового, так и последующих расчетов двигателя.
Произвести расчет четырехтактного карбюраторного двигателя предназначенного для автомобиля. Эффективная мощность карбюраторного двигателя Nе=60 кВт при частоте вращения коленчатого вала nN=5600 мин-1.
Двигатель четырехцилиндровый, i=4 c рядным расположением. Система охлаждения жидкостная закрытого типа. Степень сжатия ε=8,5 для карбюраторного двигателя.
Выполняя тепловой расчет для четырех основных режимов двигателя, необходимо определить:

1.2 Топливо
В соответствии с заданными степенями сжатия ε=8,5 выбирается топливо.
Для двигателей с воспламенением от искры ориентировочно можно принять следующую взаимосвязь допустимой степени сжатия и необходимого октанового числа топлива:

1.3 Параметры рабочего тела
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг. топлива:

1.4 Параметры окружающей среды и остаточные газы
Давление и температура окружающей среды при работе двигателя без наддува:

1.5 Процесс впуска
С целью получения хорошего наполнения двигателя на номинальном скоростном режиме, температура подогрева свежего заряда принимается ΔTN=8°С, тогда:

2 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ
2.1 Выбор топлива, определение его теплоты сгорания
Для дизельного двигателя выбирается дизельное топливо: марки Л - при работе в летних условиях (температура окружающего воздуха 0 °С и выше), марки 3 - при работе в зимних условиях (температура окружающего воздуха до -30 °С).
Низшая теплота сгорания жидкого топлива, кДж/кг:

2.2 Определение параметров рабочего тела
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного килограмма жидкого топлива: где , кмоль возд./ кг топл.; , кмоль возд./ кг топл.
Количество свежего заряда: расчет тепло сгорание дизель двигатель
где - коэффициент избытка воздуха;
Коэффициент избытка воздуха определяет состав горючей смеси. Его значение зависит от типа смесеобразования, условий воспламенения и сгорания топлива, а также от режима работы двигателя, находится в следующих пределах дизельных - = 1.3-1,4. Принимаем = 1.3 кмоль св. зар./ кг топл.

2.4 Расчет параметров процесса впуска
Давление газов в цилиндре в конце впуска определяется по формуле, МПа:

2.6 Расчет параметров процесса сгорания
Изменение объема при сгорании рабочей смеси учитывает коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси, теплота сгорания рабочей смеси кДж/кмоль.
Тогда имеем:

3 РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ ВНЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ
Построение кривых скоростной характеристики ведется в интервале частот вращения коленчатого вала:
от nmin = 600 мин ,nх = 1000 мин значение nN = 2600 мин.
где - частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности.
Крутящий момент (Н м) и часового расхода топлива (кг/ч) определяются по формулам:

6 ДИНАМИКА КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА ДВС
Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма заключается в определении суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов и сил инерции. По этим силам рассчитывают основные детали на прочность и износ, а также определяют неравномерность крутящего момента и степень неравномерности хода двигателя. Во время работы двигателя на детали кривошипно-шатунного механизма действуют силы давления газов в цилиндре, силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс, центробежные силы, давление на поршень со стороны картера (приблизительно равное атмосферному давлению) и силы тяжести (силы тяжести в динамическом расчете обычно не учитывают).
Все действующие в двигателе силы воспринимаются полезным сопротивлением на коленчатом валу, силами трения и опорами двигателя.

6.1 Силы давления газов
Силы давления газов, действующие на площадь поршня, для упрощения динамического расчета заменяют одной силой, направленной по оси цилиндра и приложенной к оси поршневого пальца. Ее определяют для каждого момента времени угла (р) по действительной индикаторной диаграмме, снятой с двигателя, или по индикаторной диаграмме, построенной на основании теплового расчета (обычно для номинальной мощности и соответствующей ей частоты вращения коленчатого вала).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Система питания — механический ТНВД, по одной насосной секции на цилиндр, с непосредственным впрыском. Расположен в развале блока цилиндров. Впускные трубопроводы расположены в развале блока цилиндров.
Клапанный механизм OHV, клапаны расположены (по 2 на цилиндр) в головке и приводятся через коромысла и штанги от нижнего распределительного вала, находящегося над коленчатым валом и приводимого в движение через две шестерни, расположенные на переднем конце двигателя и закрытые крышкой. Штанги имеют роликовые толкатели. У коленчатого вала шатунные шейки расположены под углом 90° (ЯМЗ-238), 120° (ЯМЗ-236), что обеспечивает равномерные вспышки каждые 90° у ЯМЗ-238, но неравномерные (через 90° и 150°) у ЯМЗ-236. Шатуны смещённые. Охлаждение двигателя жидкостное.