Розрахунок показників двигуна ЯМЗ 240Б

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

МІНІСТЕРСТВО СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА
РОСІЙСЬКО ФЕДЕРАЦІЇ
ФГТУ ВПО Орел ГАУ

ФАКУЛЬТЕТ Агротехніка і ЕНЕРГОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

Кафедра «ЕМТП і трактори»

Розрахунково-графічна робота

з дисципліни "Трактори і автомобілі"
на тему: "Розрахунок показників двигуна ЯМЗ-240Б"


Виконав: Лосєв С.Г
Група Т-363-6
Перевірив: Шуру А.В.

Орел 2008

Зміст
Завдання
1. Тепловий розрахунок двигуна
2. Розрахунок і побудова регуляторної характеристики
3. Кінематика КШМ
4. Динаміка КШМ

1 Тепловий розрахунок двигуна
1.2 Параметри робочого тіла
Теоретично необхідну кількість повітря для згоряння 1 кг палива:

де С, Н, О - масова частка елементів у 1 кг палива;
С = 0,857; Н = 0,133; Про = 0,01
кг
або
кмоль
Кількість свіжого заряду:

де - Коефіцієнт надлишку повітря, приймаємо = 1,6;
кмоль
Кількість окремих компонентів продуктів згоряння:








Загальна кількість продуктів згоряння:

кмоль
1.3. Процес впуску
Тиск на впуску можна прийняти рівним атмосферному:

Для двигунів без наддуву температуру можна прийняти рівною атмосферної:

Щільність заряду на впуску:

де - Питома газова постійна Дж / (кг град).

Тиск в кінці впуску:

де - Втрати тиску на впуску.
МПа
МПа
Коефіцієнт залишкових газів:

де 20 ... 40 о - підігрів свіжого заряду на впуску, приймаємо 10 0;
- Ступінь стиснення, = 14;

Температура в кінці впуску:

До
Коефіцієнт наповнення циліндра свіжим зарядом:


1.4 Процес стиснення
З урахуванням характерних значень показника політропи стиснення для заданих параметрів двигуна приймаємо .
Тиску в кінці стиснення:

МПа
Температура в кінці стиснення:

До
Середня молярна теплоємність заряду (повітря) в кінці стиснення:

кДж / кмоль
Число молей залишкових газів:

кмоль
Число молей газів в кінці стиснення до згоряння:

кмоль

1.5. Процес згоряння

Середня молярна теплоємність продуктів згоряння в дизелі:

кДж / кмоль
Число молей газів після згорання:

кмоль
Розрахунковий коефіцієнт молекулярного зміни робочої суміші:


Приймаються коефіцієнт використання теплоти . Тоді кількість теплоти, переданої газом при згоряння 1 кг палива:

де - Нижча теплота згоряння палива, = 42500 кДж / кг
кДж / кг
У дизелі з наддувом для обмеження максимального тиску згоряння приймаємо менше значення ступеня підвищення тиску, ніж в дизелі без наддуву: .
Температуру в кінці згоряння визначаємо з рівняння згоряння:


Вирішуємо рівняння щодо Т Z і знаходимо Т Z = 7663,28 К.
Тиск в кінці згоряння:

МПа


Ступінь попереднього розширення:


Ступінь подальшого розширення:

1.6. Процес розширення

Показник політропи розширення:


Тиск в кінці розширення:
МПа
Температура в кінці розширення:
До
Перевіримо правильність раніше прийнятої температури залишкових газів:

До
%
Допустиме значення 0,08%. Розрахунок виконаний вірно, так як похибка знаходиться в допустимих значеннях.
Таблиця 1-результати теплового розрахунку двигуна.
Тиск газів, МПа
Температура газів, К












0,1
0,115
0,091
4,43
8,886
0,29
293
836
323
870,0
1855
1160
1.7. Розрахунок індикаторних показників
Визначення величини відрізка, відповідного робочому об'єму циліндра:

мм
Визначення величини відрізка, відповідного об'єму камери згоряння:

мм
Визначення величини відрізка, відповідний ступінь попереднього розширення:

мм
Побудова лінії стиснення:

МПа
МПа
Побудова лінії розширення:



Середнє індикаторне тиск циклу для не округленій індикаторної діаграми:

МПа
Дійсне індикаторне тиск:

де = 0,92 ... 0,95 - коефіцієнт повноти індикаторної діаграми, приймаємо = 0,93;
МПа
Робочий об'єм одного циліндра:

л
Індикаторна потужність:

кВт
Індикаторний ККД:

де - Теоретично необхідна кількість повітря, кг
- Нижча теплота згоряння, МДж / кг;
- Коефіцієнт надлишку повітря, ;
- Щільність заряду на впуску, кг / м 3;
* - Коефіцієнт наповнення.


