Тепловой и динамический расчет двигателя ВАЗ-2106 (147645)

Посмотреть архив целиком

Ульяновский автомеханический техникум








Курсовая работа

по предмету: Двигатели А.Т.Т.








Выполнил студент

3 курса гр. 538-А

Сасиков М.А.


Содержание


Введение

Исходные данные.

Процессы впуска и выпуска.

Процесс сжатия.

Процесс сгорания.

Параметры рабочего тела.

Процессы расширения и выпуска.

Построение индикаторной диаграммы.

Тепловой баланс.

Кинематический расчет КШМ.

Перемещение поршня.

Скорость поршня.

Ускорение поршня.

Динамический расчет КШМ.

Построение развернутой индикаторной диаграммы.

Расчет и построение удельной силы инерции.

Определение суммарной силы, действующей на поршень.

Расчет и построение диаграммы тангенциальной силы.

Построение суммарной тангенциальной диаграммы многоцилиндрового двигателя.

Определение крутящего момента и мощности двигателя.

Расчет маховика.

Нормальная сила.


Введение


Цели и задачи:

Целью данного курсового проекта является улучшение эксплуатационных и технических показателей вследствие применения более современных конструкционных материалов и улучшения тепловых процессов двигателя, а также повышение надёжности его работы, снижение токсичности отработанных газов и улучшение вибрационно-акустических качеств за счёт повышения уравновешенности масс кривошипно-шатунного механизма. В задачи проекта входит расчёт и определение параметров и показателей рабочего цикла, основных размеров, кинематический и динамический анализ, оценка прочности деталей, расчёт и компоновка систем, обслуживающих двигатель.

В курсовом проекте в качестве прототипа используется автомобиль ВАЗ-2106 легковой, с закрытым четырёхдверным кузовом, с передним расположением двигателя и задними ведущими колёсами, предназначен для перевозки пяти человек и багажа не более 50 кг. Автомобиль рассчитан для эксплуатации при температуре окружающей среды от минус 400 С до плюс 450 С.

На автомобиль устанавливается 4-цилиндровый карбюраторный двигатель с рядным вертикальным расположением цилиндров и верхним расположением распределительного вала рабочим объёмом 1,6 литра. Двигатель приводит в движение автомобиль и его оборудование. В таблице приведены основные показатели и параметры двигателя в сравнении с лучшими отечественными и мировыми аналогами.

Таким образом, двигатель ВАЗ 2106 значительно отстаёт от аналогов и на мой взгляд требует значительной модернизации конструкции с целью дальнейшего повышения производительности, эффективных показателей, а также уменьшения выбросов вредных веществ в окружающую среду.

Определяем эксплуатационную мощность двигателя из условия обеспечения максимальной скорости движения.



=43 м/с – максимальная скорость автомобиля

та = 1445 кг — масса автомобиля

коэффициент суммарного сопротивления дороги. Принимаю

КВ =0,2 — коэффициент обтекаемости, Н с24

F =1,7 — лобовая площадь, м2

коэффициент учета силы инерции приведенных вращающихся масс

= 1,04+0,04 ik , где ik =1 — передаточное число коробки передач

= 1,04+0,04*1=1,08

ja =0,2 — ускорение автомобиля м/с2

=0,85 — КПД трансмиссии.


=47,6 кВт.


Определяем эффективную мощность:

кВт.


Тепловой расчёт и тепловой баланс карбюраторного двигателя


Произвести расчет четырехтактного карбюраторного двигателя, предназначенного для легкового автомобиля. Эффективная мощность двигателя Nе = 56 кВт при частоте вращения коленчатого вала п = 5400 об/мин. Двигатель четырехцилиндровый, i = 4 с рядным расположением. Система охлаждения жидкостная закрытого типа. Степень сжатия ε = 8,5.


Тепловой расчет

Средний элементарный состав и молекулярная масса топлива

С =0,855; Н =0,145 и mт = 115 кг/кмоль.

Низшая теплота сгорания топлива

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

кмоль возд/кг топл.;

= кг возд/кг топл.

Коэффициент избытка воздуха. Стремление получить двигатель достаточно экономичный и с меньшей токсичностью продуктов сгорания, которая достигается при α ≈ 0,95 - 0,98, позволяет принять α = 0,96 на основных режимах, а на режиме минимальной частоты вращения α = 0,86.

Количество горючей смеси


М1= αL0 + l/mт;


M1 = 0,96 0,516+1/115= 0,5041 кмоль гор. см/кг топл.

