Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
10Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Департамент научно-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ политики и образования
федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«ЧЕЛЯБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
АГРОИНЖЕНЕРНАЯ АКАДЕМИЯ»
Кафедра «Тракторы и автомобили»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по УР __________ К.А. Сазонов
«____» __________ 2013
Методические указания
к курсовой работе
по дисциплине «Тракторы и автомобили»
Часть 1
«Автотракторные двигатели»
Челябинск 2013
Методические указания к выполнению курсовой работы по разделу «Конструкция, основы теории и расчета автотракторных двигателей» предназначены для студентов инженерных специальностей 110301 «Механизация сельского хозяйства ……
В них даны рекомендации к изучению конструкции автотракторных двигателей, изложена методика расчета рабочих процессов и динамики кривошипно-шатунного механизма в ДВС.
Содержание курсовой работы соответствует типовой программе курса «Тракторы и автомобили» [1]. Курсовая работа выполняется по индивидуальным заданиям, оформляется по стандарту предприятия [8] и имеет целью закрепление знаний студентов по разделу ДВС.
СОСТАВИТЕЛИ
Суркин В.И. – доктор технических наук, профессор (ЧГАА)
Малышев А.Ф. – кандидат технических наук, доцент (ЧГАА)
Русанов М.А. – кандидат технических наук, доцент (ЧГАА)
Суркин В.И. – докт. техн. наук, профессор,
зав. кафедрой «Тракторы и автомобили»
Печатается по решению редакционно-издательского совета ЧГАА
Челябинская государственная агроинженерная академия, 2013
ВВЕДЕНИЕ
Курсовое проектирование имеет своей целью углубление и закрепление знаний по конструкции и основам теории тракторов и автомобилей. Оно способствует развитию навыков расчета и анализа их эксплуатационных качеств, что имеет первостепенное значение для обеспечения в практической эксплуатации наиболее эффективной, экономичной, надежной, безопасной и наименее токсичной работы машинно-тракторных агрегатов.
Курсовая работа является единой, но выполняется в два этапа.
Часть первая - «Автотракторные двигатели» - выполняется одновременно с изучением конструкции, основ теории и расчета ДВС.
Часть вторая – «Тракторы» выполняется в процессе изучения курса «Конструкция, основы теории и расчета трактора и автомобиля».
Курсовая работа должна быть выполнена и сдана на проверку за две недели до начала сессии.
Курсовая работа выполняется студентом по индивидуальному заданию в соответствии с шифром зачетной книжки и требованиями стандарта предприятия СТП ЧГАА. 2-2011 на курсовые работы.
Отчетным документом курсовой работы является пояснитель ная записка.
Пояснительная записка должна быть аккуратно выполнена на бумаге размером 210x297 мм (формат А4) черными чернилами, акку ратным почерком, или машинописным текстом и должен иметь сквоз ную нумерацию. Номер страницы проставляется в правом верхнем углу (см. стандарт СТП ЧГАА по оформлению курсовых и выпускных квалификационных работ).
Содержание пояснительной записки делится на разделы, под разделы и пункты. Каждый раздел начинают с новой страницы. Пунк ты текста записывают с абзаца. Разделы имеют порядковые номера, обозначаемые арабскими цифрами с точкой. Номер подраздела со стоит из номера раздела и номера подраздела.
Расчетно-пояснительная записка имеет следующую структуру:
1) титульный лист;
2) исходные данные к расчету;
3) содержание (оглавление);
4) введение;
5) основная часть;
6) список литературы;
7) приложения.
Форма титульного листа дана в приложении 1.
Исходные данные к заданию на курсовую работу должны быть приведены на отдельном листе по форме, указанной в приложе нии 2. Здесь же желательно привести основные показатели техни ческой характеристики двигателя-прототипа.
Прототип трактора и двигателя, и числовые значения зада ваемых параметров указаны в приложениях 3 и 4.
Вариант задания определяется по двум последним цифрам
номера зачетной книжки. В каждом варианте задания: первая строка -
оптимальная сила тяги в килоньютонах (Ркр); вторая строка – скорость
трактора (Vд), (м/с), при оптимальной силе тяги; третья строка – величина
отбора мощности двигателя на ВОМ в процентах от номинальной
мощности двигателя (α).
Энергетические, динамические и экономические показатели трактора в значительной степени определяются параметрами установленного на нем двигателя, важнейшим из которых является номинальная эффективная мощность.
Номинальная мощность двигателя расходуется на создание тя говой мощности трактора и на привод различных механизмов че рез вал отбора мощности (ВОМ).
Мощность двигателя, затрачиваемая на создание тяговой мощ ности трактора, движущегося с постоянной скоростью по горизонтальной поверхности, определяется по зависимости:
, кВт (1.1)
где Ркр сила тяги, кН; Vд скорость трактора, м/с (эти параметры указываются в задании);
тяг тяговый к.п.д. трактора, учитывающий потери мощности в трансмиссии, затраты мощности на качение трактора и затраты мощности на буксование движителя.
Тяговый к.п.д. зависит от типа и конструктивного исполнения трансмиссии, движителя и почвенного фона. Его величина определяется большей частью опытным путем. Значения тягового к.п.д. при работе трактора с оптимальной силой тяги приведены в табл. 1.1.
|
Почвенный фон |
Тип движителя |
||
|
колесный 4х2 |
колесный 4х4 |
гусеничный |
|
|
Стерня |
0,60 - 0,65 |
0,66 - 0,70 |
0,70 - 0,78 |
|
Вспаханное поле |
0,50 - 0,55 |
0,56 - 0,60 |
0,65 - 0,70 |
Номинальная мощность двигателя с учетом отбора мощности на ВОМ рассчитывается по формуле:
, кВт (1.2)
где - величина отбора мощности на ВОМ, % (указана в задании).