кг / м 3
Індикаторний питома витрата палива:

г / кВт год

1.8. Розрахунок ефективних показників

Середня швидкість поршня:

де S - хід поршня, мм;
n - частота обертання колінчастого валу, об / хв.
м / с
Середній тиск механічних втрат:

МПа
Середнє ефективне тиск:

МПа
Механічний ККД:


Ефективний ККД:


Питома ефективна витрата палива:

г / кВт год
Ефективна потужність:

кВт
Ефективний крутний момент:

Н м
Часовий витрата палива:

кг / год
Визначення літражу двигуна:

л
Робочий об'єм одного циліндра:

л
Таблиця 2 - Результати розрахунку індикаторних і ефективних показників
Тиск, МПа
Потужність, кВт
К.П.Д.
Питома витрата палива, г / кВт год
Крутний момент, Нм
Часовий витрата палива, кг / год












0,76
0,55
0,55
467
653,8
0,433
0,846
0,366
196,9
235,4
3118
153,4

1.9. Побудова індикаторної діаграми
Вибір масштабу і розташування характерних точок на діаграмі:
Діаграма будується на міліметрового паперу в координатах Р - V з використанням результатів теплового розрахунку. Масштаб рекомендується вибирати таким чином, щоб величина висоти діаграми становила 1,25 ... 1,75 її заснування.
Визначають величину відрізка АВ, відповідного робочому об'єму циліндра - V h, а за величиною рівному ходу поршня - S в масштабі М S:

приймаємо М S = 1,5: 1
мм
Величину відрізка ОА, відповідає об'єму камери згоряння V C визначаємо за формулою:

де - Ступінь стиснення,
мм
Величина відрізка , Характеризується ступенем попереднього розширення і визначається за формулою:

де - Ступінь попереднього розширення,
мм
На осі абсцис відкладаємо в прийнятому масштабі отримані відрізки відповідні їм обсяги.
За даними теплового розрахунку відкладаємо величини , .
Через точки і , і проводимо прямі паралельні осі абсцис. Точки a і c з'єднуємо політропи стиснення, а точки z і b політропи розширення. Побудова лінії стиснення і лінії розширення
Проміжні точки кривих стиснення і розширення визначаємо з умови, що кожному значенню V x на осі абсцис відповідає наступні значення:
- Для політропи стиснення;
- Для політропи розширення.
де , - Миттєві значення тиску і об'єму
n 1, n 2 - показники політропи стиснення і розширення
З урахуванням реальних процесів, що відбуваються в двигуні, розрахункову діаграму округляємо. Місця скруглення визначаємо за формулою:

де - Кут повороту колінчастого валу, в характерних точках;
* - Відношення радіуса кривошипа до шатуна, приймаємо = 0,272.
Отримані дані заносимо в таблицю 3.
Таблиця 3 - положення колінчастого валу в характерних точках
Позначення точок
Положення точок, град. п.к.в.

Відстань точок від ВМТ (АХ), мм

17 до ВМТ
17
4

22 після ВМТ
22
7

55 після НМТ
125
140

35 до ВМТ
35
16

14 до ВМТ
14
151

45 до НМТ
135
1174
Положення точки визначається з виразу:
МПа
Наростання тиску від точки до точки z складе
8,83-4,43 = 4,456 МПа або 4,456 / 10 = 0,456 МПа / град.
1.10. Тепловий баланс двигуна
Загальна кількість теплоти, введеної в двигун з палив:

Дж / с
Теплота, еквівалентна ефективній роботі за 1 с:
Дж / с
Теплота передана навколишньому середовищі:

де С - коефіцієнт пропорційності (С = 0,45 ... 0,53), приймаємо С = 0,53;
i - число циліндрів;
D - діаметр циліндра, см;
n - частота обертання колінчастого валу, об / хв;
m - показник ступеня (m = 0,6 ... 0,7), приймаємо m = 0,65.
Дж / с
Теплота, понесена з відпрацьованими газами:

де - Теплоємність відпрацьованих газів, = 27,786 кДж / кмоль;
- Теплоємність свіжого заряду, = 21,612 кДж / кмоль;
t Г - температура відпрацьованих газів, t Г = 577 0 С;
t 0 - температура навколишнього середовища, t 0 = 20 0 С
М 1 - кількість свіжого заряду, кмоль; 0,52
М 2 - кількість продуктів згоряння, кмоль. 0,769
Дж / с
Невраховані втрати теплоти:
Дж / с
Складові теплового балансу представлені в таблиці 4.
Таблиця 4 - Тепловий баланс двигуна
Складові теплового балансу
Q, Дж / с
q,%
Еквівалентна ефективній роботі
1810972
39
Передана охолоджуючої середовищі
106253
21
Понесена з відпрацьованими газами
653000
37
Невраховані втрати
42000
3
Загальна кількість теплоти
989719
100
\ S

2. Розрахунок і побудова регуляторної характеристики двигуна
На регуляторної характеристиці наноситься ряд кривих, що показують, як змінюються основні показники двигуна: ефективна потужність N е, крутний момент М е, число оборотів колінчатого вала n, питома g е і часовий G Т витрата палива - в залежності від швидкісного і навантажувального режимів роботи.
На осі абсцис відкладають значення частоти обертання колінчастого вала:
n н - номінальна частота обертання колінчастого вала, n н = 2200 об / хв;
n хх - максимальна частота обертання холостого ходу, вона залежить від ступеня нерівномірності роботи регулятора і визначається за формулою:

де - Для дизельних двигунів, приймаємо ;
об / хв
Поточне значення N e на характеристики визначається за формулою:

де n xi - поточне значення частоти обертання;
N exi - відповідне їй ефективна потужність;
при 2000 оборотів кВт
Аналогічно розраховуємо при інших поточних значенні частоти обертання колінчастого вала. Отримані значення заносимо в таблицю 5.
Поточне значення М е на характеристики визначається за формулою:

де N exi і n xi - поточне значення ефективної потужності і частоти обертання.
при 1900 оборотів , Н м
Аналогічно розраховуємо при інших поточних значенні частоти обертання колінчастого вала. Отримані значення заносимо в таблицю 5.
Поточне значення q e на характеристики визначається за формулою:

де g ен - питома витрата палива при n н;
n xi, g exi - поточне значення частоти обертання і ефективної витрати палива;
при 2000 об / хв г / кВт год
Аналогічно розраховуємо при інших поточних значенні частоти обертання колінчастого вала. Отримані значення заносимо в таблицю 5.
Поточне значення G T на характеристики визначається за формулою:

при 2000 об / хв кг / год
Аналогічно розраховуємо при інших поточних значенні частоти обертання колінчастого вала. Отримані значення заносимо в таблицю 5.
Часовий витрата палива G т на регуляторної характеристики росте по прямій від мінімального значення G Т.Х. відповідного роботі двигуна на режимі холостого ходу (n хх) до мінімального G т.зв. при n н. Часовий витрата палива визначається за формулою:

кг / год
Таблиця 5 - Значення параметрів регуляторної характеристики





700
724
232
23,4
173
1600
1382
537
41,6
223,2
1700
1246
611
42,23
243
1800
1584
638
53,9
226,3
1900
11864
688
66,25
230,6
За отриманими даними будуємо регуляторну характеристику.

3. Кінематика КШМ
3.1 Переміщення поршня

де R - радіус кривошипа, R = 70 мм;
- Відношення радіуса кривошипа до шатуна, = 0,272;
* кут повороту кривошипа від 0 до 360 0.
При * = 30 о мм
3.2 Швидкість поршня

де R - радіус кривошипа в метрах;
- Кутова швидкість.

