Восьмий рядок заповнено значенням ККД силової передачі:
,де ξ – доля номінального крутного моменту, яка витрачається на обертання трансмісії на її холостому ходу: ξ = 0,05;
ηц – ККД однієї пари циліндричних шестерень: ηц = 0,99;
ηк – ККД однієї пари конічних шестерень: ηк = 0,98.
n; m - кількість послідовно працюючих зачеплень відповідно циліндричних і конічних шестерень у трансмісії трактора-прототипа при роботі на робочих передачах: n = 4; m = 1.
ηТР = (1 – 0,05) · 0,994 · 0,98 = 0,894,
Дев¢ятий рядок таблиці 1 заповнено поточними значеннями тягового ККД трактора.
Рис. 1 - Діаграма залежності кривої тягового ККД і тягового діапазону спроектованого трактора
По результатах обчислень значень тягового ККД трактора побудована діаграма рис. 1.
Вона підтверджує правильність вибору основних конструктивних параметрів трактора - інтервал між мінімальним і номінальним тяговими зусиллями охоплює зону найбільших значень тягового ККД трактора.
6 Основні параметри двигуна
Експлуатаційна потужність двигуна становить:
де ηТЯГ.Н - значення тягового ККД трактора при його роботі з номінальним тяговим зусиллям: ηТЯГ.Н = 0,5;
Приймаємо значення NE = 48 кВт. Номінальна потужності
більша від NE на 1,04…1,08. = 48 · 1,0416 = 50 кВт.Обираємо для даного трактора дизельний двигун із
колінчастого вала 1800 об/хв.7. Тепловий та динамічний розрахунок двигуна
7. 1 Тепловий розрахунок двигуна
а) Вибір типу двигуна, номінальної частоти обертання його колінчастого валу та основних вихідних параметрів для розрахунку дизеля.
Орієнтуючись на дані технічних характеристик тракторів та двигунів, за прототип вибираємо 4-ри тактний дизельний двигун типу Д-37Е з частотою обертання 1800 хв-1 Приймаємо частоту обертання n = 2000 хв-1 .
Виберемо основні вихідні параметри для виконання теплового і динамічного розрахунок дизеля.
Для вибраного двигуна вибираємо нерозділену камеру згоряння;
Ступінь стиску........................................................................................................e = 17;
Параметри навколишнього середовища: ……………Р0 = 0,1013МПа;Т0 = 293°K;
Підвищення температури заряду в процесі впуску………………….....DТ = 35°K;
Коефіцієнт надлишку повітря..........................................................................a = 1,5;
Параметри робочого тіла в кінці процесу випуску: .Рr = 0,1115МПа; Тr = 750°K;
Коефіцієнт використання теплоти в основній фазі згоряння:……………. x = 0,8;
Показник політропи: …………………...стиску....... n1 = 1,4; розширення n2 = 1,3;
Коефіцієнт короткохідності:…………………………………………. к = S/D = 1,2;
Ступінь підвищення тиску при згорянні:.......................................................λ = 2,2;
Коефіцієнт округлення індикаторної діаграми:...........................................φ = 0,95;
б
) Параметри робочого тіла в кінці процесу впускуДля автотракторних двигунів без наддуву тиск продуктів згоряння в кінці процесу впуску визначають із співвідношення:
Параметри робочого тіла в кінці процесу впуску
Тиск газів у кінці процесу впуску для безнаддувних двигунів:
де
= 2,5...4,0 – сумарний коефіцієнт, який враховує гасіння швидкості () та опір впускної системи, віднесеній до площі перерізу в клапані (ВП);
= 50...130 м/с – середня швидкість свіжого заряду в прохідному перерізі клапана;
– густина заряду при даних атмосферних умовах, кг/м3:
де
Дж/(кгК)– питома газова стала повітря;R = 8314 Дж/(кмольК)– універсальна (молярна) газова стала;