Номинальная мощность двигателя и его оценочные параметры зависят от качества проектирования, изготовления и от согласованности в работе механизмов и систем. Определяющее влияние на выходные показатели двигателя оказывают режимы его работы и степень совершенства рабочего процесса.
Крутящий момент двигателя определяется по зависимости
(1.3)
Качество рабочего процесса в ДВС оценивается индикаторными показателями, позволяющими учесть потери, которые имеют место при преобразовании тепловой энергии сгоревшего топлива в механическую энергию.
Полученная в ДВС механическая энергия расходуется на выполнение полезной работы и на преодоление механических потерь, связанных с преодолением сил трения и с затратами энергии на привод вспомогательных механизмов и газообмен.
Среднее за цикл индикаторное давление газов на поршень определяется по зависимости вида:
(1.4)
где среднее эффективное давление, МПа;
условное среднее давление механических потерь, МПа.
Среднее эффективное давление, находят по формуле:
, МПа (1.5)
где е – номинальная мощность двигателя, кВт (формула 1.2);
тактность двигателя;
i число цилиндров;
n частота вращения коленчатого вала, об/мин;
Vh рабочий объем одного цилиндра, л.
Среднее давление механических потерь при номинальном тепловом состоянии двигателя определяют по эмпирическим формулам вида:
МПа (1.6)
где Сп средняя скорость поршня, м/с, определяется по формуле:
, (1.7)
где S ход поршня, м;
a, b эмпирические коэффициенты (для различных типов двигателей приведены в табл.1.2).
Механический кпд равен
. (1.8)
|
Тип двигателя |
Коэффициент |
|
|
а |
b |
|
|
Карбюраторный |
||
|
S/D>1 |
0,049 |
0,0152 |
|
S/D<1 |
0,039 |
0,0113 |
|
Дизель 4-тактный с неразделенными камерами сгорания |
0,103 |
0,0118 |
|
Дизель 4-тактный с разделенными камерами сгорания |
0,103 |
0,0135 |
ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ
Индикаторной диаграммой называется графическое изображение зависимости давлений газа в цилиндре двигателя от объема (координаты Р-V), хода поршня (координаты «РS») или от угла поворота коленчатого вала (координаты «Р- »).
Для построения индикаторной диаграммы выполняется тепловой расчет двигателя и определяются показатели, характеризующие процессы впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска.
В приближенных расчетах абсолютное давление газов в процессе впуска принимают неизменным, зависящим от гидравлического сопротивления впускного тракта, степени подогрева заряда и количества газов, оставшихся в цилиндре после выпуска.
Давление газов в конце впуска зависит от гидравлического сопротивления впускного такта, степени подогрева на впуске, количества газов, оставшихся в цилиндре в конце впуска, и других факторов.
Давление в конце впуска для двигателей без наддува определяют:
, МПа (2.1)
где - потери давления во впускной магистрали, МПа. ро = 0,1 МПа.
С целью лучшего наполнения цилиндров двигателя свежим зарядом необходимо эти потери свести к минимуму.
Для 4-тактных двигателей указанные потери можно ориентировочно подсчитать по эмпирической формуле:
ра = (0,03...0,18) ро или ра = 0,055∙ 10-4 n, МПа, (2.2)
где n - частота вращения коленчатого вала, об/мин.
Давление в конце впуска для двигателей с наддувом определяют по зависимости:
ра = рк рак, МПа, (2.3)
где рк - давление наддува, МПа (принимается по заданию) или определяется по формуле:
рк = (1,4...2,0) ро, МПа. (2.4)
Потери давления на впуске после компрессора равны:
рак = (0,04...0,1)рк, МПа. (2.5)
Конечную температуру впуска Та для 4-тактного двигателя можно определить для двигателей без наддува по выражению:
, К, (2.6) а для двигателей с наддувом
, К, (2.7)
где t - подогрев свежего заряда во впускном трубопроводе (может быть принят по табл. 2.1) .
, (2.8)
где nк - показатель политропы сжатия воздуха в компрессоре (для центробежных компрессоров nк = 1.4...2,0).
Степень заполнения цилиндра свежим зарядом характеризуется коэф-фициентом наполнения v, который представляет собой отношение количества свежего заряда, поступившего в цилиндр при работе двигателя, к тому количеству заряда, которое мог бы заполнить этот цилиндр при температуре и давлении окружающей среды.
Для двигателей без наддува
; (2.9)
для двигателей с наддувом
. (2.10)
Значения основных параметров процесса впуска современных ДВС представлены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Основные параметры процесса впуска
|
Тип ДВС |
ра, МПа |
рк, МПа |
Та, К |
v |
Δt, оС |
|
Дизель без наддува |
0.085…0,09 |
- |
310…350 |
0,8…0,94 |
20…40 |
|
Дизель с турбонаддувом |
(0,9...0,96) рк |
0,15…0,25 |
310…400 |
0,8…0,97 |
0…10 |
|
Бензиновый карбюраторный |
0,07... 0,08 |
- |
320…380 |
0,75…0,85 |
-5…+25 |
|
Бензиновый с впрыском |
0,07…0,08 |
- |
320…380 |
0,8…0,96 |
-5…+25 |
Определение давления и температуры в конце такта сжатия проводят с рядом допущений, а именно: в период сжатия отсутствуют утечки газа через неплотности в клапанах и поршневых кольцах, в газе не протекает никаких химических реакций и испарений топлива, теплоемкость газа не меняется, сжатие начинается с НМТ и заканчивается в ВМТ, показатель политропы сжатия применяется постоянным. Тогда, используя уравнение политропического процесса, нетрудно определить давление рс и температуру Тс газа в конце такта сжатия
, МПа;
,
где ε –степень сжатия;
n1 - показатель политропы сжатия.
