Расчет показателей двигателя ЯМЗ-240Б

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКО ФЕДЕРАЦИИ

ФГОУ ВПО  Орел ГАУ

ФАКУЛЬТЕТ АГРОТЕХНИКИ И ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ

Кафедра «ЭМТП и тракторы»

 

 

 

 

 

 

 

Расчетно-графическая работа

по дисциплине "Тракторы и автомобили"

на тему: "Расчет показателей двигателя ЯМЗ-240Б"

 

 

 

 

 

Выполнил: Лосев С.Г

Группа Т-363-6

Проверил: Шуруев А.В.

 

 

 

 

 

Орел 2008

 

Содержание

 

Задание

1. Тепловой расчет двигателя

2. Расчет и построение регуляторной  характеристики

3. Кинематика КШМ

4. Динамика КШМ

 

1 Тепловой расчет двигателя

 

1.2 Параметры рабочего тела

 

Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

где С, Н, О – массовая доля элементов в 1 кг топлива;

С=0,857; Н=0,133; О=0,01

 

 кг

или

кмоль

 Количество свежего заряда:

где - коэффициент избытка воздуха, принимаем =1,6;

 кмоль

Количество отдельных компонентов  продуктов сгорания:

Общее количество продуктов сгорания:

 кмоль

 

1.3. Процесс впуска

 

Давление на впуске можно принять равным атмосферному:

Для двигателей без наддува температуру  можно принять равной атмосферной:

 

Плотность заряда на впуске:

 

где - удельная газовая постоянная Дж/(кг град).

Давление в конце  впуска:

где - потери давления на впуске.

 МПа

 МПа

Коэффициент остаточных газов:

 

где 20…40^о – подогрев свежего заряда на впуске, принимаем 10⁰;

- степень сжатия, =14;

Температура в конце  впуска:

 К

Коэффициент наполнения цилиндра свежим зарядом:

 

1.4 Процесс сжатия

 

С учетом характерных  значений показателя политропы сжатия для заданных параметров двигателя принимаем .

Давления в конце  сжатия:

 МПа

Температура в конце  сжатия:

 К

Средняя молярная теплоемкость заряда (воздуха) в конце сжатия:

 кДж/кмоль

Число молей остаточных газов:

 кмоль

Число молей газов  в конце сжатия до сгорания:

 кмоль

1.5. Процесс сгорания

 

Средняя молярная теплоемкость продуктов  сгорания в дизеле:

 кДж/кмоль

Число молей газов после сгорания:

 кмоль

Расчетный коэффициент молекулярного  изменения рабочей смеси:

Принимаем коэффициент использования  теплоты . Тогда количество теплоты, передаваемой газом при сгорания 1 кг топлива:

где - низшая теплота сгорания топлива, =42500 кДж/кг

 кДж/кг

В дизеле с наддувом для ограничения максимального давления сгорания принимаем меньшее значение степени повышения давления, чем в дизеле без наддува: .

Температуру в конце сгорания определяем из уравнения сгорания:

Решаем уравнение относительно Т_Z и находим Т_Z=7663,28 К.

Давление в конце  сгорания:

 МПа

 

Степень предварительного расширения:

 

 

Степень последующего расширения:

1.6. Процесс расширения

 

 Показатель политропы расширения:

 

Давление в конце расширения:

 МПа

Температура в конце расширения:

 К

Проверим правильность ранее принятой температуры остаточных газов:

 К

 

%

Допустимое значение 0,08%. Расчет выполнен верно, так как погрешность находится в допустимых значениях.

 

Таблица 1-результаты теплового  расчета двигателя.