кг/кмоль – молекулярна маса повітря.Коефіцієнт залишкових газів:
Т
емпература газів у кінці процесу впуску:
Коефіцієнт наповнення:
де
=1,02...1,15 – коефіцієнт дозарядки.Параметри робочого тіла в кінці процесу стиснення
Тиск:
Температура:
Середня мольна теплоємність заряду в кінці процесу стиснення визначається за формулою:
Параметри процесу згоряння і розширення
Розраховуємо кількість повітря, теоретично необхідного для згоряння 1 кг палива:
а) у кмоль/кг:
б
) у кг/кг:
Характеристики різних типів палив для ДВЗ
| Вид палива | Елементний склад палива | Молекулярна маса парів палива пал, кг/кмоль | Густина палива при температурі 20 оС пал., кг/м3 (г/см3) | Нижча теплота згоряння палива hн,кДж/кг | |||||
| C | H | Oа | |||||||
| Дизельне паливо | 0,870 | 0,126 | 0,004 | 170 170...200 | 830 (0,830) | 42500 | |||
Перевірка:
,
де
кг/кмоль – молекулярна маса повітря.Кількість свіжого заряду повітря і палива для дизелів:
Кількість продуктів згоряння палива при повному згорянні, що реалізується у дизелів
:
К
оефіцієнт молекулярної зміни:Теоретичний:
Дійсний
Середня мольна теплоємність продуктів згоряння при повному згорянні, що реалізується у дизелів:
де R = 8,314 кДж/(кмольК) – універсальна газова стала.
Кількість теплоти, що передається газами при згорянні 1 кг палива у дизельному двигуні:
де
– втрата теплоти внаслідок неповного згорання палива.Визначення температури кінця процесу згоряння виконують на основі рівнянь згоряння для дизелів при повному згорянні
:
П
ісля підстановки у формулу числових значень всіх відомих параметрів і можна звести до квадратного:
де А, В та С – числові значення відомих величин.
Для дизелів при повному згорянні
:
Таким чином з квадратного рівняння можна визначити температуру газів в кінці процесу згорання за формулою:
,
де
– дискримінант квадратного рівняння.Фізичний сенс може мати тільки додатній корінь рівняння, бо абсолютна температура в циліндрі в кінці процесу згоряння від’ємних значень набувати не може.
Т
иск у кінці процесу згоряння для дизелів:
Для подальших розрахунків і побудови індикаторної діаграми приймаємо до уваги дійсне значення максимального тиску
.
Показники, які характеризують процес згоряння для дизелів:
ступінь попереднього розширення:
ступінь подальшого розширення:
Параметри робочого тіла у кінці процесу розширення
Тиск:
Температура:
де n2 – показник політропи розширення.
Перевірка:
Значення знаходиться у допустимих межах.
І
ндикаторні показники роботи циклуСередній індикаторний тиск робочого циклу:
Розрахункового
Дійсного:
де
– коефіцієнт округлення індикаторної діаграми.Індикаторний коефіцієнт корисної дії (ККД):
де
– густина заряду, кг/м3.Питома індикаторна витрата палива:
Е
фективні показники роботи циклуСередній ефективний тиск:
де
– середній умовний тиск механічних витрат, наближене значення якого визначається за емпіричною формулою:
де а, b і с – емпіричні коефіцієнти для визначення середнього умовного тиску механічних втрат;
– середня швидкість поршня.Механічний ККД розраховується за формулою
Ефективний ККД розраховується за формулою:
Питома ефективна витрата палива:
Годинна витрата палива на номінальному режимі:
Номінальна циклова подача палива:
де
– густина палива, г/см3. К
рутний момент двигуна:на номінальному режимі
максимальний
де К – коефіцієнт пристосування двигуна для дизелів з коректором К = 1,15...1,30
Літрова потужність двигуна:
Розрахунок основних розмірів проектованого двигуна
1 2 3 4