Ориентировочно показатель политропы сжатия можно определить по эмпирическим зависимостям:
для карбюраторных двигателей
n1 = 1,41-110/n
для дизелей
n1 = 1,41-110/n - 0,02
Значения основных параметров процесса сжатия представлены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 - Основные параметры процесса сжатия
|
Тип ДВС |
рс, МПа |
Тс, К |
n1 |
ε |
|
Дизель без наддува |
3...5.5 |
750... 900 |
1,38. ..1,42 |
15. ..22 |
|
Дизель с турбонаддувом |
6. ..8 |
950... 1200 |
1,35. ..1,38 |
12. ..15 |
|
Бензиновый карбюраторный |
0,5. ..2,0 |
400. ..700 |
1,34. ..1,39 |
6. ..9 |
|
Бензиновый с впрыском |
1,0. ..2,5 |
400... 800 |
1,34. ..1,39 |
8. ..11 |
При анализе и расчете процесса сгорания необходимо различать сгорание в бензиновом и дизельном двигателях.
Уравнение сгорания (баланс тепла) для карбюраторного двигателя
, (2.13)
где Qс - количество тепла в газе в конце сжатия (до начала сгорания), кДж;
Qсг - количество тепла, выделившегося при сгорании топлива и переданного сжатому газу, кДж; Qz - ко личество тепла в газе после сгорания топлива, кДж.
Для дизельного двигателя
Qс + Qсг = Qz +Qz'-z , (2.14)
где - количество тепла, затраченного на работу расши рения газов при движении поршня от ВМТ до расчетного конца сгорания, кДж.
Температура газов в конце сгорания Тz определяется по уравнениям сгорания, выраженным через параметры состоя ния газов [2]:
для бензинового двигателя при <1
; (2.15)
для дизельного двигателя
(2.16)
Значение Тz также можно выбрать из таблицы 2.4, учиты вая, что дизелям с наддувом соответствуют большие значения температуры.
Давление газов в конце сгорания Рг ориентировочно определяется по эмпирическим выражениям
для дизельных двигателей
, МПа (2.17)
для бензиновых двигателей
, МПа (2.18)
где , - коэффициент молекулярного изменения ( = 1,01... 1,05);
р = Рr/Рс - степень повышения давления, пока зывающая увеличение давления газов в цилиндре ДВС в про цессе сгорания.
Величину р подсчитать теоретически довольно сложно, поэтому ее значение принимают ориентировочно в зависимо сти от способа смесеобразования:
Таблица 2.3 - Зависимость р от способа смесеобразования
|
Тип ДВС |
р |
|
Дизель с предкамерным или вихрекамерным смесеобразованием |
1,2…1,4 |
|
Дизель с пленочным/объемно-пленочным смесеобразованием |
1,4…1,8 |
|
Дизель с объемным смесеобразованием |
1,6…2,5 |
|
Бензиновые двигатели |
3,0…4,0 |
|
Газовые двигатели |
3,0…5,0 |
Подобрав значения Тz и р рассчитывают значения рz по выражениям (2.16) или (2.17) в зависимости от типа заданного двигателя.
Параметры процесса сгорания представлены в таблице 2.4.
Таблица 2.4 - Основные параметры процесса сгорания современных ДВС
|
Тип ДВС |
рz, МПа |
Тz, К |
р |
|
Дизель без наддува |
5…10 |
1800…2200 |
1,4… 2,5 |
|
Дизель с турбонаддувом |
6…12 |
2000…2300 |
1,4…2,5 |
|
Бензиновый карбюраторный |
3,5…6,5 |
2000…2500 |
3...4 |
|
Бензиновый с впрыском |
3,5…7,5 |
2400…3100 |
3...4 |
При теоретических расчетах этот процесс описывается политропой расширения с постоянным показате лем n2. Тогда давление и температура газов в конце расшире ния определяются по выражениям
для бензинового двигателя
, МПа (2.19)
, К ; (2.20)
для дизеля
МПа (2.21)
К, (2.22)
где n2 - показатель политроны расширения, который имеет тот же физический смысл, что и показатель политропы сжа тия, и ориентировочно определяется по выражениям
для карбюраторных двигателей n2 = 1,21 + 130/n;
для дизелей n2 = 1,21 + 130/n - 0,02;
- степень последующего расширения (изменение объема га зов в цилиндре от начала до конца расширения или от конца расчетного сгорания до НМТ) подсчитывается по формуле
(2.23)
где - степень предварительного расширения (изменение объема газов от начала до конца расчетного периода сгорания или от ВМТ до конца расчетного сгорания) рассчитывается по формуле
(2.24)
Параметры процесса расширения приведены в таблице 2.5.
Таблица 2.5 - Основные параметры процесса расширения современных ДВС
|
Тип ДВС |
рв, МПа |
Тв, К |
n2 |
|
|
Дизель без наддува |
0,2…0,5 |
1000…1200 |
1,18…1,28 |
1,2…1,4 |
|
Дизель с турбонаддувом |
0,2…0,5 |
1000…1200 |
1,18…1,28 |
1,2…1,4 |
|
Бензиновый карбюраторный |
0,35…0,6 |
1200…1700 |
1,23…1,3 |
- |
|
Бензиновый с впрыском |
0,35…0,6 |
1200…1700 |
1,23…1,3 |
- |
2.5 Процесс выпуска
Давление остаточных газов в цилиндре в конце выпуска зависит от конструктивных, эксплуатационных и других факторов и может быть ориентировочно определено по формуле:
, МПа (2.25)
где ро - давление окружающей среды; рг - избыточное давление в цилиндре за счет гидравлического сопротивления выпускных трубопроводов, глушителя, газовой турбины (при наличии турбонаддува).