при * = 30 о м / с
3.3 Прискорення поршня

де R - радіус кривошипа в метрах;
при * = 30 о
Аналогічно визначаємо інші значення і заносимо в таблицю 6.
Таблиця 6 - Результати розрахунку кінематичних параметрів КШМ

Переміщення, мм
Швидкість, м / с
Прискорення м / с 2









0
0
0
0
0
0
0
2744,28
724,48
3468
30
5,36
0,13
66,8
13,86
0,91
8,55
2376,54
362,24
2738
60
35
0,69
41
6,96
1,59
13,64
1372,14
-365,24
1020
90
70
6,8
92
12,05
-1,83
12,08
2744,28
-724,48
2041
120
105
0,69
105
13,9
1,583
10,4
-2376,54
-627,40
1749,5
150
9,38
0,43
126
12
-0,91
11,08
-2376,52
685,93
-1690,6
180
14
0
140
13,2
0,91
8,55
2744,23
692,5
2014,3
210
126
0,69
137
-6,96
1,584
-5,34
-2376,3
362,24
-2875,5
240
105
0,63
204
-12,05
-1,58
-10,41
-1372,1
-362,24
-1734
270
70
0,78
78
-13,86
-0,62
-13,23
0
-680,29
-680,8
300
350
0,69
37
-12
-1,58
-13,58
-1372,1
-362,24
1009,0
330
9,38
0,23
126
-6,93
-1,58
-8,51
-2376,5
-362,24
1749,2
360
0
0
0
0
0
0
0
0
0

4. Динаміка КШМ
Під час роботи двигуна деталі кривошипно-шатунного механізму піддаються дії сил, які представлені на малюнку 2.

Малюнок 2 Схема діючих сил в КШМ

Надмірний тиск газів на поршень:

де - Поточний тиск газів, визначається з індикаторної діаграми.
- Атмосферний тиск, МПа.
при * = 0 о МПа
Аналогічно визначаємо інші значення і заносимо в таблицю 7.
Сила тиску газів:

де D - діаметр циліндра, м.
при * = 0 о кН
Аналогічно визначаємо інші значення і заносимо в таблицю 7.
Відцентрова сила інерції від обертових мас:

де R - радіус кривошипа, м;
m S - маса, яка здійснює обертальний рух, зосереджена в точці А, (рис.2);

m К - маса колінчастого валу, m К = 2,85 кг;
m Ш - маса шатуна, m Ш = 2,37 кг.
кг
кН
Сила інерції від зворотно-поступальних мас:

де j - прискорення поршня (таблиця 6);
m j - маса, що здійснює зворотно-поступальний рух, зосереджена в точці С (Рис 2)

m П - маса поршня, m П = 1,9 кг.
кг
при * = 0 о кН
Аналогічно визначаємо інші значення і заносимо в таблицю 7.
Сумарна сила, що діє на поршень:

при * = 0 о кН
Аналогічно визначаємо інші значення і заносимо в таблицю 7.
Визначаємо нормальну силу:

де - Кут відхилення шатуна, ;
при * = 0 о кН
Аналогічно визначаємо інші значення і заносимо в таблицю 7.
Визначаємо силу, спрямовану по осі шатуна:

при * = 0 о кН
Аналогічно визначаємо інші значення і заносимо в таблицю 7.
Визначаємо радіальну силу, що діє в шатунной шийки:
кН
Аналогічно визначаємо інші значення і заносимо в таблицю 7.
Визначаємо радіальну силу, що діє в корінній шийки:
кН
Аналогічно визначаємо інші значення і заносимо в таблицю 7.
Визначаємо тангенціальну силу, спрямовану по дотичній до кола радіуса кривошипа:
кН
Аналогічно визначаємо інші значення і заносимо в таблицю 7.
Визначаємо результуючу силу, що діє в шатунной шийці колінчастого валу:
кН
Аналогічно визначаємо інші значення і заносимо в таблицю 7.