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К=0,5 и принятых скоростных режимах:

при п = 900 об/мин

кмоль СО2/кг топл;

кмоль СО/кг топл;

кмоль Н2О/кг топл;

кмоль Н2/кг топл;

кмоль N2/кг топл;

при п = 3000, 5400 и 6000 об/мин

кмоль СО2/кг топл;

кмоль СО/кг топл;

кмоль Н2О/кг топл;

кмоль Н2/кг топл;

кмоль N2/кг топл;

Общее количество продуктов сгорания


;


М2 = 0,0655 + 0,0057+0,0696 + 0,0029 + 0,3923 = 0,5360 кмоль пр. сг/кг топл.

Проверка: М2 = 0,855/12 + 0,145/2 + 0,792 ∙ 0,96 ∙ 0,516 = 0,5360 кмоль пр. сг/кг топл.


Параметры окружающей среды и остаточные газы


Давление и температура окруж. среды при работе двигателей без наддува рk0=0,1 МПа и Тk0=293 К.

Температура остаточных газов. При постоянном значении степени сжатия ε = 8,5 температура остаточных газов практически линейно возрастает с увеличением скоростного режима при α = const, но уменьшается при обогащении смеси. Учитывая, что при п = 900 об/мин α = 0,86, а на остальных режимах α = 0,96, принимается:


Тr

1060

МПа


Давление остаточных газов рr за счет расширения фаз газораспределения и снижения сопротивлений при конструктивном оформлении выпускного тракта рассчитываемого двигателя можно получить на. номинальном скоростном режиме

prN = 1,18р0 = 1,18 0,1 =0,118 МПа.

Тогда

Aр = (prNp0·1.035) 108/( ) = (0,118-0,1·1,035) 108/(54002 • 0,1) = 0,4973;

Рr = р0 (1,035 + Aр· 10-8n2) = 0,1 (1,035+ 0,4973 10-8n2) = 0,1035 + 0,4973·10-9n2.

Отсюда получим:


pr

0,1170

МПа


Процесс впуска


;

.

Далее получим:


Т

7,99

°С


Плотность заряда на впуске


,

где RB = 287 Дж/кг град — удельная газовая постоянная для воздуха.

Потери давления на впуске. В соответствии со скоростным режимом двигателя (n = 5400 об/мин) и при условии качественной обработки внутренней поверхности впускной системы можно принять β2 + ξвп = 2,8 и ωвп = 95 м/с. Тогда

Аn = ωвп /nN = 95/5400= 0,01759;


.


Отсюда получим:

pα= 2,8 • 0.017592 • 54002 • 1,189 ×10-6/2 = 0,015 МПа;

Давление в конце впуска


рα= p0 — ∆pα,


рα

0,085

МПа


Коэффициент остаточных газов. При определении γr для двигателя без наддува принимается коэффициент очистки φоч = 1, а коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме φдоз = 1,10, что вполне возможно получить при подборе угла опаздывания закрытия впускного клапана в пределах 30—60°. При этом на минимальном скоростном режиме (п = 900 об/мин) возможен обратный выброс в пределах 5%, т. е. φдоз = 0,95. На остальных режимах значения φдоз можно получить, приняв линейную зависимость φдоз от скоростного режима. Тогда



;

Температура в конце впуска:



К;

Коэффициент наполнения:


.


Процесс сжатия. Средний показатель адиабаты сжатия k1при ε =8,5 и рассчитанных значениях Та определяется по графику, а средний показатель политропы сжатия n1 принимается несколько меньше k1. При выборе n1 учитывается, что с уменьшением частоты вращения теплоотдача от газов в стенки цилиндра увеличивается, а n1 уменьшается по сравнению с k1 более значительно:


k1

1,3772

Tα

336

К

n1

1,377


Давление в конце сжатия



МПа;

Температура в конце сжатия



К;

Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия:

а) свежей смеси (воздуха):


,


где


tc

479,88

°С

21,87

кДж/(кмоль · град);


б) остаточных газов

- определяется методом экстраполяции;

α = 0,96 и tc =480 °С

кДж/(кмоль • град);

в) рабочей смеси


кДж/(кмоль • град);


Процесс сгорания


Коэффициент молекулярного изменения горючей и рабочей смеси


μ0=0,5360/0,5041=1,0633;

μ=(1,0633+0,04902)/(1+0,04902)=1,06034;

Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания топлива:


Случайные файлы

Файл
133068.rtf
158227.rtf
14930-1.rtf
178772.rtf
STOC_SUD.DOC




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.