В целях лучшей очистки цилиндров от остаточных газов необходимо стремиться, чтобы это давление было как можно меньше.
При расчете давления остаточных газов пр;инимают:
Для двигателей без наддува рг = (1,05...1,25) ро;
Для двигателей с турбонаддувом рг = (0,75…0,95)рк, где рк - давление наддува после компрессора.
Для автотракторных двигателей рк = ( 1,4...2,0)ро. „
Температура газов Тг в конце выпуска также принимают ориентировочно: для дизелей 700...900 К, для карбюраторных двигателей 900…1100 К.
Качество очистки цилиндров от остаточных газов в конце выпуска характеризуется коэффициентом остаточных газов , который представляет собой отношение количества оставшихся в цилиндре газов к свежепоступившему заряду.
Для двигателей без наддува
; (2.26)
Для двигателей с наддувом
, (2.27)
где То - температура окружающей среды, К; То = 298 К;
Тк - температура воздуха после компрессора (см. такт впуска), К;
- степень сжатия;
Т - температура подогрева во впускном трубопроводе.
При расчетах значение параметров процесса выпуска принимают в соответствии с таблицей 2.6.
Таблица 2.6 - Параметры процесса выпуска
|
Тип ДВС |
рr, МПа |
Тr, К |
Т |
r |
|
Дизели без наддува |
0,105. ..0,125 |
600... 900 |
20... 40 |
0,03... 0,06 |
|
Дизели с турбонаддувом |
(0,75... 0,95) Рк |
700... 950 |
0...10 |
0,02... 0,05 |
|
Бензиновые карбюраторные |
0,102. ..0,120 |
900... 1000 |
-5. ..+25 |
0,04... 0,08 |
|
Бензиновые с впрыском |
0,102. ..0,120 |
900... 1000 |
-5... +25 |
0,02... 0,05 |
Полученные в результате расчетов, значения параметров рабочего цикла двигателя заносятся в таблицу 2.7 для построения индикаторной диаграммы.
Таблица 2.7 Результаты расчета параметров рабочего цикла
|
ра, МПа |
Та, К |
рс, МПа |
Тс, К |
рz, МПа |
Тz, К |
рв, МПа |
Тв., К |
рr, МПа |
Тr, К |
Sс, м |
Sа, м |
Sz, м |
Индикаторная диаграмма ДВС (рис.1) строится с использованием данных расчета процессов рабочего цикла двигателя. При построении диаграммы необходимо выбрать масштаб с таким расчетом, чтобы получить высоту равной 1,2... 1,7 ее основания.
Рис.1 Индикаторная диаграмма дизельного двигателя
Рис. 1 Индикаторная диаграмма дизельного двигателя
В начале построения на оси абсцисс (основание диаграммы) в масштабе откладывается отрезок Sа = Sс + S,
где S – рабочий ход поршня (от ВМТ до НМТ).
Отрезок Sс, соответствующий объему камеры сжатия (Vс), определяется по выражению Sс = S / - 1.
Отрезок S соответствует рабочему объему Vh цилиндра, а по величине равен ходу поршня. Отметить точки, соответствующие положению поршня в ВМТ, точки А, В, НМТ.
По оси ординат (высота диаграммы) откладывается давление в масштабе 0,1 МПа в миллиметре.
На линии ВМТ наносятся точки давлений рг, рс, рz.
На линии НМТ наносятся точки давлений ра, рв.
Для дизельного двигателя необходимо еще нанести координаты точки, соответствующей концу расчетного процесса сгорания. Ордината этой точки будет равна рz, а абсцисса определяется по выражению
Sz = Sс , мм. (2.28)
Построение линии сжатия и расширения газов можно проводить в такой последовательности. Произвольно между ВМТ и НМТ выбирается не менее 3 объемов или отрезков хода поршня Vх1, Vх2, Vх3 (или Sх1, Sх2, Sх3).
И подсчитывается давление газов
На линии сжатия
На линии расширения
Все построенные точки плавно соединяются между собой.
Затем производится скругление переходов (при каждом изменении давления на стыках расчетных тактов), учитываемое при расчетах коэффициентом полноты диаграммы .
Для карбюраторных двигателей скругление в конце сгорания (точка Z) проводится по ординате рz = 0,85 Рz mах.
2.7 Определение среднего индикаторного давления
по индикаторной диаграмме
Среднее теоретическое индикаторное давление р'i представляет собой высоту прямоугольника, равного площади индикаторной диаграммы в масштабе давления
МПа (2.31)
где Fi- площадь теоретической индикаторной диаграммы, мм2, ограниченная линиями ВМТ, НМТ, сжатия и расширения, может быть определена с помощью планиметра, методом интегрирования, либо другим способом; S - длина индикаторной диаграммы (ход поршня), мм (расстояние между линиями ВМТ, НМТ);
p - масштаб давления, выбранный при построении индикаторной диаграммы, МПа / мм.
Действительное индикаторное давление
рi = рi΄ ∙ φп , МПа, (2.32)
где п - коэффициент неполноты площади индикаторной диаграммы; учитывает отклонение действительного процесса от теоретического (скругление при резком изменении давлений, для карбюраторных двигателей п =0,94.. .0,97; для дизелей п = 0,92.. .0,95);
р = рr - ра - среднее давление насосных потерь в процессе впуска и выпуска для двигателей без наддува.