Таблиця 7 - Результати динамічного розрахунку параметрів


* МПа
МПа
*
кН
кН
*
кН
кН
*
кН

кН
кН

кН
, КН
0
0
0,11
0,01
2,201
11,01
21,45
6,37
-10,9
-63,82
11
112
25,85
30
7,82
0,11
0,01
2,201
27,65
29,85
10,5
-6,8
-61,10
105
167,76
21,7
60
13,62
0,11
0,01
2,201
42,16
43,36
0
-0,9
0
0
105,6
16,1
90
15,78
0,11
0,01
2,201
-63,87
61,66
105,3
-2,23
-71,1
-105
-177
16,2
120
13,62
0,11
0,01
2,201
-15,29
13,08
-18,2
-0,25
40,9
-70,9
-146,11
19,4
150
7,82
0,11
0,01
0,689
31,93
32,61
-0
-0,23
-71,59
0
-34,74
21,1
180
0
1,186
0,013
0,689
17,808
18,78
-40,1
-6,42
40,96
52,1
-146,69
21,37
210
-7,82
0,92
0,37
0,689
50,38
51,06
105,2
-9,2
-61,08
-120
-16,54
24,4
240
-13,62
0,10
0,6
0,689
60,44
61,12
0
-8
0
0
-105,1
24,4
270
-15,78
1,07
0,97
0,247
-63,87
64,02
125,6
-3,2
-61
93,1
0
21,5
300
-13,62
1,98
1,83
0,247
89,04
89,68
-40,5
5,5
-40,9
80
44,8
24,8
330
-7,82
10,24
3,17
0,247
24,148
24,38
0
17
115
-41
64,03
13,5
360
0
5,78
7,72
0,247
87,16
87,4
55,8
62,3
19,3
71,7
231,17
47,35
390
7,82
3,1
2,1
0,198
12,45
42,64
61,8
9
54,6
70
125,82
9,2
420
13,62
1,18
0,93
0,198
89,04
89,23
0
1,64
0
80
51,59
14,4
450
15,78
0,66
0,26
0,198
-63,87
64,06
105,2
-1,4
-21,52
78,4
105,09
17
480
13,62
0,52
0,07
0,198
-15,291
15,48
37,02
-4,5
-69,88
72,9
-84,61
20
510
7,82
0,4
0
0,106
-24,14
24,03
0
-5,9
-55,4
-24
36,39
21
540
0
-0,39
-0,17
0,106
48,92
49,02
40,94
-4,7
-14
28,2
-50,94
19,65
570
-7,82
-0,39
-0,17
0,106
31,93
32,03
-15,3
-4,4
-144,86
-120,
-91,04
19,4
600
-13,62
-0,39
-0,17
0,106
31,94
32,04
0
-2,8
0
0
22,8
18
630
-15,78
-0,39
-0,17
0,011
63,87
63,98
61,59
-0,21
-12,26
24
-151,67
15,2
660
-13,62
-0,39
-0,17
0,011
89,04
89,15
-55,7
-1,4
-26,46
17,9
-118,3
17
690
-7,82
-0,39
-0,17
0,011
24,14
24,25
153,1
-8,2
-102,4
-78,5
208
24,2
720
0
-0,39
-0,17
0,011
30,58
30,69
0
-12,6
93
0
202,31
27,55
За даним графіком будуємо діаграми сил, що діють в КШМ.


Список літератури
1. Єфімов М. А., Забєлін В. М. Методичне вказівку до виконання курсової роботи з дисципліни «Трактори і автомобілі» для студентів спеціальності «Механізація сільськогосподарського виробництва». Орел, 1988 р .
2. Єфімов М. А., Акімочкін А. В. «Курсове проектування по тракторів та автомобілів» Орел 2008.
3. Ніколаєнко А. В. Теорія, конструкція та розрахунок автотракторних двигунів. М., Колос, 1992 р .
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Транспорт | Практична робота
284.4кб. | скачати


Схожі роботи:
Розрахунок показників двигуна ЯМЗ-240Б
Розрахунок асинхронного двигуна
Тепловий розрахунок двигуна автомобіля
Розрахунок автотракторного двигуна Д-248
Розрахунок роторно-поршневого двигуна
Розрахунок автомобільного карбюраторного двигуна
Розрахунок автотракторного двигуна Д 248
Розрахунок приводу і поршневого двигуна автомобіля
Розрахунок двигуна типу 6ЧН 2634
© Усі права захищені
написати до нас