Давление газов, МПа						Температура газов, К
0,1	0,115	0,091	4,43	8,886	0,29	293	836	323	870,0	1855	1160

 

1.7. Расчет индикаторных  показателей

 

Определение величины отрезка, соответствующего рабочему объему цилиндра:

 мм

Определение величины отрезка, соответствующего объему камеры сгорания:

 мм

Определение величины отрезка, соответствующую  степень предварительного расширения:

 мм

 

Построение линии сжатия:

 

МПа

МПа

Построение линии расширения:

 

 

Среднее индикаторное давление цикла для не скругленной индикаторной диаграммы:

 МПа

Действительное индикаторное давление:

где =0,92…0,95 - коэффициент полноты индикаторной диаграммы, принимаем =0,93;

 МПа

Рабочий объем одного цилиндра:

 л

 

Индикаторная мощность:

 

  кВт

Индикаторный КПД:

где - теоретически необходимое количество воздуха, кг

- низшая теплота сгорания, МДж/кг;

- коэффициент избытка воздуха,  ;

- плотность заряда на впуске, кг/м³;

 - коэффициент наполнения.

 кг/м³

Индикаторный удельный расход топлива:

 г/кВт час

1.8. Расчет эффективных показателей

Средняя скорость поршня:

где S – ход поршня, мм;

n – частота вращения коленчатого вала, об/мин.

 м/с

Среднее давление механических потерь:

  МПа

Среднее эффективное давление:

МПа

Механический КПД:

Эффективный КПД:

 

Удельный эффективный  расход топлива:

 г/кВт час

Эффективная мощность:

 кВт

Эффективный крутящий момент:

 Н м

 

Часовой расход топлива:

 кг/час

Определение литража  двигателя:

 

  л

Рабочий объем одного цилиндра:

л

Таблица 2 - Результаты расчета  индикаторных и эффективных показателей

Давление, МПа			Мощность, кВт		К.П.Д.			Удельный расход топлива, г/кВт ч		Крутящий момент, Нм	Часовой расход топлива, кг/ч
0,76	0,55	0,55	467	653,8	0,433	0,846	0,366	196,9	235,4	3118	153,4

 

 

1.9. Построение индикаторной диаграммы

 

Выбор масштаба и расположение характерных точек на диаграмме:

Диаграмма строится на миллиметровой бумаги в координатах Р – V с использованием результатов теплового расчета. Масштаб рекомендуется выбирать таким образом , чтобы величина высоты диаграммы составляла 1,25…1,75 ее основания.

Определяют величину отрезка АВ, соответствующего рабочему объему цилиндра – V_h, а по величине равному ходу поршня – S в масштабе М_S:

принимаем М_S=1,5 : 1

мм

Величину отрезка ОА, соответствующую  объему камеры сгорания V_C определяем по формуле:

где - степень сжатия,

 мм

Величина отрезка  , характеризуется степенью предварительного расширения и определяется по формуле:

где - степень предварительного расширения,

 мм

На оси абсцисс откладываем  в принятом масштабе полученные отрезки соответствующие им объемы.

По данным теплового  расчета откладываем величины , .

Через точки  и , и проводим прямые параллельные оси абсцисс. Точки a и c соединяем политропой сжатия, а точки z и b политропой расширения. Построение линии сжатия и линии расширения

Промежуточные точки  кривых сжатия и расширения определяем из условия, что каждому значению V_x на оси абсцисс соответствует следующие значения:

- для политропы сжатия;

- для политропы расширения.

 

где , - мгновенные значения давления и объема

n₁, n₂ – показатели политропы сжатия и расширения

С учетом реальных процессов, происходящих в двигателе, расчетную  диаграмму округляем. Места скругления определяем по формуле:

где - угол поворота коленчатого вала, в характерных точках;

   - отношение радиуса кривошипа к шатуну, принимаем =0,272.

Полученные данные заносим  в таблицу 3.

 

Таблица 3- положение коленчатого вала в характерных точках

Обозначение точек	Положение точек, град. п.к.в.		Расстояние точек от ВМТ (АХ), мм
	17 до ВМТ	17	4
	22 после ВМТ	22	7
	55 после НМТ	125	140
	35 до ВМТ	35	16
	14 до ВМТ	14	151
	45 до НМТ	135	1174

Положение точки  определяется из выражения:

МПа

Нарастания давления от точки до точки z составит