После определения рi по индикаторной диаграмме сравнивают его с ранее подсчитанным (формула 1.4) и определяют расхождение в процентах.
Среднее эффективное давление ре равно
ре = рi – рмп,
где рмп определено по формуле 1.6.
Тогда подсчитайте мощность по зависимости и сравните с заданной. Расхождение должно быть не более 10…15%, если больше следует пересчитать процессы.
3.1. Силы, действующие в КШМ при заданном угле поворота кривошипа φ
Кривошипно-шатунный механизм при работе двигателя нагружают два вида сил: силы от давления газов в цилиндре и силы инерции (рис. 2).
Рис.2 Схема разложения сил в кривошипно-шатунном механизме
Сила от давления газов на поршень Рг всегда направлена по оси цилиндра и её принимают приложенной к центру поршневого пальца. Зная величину давления газов в цилиндре, можно определить эту силу по выражению
Рr = (рц - ро) Fп ·106, Н (3.1)
где рц - текущее значение давления газов в цилиндре, взятое по индикаторной диаграмме, МПа;
ро - давление газов в картере, условно принятое равным давлению окружающей среды, ро = 0,1 МПа;
Fп - площадь поршня, м2 (Fп = ·D2 /4);
D - диаметр цилиндра, м.
Для определения рц при различных углах поворота кривошипа коленвала необходимо под индикаторной диаграммой построить полуокружность с диаметром, равным ходу поршня S (рис.1). Затем от ее центра точки О отложить в сторону НМТ поправку Ф.Брикса 00, рассчитанную по формуле
00 = R· к /2, м
где R = S/2 - радиус кривошипа, м;
к = R/L- конструктивный параметр КШМ;
L - длина шатуна, м;
и разделить полуокружность на части через 30о п.к.в.
Физический смысл поправки Ф.Брикса заключается в том, что она учитывает несколько большие перемещения поршня при повороте кривошипа от 0 до 90о п.к.в., при котором поршень проходит больше половины своего полного хода S = R(1+к /2) по сравнению с перемещением при повороте от 90 до 180о п.к.в.
Из полученного центра 0 проводят лучи через 30опараллельно первым. Из полученных новых точек проводят вертикально вверх лучи до пересечения с линиями индикаторной диаграммы. Проекции полученных точек на ось давления будут соответствовать искомому давлению газов в цилиндре при соответствующих углах поворота кривошипа, которые заносят в таблицу3.1.
Силы инерции подразделяются на силы инерции от возвратно-поступательно движущихся масс и силы от вращающихся масс.
Данные силы инерции создают вибрацию двигателя в плоскости оси цилиндра и плоскости кривошипа. В многоцилиндровых двигателях эти силы образуют моменты, также вызывающие вибрацию двигателя. Для снижения вибрации в КШМ большинства двигателей устанавливаются механизмы для уравновешивания сил инерции первого и второго порядков, центробежных сил, а также моментов этих сил. Уравновешивающие механизмы конструктивно выполняют в виде противовесов, устанавливаемых на коленчатом валу или на дополнительных валах.
Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс всегда направлена по оси цилиндра противоположно Рг и приложена в центре поршневого пальца. Ее определяют по выражению:
Рj = - m·j = - mj R 2 (cos + к cos2), Н (3.2)
где mj - масса возвратно-движущихся частей КШМ, приведенная к центру пальца, кг;
j - ускорение поршня
mj = mпк + 0,275 mш ,
где mпк - масса поршневого комплекта в сборе, кг (см. прилож.1);
mш - масса шатуна, кг (табл.);
- угловая частота вращения коленчатого вала, рад/с, где n - частота вращения коленчатого вала, об/мин.
Для упрощения расчетов Рj считают по формуле:
Рj = mj R 2А, Н
где А - приведена в приложении 2.
Суммарная сила, действующая на поршень по оси цилиндра, считается приложенной к оси поршневого пальца и определяется алгебраическим сложением силы давления газа и силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс
P = Рг + (± Рj), Н (3.3)
Разложив по правилу параллелограмма эту силу на две составляющие по оси шатуна Рш и нормали N к стенке цилиндра получим:
Н (3.4)
N = P · tg, Н (3.5)
Первая сила Рш будет нагружать шатун и передаваться на шатунную шейку коленвала, а вторая N прижимать поршень к стенке цилиндра, вызывая износ и повышенные потери на трение.
От действия силы Рш через шатун на шатунную шейку коленчатого вала возникают радиальная сила Z, действующая по радиусу кривошипа:
Н (3.6)
и тангенциальная сила Т, направленная перпендикулярно радиусу окружности R:
Н (3.7)
Если радиальную силу Z перенести в центр О (Z) коренной шейки и приложить две взаимно уравновешенные силы Т и Т, параллельные и равные силе Т, то в результате получим пару сил Т и Т, которые приводят во вращение коленчатый вал. Момент этой пары сил называют крутящим моментом (Мк.ц) двигателя одного цилиндра:
Мк.ц = Т · R, Н·м (3.8)
Если сложить оставшиеся силы Т΄΄ и Ζ΄, то получим равнодействующую рш΄΄, равную силе рш, которую можно разложить на составляющие р΄Ν и р΄.
Силы р΄Ν и р Ν образуют пару сил, момент которой называется опрокидывающим моментом Мопр.;
Мопр.= ΝН, Н∙м. (3.9)
Максимальное значение силы Т наблюдается при = 390...4000. Для карбюраторных двигателей Тmax = 0,4рz , а для дизелей Тmax = 0,6рz.
Максимальное значение силы инерции рj определяется из формулы (3.2) при = 0, то есть когда поршень находится в ВМТ в конце такта сжатия или выпуска.
Максимальное значение сил давления газов обычно принимается для положения поршня (8…15 п.к.в.) после ВМТ.
Равнодействующая от сил инерции вращающихся масс направлена по радиусу кривошипа и приложена к центру шатунной шейки:
Pс = - mв · R · 2, Н
где mв - масса вращающихся частей КШМ, кг;
mв = mшк + mк ,
mшк = 0,725 mш, масса шатуна , отнесенная к кривошипной головке
(приводится в таблице);
mк - неуравновешенная масса кривошипа, которую можно определить по эмпирическим зависимостям: mк = (150...200)·F п - для бензиновых ДВС с диаметром центра Dц = 60-100 мм; mк = (200...400)·F п - для дизелей c
Dц = 80-120 мм; F п - площадь поршня, F п = · D2/4, м2.
Определение всех сил при заданном положении кривошипа наиболее просто проводится графо-аналитическим методом:
а) начертить в масштабе схему КШМ (Мкшм 1:1; 1:2 или др.) при заданном положении кривошипа (по заданию);
б) определить силы Рг , Рj и Рс при заданном положении кривошипа и нанести векторы этих сил на схему КШМ в выбранном масштабе на схему КШМ;
в) графически разложить векторы сил, действующих в КШМ согласно рис.;
г) по построенным векторам определить графически силы Рс, N, Рш, Т, Z;
д) рассчитать силы Рс, N, Рш, Т, Z по формулам и сравнить затем их аналитические и графические значения.
3.2 Построение графиков сил, действующих в КШМ за полный рабочий цикл четырехтактного двигателя
Текущие значения всех сил, а, следовательно, и динамику нагружения деталей КШМ, удобно анализировать по графику сил, построенным за полный рабочий цикл двигателя. Образцы таких графиков приведены на рис. 3.
Для построения необходимо рассчитать текущие значения точек через 30° поворота кривошипа и свести их в табл. 3.1.
Таблица 3.1. Расчетные значения параметров
|
Такт |
° п.к.в. |
рц, МПа |
Рг , H |
А |
Рj , Н |
P, Н |
В |
Т, Н |
Мк, Н∙м |
|
Впуск |
0 30 60 90 120 150 180 |
рц = рa |
|||||||
|
Сжатие |
210 240 270 300 330 360 |
||||||||
|
Расширение (рабочий ход) |
360 370 380 390 420 450 480 510 540 |
||||||||
|
Выпуск |
570 600 630 660 690 720 |
рц = рr |
Рис. 3. Диаграмма сил, действующих в КШМ заданного двигателя
Здесь рц - текущее значение давления газов, на единицу площади поршня, МПа . Определить из индикаторной диаграммы (рис.3) с помощью дополнительно построенной шкалы;
Рг - сила давления газов на поршень, Н, подсчитанная по формуле (3.1);
А - значение множителя (cos + к·cos2) в формуле (3.2), определяется при данном к из табл.3.2, либо подсчитывается;
Рj - сила инерции возвратно движущихся частей (Н), приведенная к центру поршневого пальца (3.2);
P - суммарная сила от давления газов и сил инерции (Н), приведенная к центру пальца (3.4);
В - значения множителя sin(φ+β)/cosβ в формуле (3.7), определяется при конкретном к из табл.3.3, либо расчетом;
Т, Мк.ц. - тангенциальная сила и момент, рассчитанные по выражениям (3.7 и 3.8).
Таблица 3.2. Значения А = (cos + cos2) при различных к
|
|
к/ знак |
0,24 |
0,25 |
0,26 |
0,27 |
0,28 |
0,29 |
0,30 |
0,31 |
к/ знак |
|
|
0 30 60 90 120 150 180 |
+ + + - - - - |
1,240 0,986 0,380 0,240 0,620 0,746 0,760 |
1,250 0,991 0,375 0,250 0,625 0,741 0,750 |
1,260 0,996 0,370 0,260 0,630 0,736 0,740 |
1,270 1,001 0,365 0,270 0,635 0,731 0,730 |
1,280 1,006 0,360 0,280 0,640 0,726 0,720 |
1,290 1,011 0,355 0,290 0,645 0,721 0,710 |
1,300 1,016 0,350 0,300 0,650 0,716 0,700 |
1,310 1,021 0,345 0,310 0,655 0,711 0,690 |
+ + + - - - - |
360 330 300 270 240 210 180 |
Таблица 3.3. Значения В = при различных к
|
|
к/ знак |
0,24 |
0,25 |
0,26 |
0,27 |
0,28 |
0,29 |
0,30 |
0,31 |
к/ знак |
|
|
0 30 60 90 120 150 180 |
+ + + + + + + |
0 0,605 0,972 1 0,760 0,395 0 |
0 0,609 0,976 1 0,756 0,391 0 |
0 0,613 0,981 1 0,751 0,387 0 |
0 0,618 0,985 1 0,747 0,382 0 |
0 0,622 0,990 1 0,742 0,378 0 |
0 0,627 0,995 1 0,737 0,373 0 |
0 0,631 0,999 1 0,733 0,369 0 |
0 0,636 1,004 1 0,728 0,364 0 |
- - - - - - - |
360 330 300 270 240 210 180 |
После заполнения таблицы 3.1. строятся графики сил в координатах «P- ». Шкалы сил по оси ординат для рr, рj, рсум строятся через равные промежутки. Шкала должна несколько превысить максимальное значение рг в положительном направлении и максимальное значение рj в отрицательном направлении. Шкала абсцисс строится в интервале от 0 до 720 градусов угла п.к.в. с интервалом в 30 градусов.
Построение рr начинается с расчетных точек « r » при 0° и 720°, «а» при 180°, «с » и «z » при 360°, «b» при 540°. Если диаграмма строится для дизельного двигателя, то необходимо еще определить координаты и нанести расчетную точку «z», соответствующую концу расчетного периода сгорания. Ордината этой точки будет равна ординате промежуточной точке «z», а абсцисса определяется из диаграммы путем проектирования этой точки на вспомогательную полуокружность и определения по ней угла поворота кривошипа, соответствующего концу расчетного периода сгорания. Затем по данным табл. 3.1 наносятся промежуточные точки и соединяются плавной линией. Построение рj производится по расчетным точкам табл. 3.1.
Построение кривой Р можно проводить путем графического сложения ординат Рг и Рj либо по данным расчетных точек табл.3.1. Кривую тангенциальной силы Т лучше строить в отдельных координатах несколько ниже, чтобы шкалы, оси абсцисс совпадали по своим значениям. Шкала Т по оси ординат строится через равные промежутки с некоторым превышением максимального (положительного и отрицательного) значения силы Т из табл.3.1. Затем по данным таблицы наносятся точки и соединяются плавной кривой .
Рис. 4 Зависимость силы Т и крутящего момента Мк в одном цилиндре
двигателя от угла поворота коленчатого вала φ
Рис. 4. Зависимость силы Т и крутящего момента М в одном цилиндре двигателя от угла поворота коленчатого вала
Полученная кривая (рис. 4) характеризует изменение за рабочий цикл крутящего момента в одном цилиндре двигателя за рабочий цикл. По ней можно определить среднее значение тангенциальной силы Тср, а затем и значение среднего крутящего момента двигателя Мк за рабочий цикл по выражениям:
Полученная кривая (рис.4) характеризует изменение за рабочий цикл крутящего момента в одном цилиндре двигателя за рабочий цикл. По ней можно определить среднее значение тангенциальной силы Тср, а затем и значение сред- него крутящего момента двигателя Мк за рабочий цикл по выражениям:
Тср = Fт т /LТ , H (3.10)
Мк ид = Тср·R·м , Н·м (3.11)
где Fт = [(F2+F5+F7) - (F1+F3+F4+F6)] - суммарная площадь кривой, мм2, состоящая из положительных (F2, F5 и F7) и отрицательных (F1, F3, F4 и F6) участков (рис.4.3);
LТ - длина графика силы Т по оси абсцисс (рис.4.3), мм;
т - масштаб силы Т, Н/мм;
м - механический КПД двигателя (рассчитан по формуле 1.8);
R - радиус кривошипа, м (R=S/2, где S – ход поршня).
Средний крутящий момент двигателя Мк определяют по формуле (i - число цилиндров):
Мк = Тср·R·i·м = Мк·i , (3.12)
Полученные значения крутящего момента (3.12) сравнивают с его значением, рассчитанным ранее и определяют расхождения в %.
В заключение рассчитывают значение эффективной мощности двигателя и сравнивают его с заданным значением Ne (прил.1):
Ne ид = Мк· n / 9550, кВт (3.13)
где Мк - средний крутящий момент двигателя, Н·м;
n - частота вращения коленчатого вала, об/мин (прил.1)
4 Скоростная характеристика двигателя
Расчет, построение и анализ
Скоростная характеристика показывает изменение мощности, крутящего момента, расходов топлива и других параметров от частоты вращения коленчато го вала двигателя.
Внешняя скоростная характеристика служит основой для тягового расчета трактора. Она позволяет провести анализ и дать оценку мощностных, экономиче ских, динамических и эксплуатационных показателей двигателя.
Скоростная характеристика двигателя строится на миллиметровой бумаге формата А4 (рис. 5).
На оси абсцисс отмечаются характерные частоты вращения коленчатого вала:
nн - номинальная частота вращения;
nм - частота вращения при максимальном крутящем моменте:
nм = 0,6... 0,8 nн
nхх - максимальная частота вращения коленчатого вала на холостом ходу:
nхх = (1+ δр)nн (4.1)
где δР - степень неравномерности регулятора.
У современных автотракторных двигателей δр=0,06... 0,08.
Рис. 5. Скоростная характеристика двигателя (марка)
при работе с максимальной мощностью
Рис. 5. Скоростная характеристика двигателя (марка) при работе
с максимальной мощностью
На регуляторном участке характеристики (от nхх до nн) намечаются два, а на
корректорном (nн от до nм) - три значения частоты вращения, которые вписывают-
ся в табл. 4.1.
Таблица 4.1 Параметры внешней скоростной характеристики двигателя __________ при работе с регулятором (марка)
|
Параметры и |
Частота вращения, об/мин |
|||||||
|
размерность |
nм |
nн |
nхх |
|||||
|
Nе, кВт |
0 |
|||||||
|
Мк, Н·м |
0 |
|||||||
|
gе, г/кВт·ч |
∞ |
|||||||
|
Gт, кг/ч |
Затем вычисляют крутящий момент двигателя, работающего на режиме номинальной мощности:
Н·м (4.2)
максимальный крутящий момент
Мк max = Мкн (100+μ)·102, Н·м (4.3)
где μ – коэффициент запаса крутящего момента;
μ = 10…15% (4.4)
На листе миллиметровой бумаги форматом 210х297 строят три точки:
Мк = 0, Мн и Мк max, предварительно построив шкалу момента и шкалу частоты вращения (рис. 5).
На регуляторном участке (nхх – nн) построенные точки соединяют прямой линией, а на корректном (nн – nм) – выпуклой кривой.
Определяют по графику и вписывают в табл. 4.1 промежуточные значения кривой крутящего момента.
Построение кривой удельного эффективного расхода топлива начинают с обоснования расхода топлива на режиме номинальной мощности (gе) у прототипа двигателя.
Для современных автотракторных двигателей удельный эффективный расход топлива имеет следующие значения в г/кВт·ч:
|
для карбюраторных двигателей |
300…370 |
|
для дизелей с разделенными камерами сгорания |
245…270 |
|
для дизелей с неразделенными камерами сгорания |
225…250 |
|
для газовых ДВС (удельный расход теплоты, МДж/квт·ч) |
13…16 |
Удельный эффективный расход топлива при максимальном крутящем моменте (gем) на 8…12 % больше, чем на режиме номинальной мощности.
Учитывая изложенное, строят точки gе и gем и соединяют их вогнутой кривой. Значения промежуточных точек вписывают в табл. 5.1 и вычисляют часовой расход топлива для корректорного участка характеристики.
Часовой расход топлива Gт при работе двигателя без нагрузки с максимальной частотой вращения коленчатого вала не превышает обычно 25…30% расхода топлива на режиме номинальной мощности и изменяется на регуляторном участке по линейному закону. Построив линию расхода топлива, вписывают в табл.5.1 соответствующие значения Gт для регуляторного участка характеристики, рассчитывают и строят окончательно кривую gе.
5 Сравнение показателей рассчитываемого двигателя с прототипом
Для оценки технического уровня проектируемого двигателя необходимо
сопоставить его показатели с показателями современного аналога или со средне статистическими значениями этих показателем для большого числа ДВС. В пер вом случае оценка позволяет установить перспективность двигателя, а во втором -его место в мировом развитии моторной техники.
Принято давать оценку технического уровня двигателей по совокупности основных энергетических (Nе, Ре), динамических (λс, Pz, dр/dφ, μ) и экономи-ческих (Gт, gе, стоимость, моторесурс) параметров.
При анализе используются литровая Nл и поршневая Nп мощности, удельная Gуд и литровая Gл, массы, среднее эффективное и максимальное давление гаю в цилиндре, средняя скорость поршня и др. Рекомендуется сравниваемые показатели представить по форме табл. 5.1 и указать источник информации.
В третью колонку вписываются показатели двигателя, установленного на тракторе;
в четвертую - показатели двигателя по результатам расчета;
в пятую - показатели одной из лучших конструкций двигателей-анало-гов;
в шестую - максимальные значения параметров, достигнутые у автотракториых ДВС.
Оцените перспективность проектируемого двигателя и его место в мироном развитии моторной техники. Запишите в седьмую колонку показатели двигателя, ес ли бы удалось достигнуть максимальных значений Ре и Сп.
Таблица 5.1 Сравнительные показатели автотракторных двигателей
|
№ |
Показатель и размерность |
Прототип |
Расчет |
Аналог |
Лучшие |
Возможные |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
1 |
Марка |
|||||
|
2 |
Мощность номинальная, Nе, кВт |
|||||
|
3 |
Частота вращения коленчатого вала номинальная, n, об/мин |
|||||
|
4 |
Литровая мощность, Nл, кВт/л |
|||||
|
5 |
Поршневая мощность, Nп, кВт/м2 |
|||||
|
6 |
Удельная масса, Gуд, кг/кВт |
|||||
|
7 |
Литровая масса, Gл, кг/л |
|||||
|
8 |
Среднее эффективное давление, Ре, МПа |
|||||
|
9 |
Средняя скорость поршня, Сп, м/с |
6. Исследование влияния различных факторов на параметры двигателя
Для направления подготовки 190600 «Эксплуатация транспортно-техно-логических машин и комплексов» профиль «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (по отраслям):
Дисциплина: «Конструкция и основы расчета энергетических установок»
1. Влияние регулировок и ТО на показатели ДВС.
2. Влияние условий эксплуатации на выходные показатели ДВС.
3. Влияние режимов работы машин на показатели технического уровня энергетических установок.
4. Влияние конструктивных факторов на показатели технического уровня энергетических установок.
Варианты заданий каждому студенту, отличаются прототипами машины и ДВС, агрофоном, оптимальной силой тяги на крюке, скоростью машины, величиной отбора мощности на ВОМ.
Дисциплина: Конструкция и эксплуатационные свойства Т и ТТМО
1. Динамический расчет автомобиля.
2. Топливо-экономический расчет автомобиля.
3. Влияние условий эксплуатации на динамические качества автомобиля.
4. Влияние условий эксплуатации на топливную экономичность автомобиля.
5. Влияние массы груза на динамические и экономические показатели автомобиля.
6. Влияние дорожного покрытия на динамические и экономические показатели автомобиля.
Вариантность заданий определяется прототипом автомобиля, грузоподъемностью или пассажировместимостью, типом двигателя, трансмиссией, коэффициентом обтекаемости, максимальным значением коэффициента суммарного сопротивления дороги.
2. Направление подготовки 110800 «Агроинженерия», профиль «Технические системы в агробизнесе»
Дисциплина «Тракторы и автомобили» часть 1:
1. Расчет основных показателей работы двигателя.
2. Влияние температуры окружающего воздуха на показатели работы ДВС.
3. Влияние давления окружающего воздуха на показатели работы ДВС.
4. Влияние степени засоренности воздухоочистителя на показатели работы ДВС.
5.Влияние противодавления на выпуске на показатели работы ДВС.
6. Влияние температуры и давления наддувочного воздуха на показатели работы ДВС.
Дисциплина «Тракторы и автомобили» часть 2:
1. Тяговая характеристика трактора и ее анализ.
2. Влияние типа движителя на тяговые показатели работы трактора.
3. Влияние почвенного фона на тяговые показатели работы трактора.
4. Влияние типа трансмиссии на тяговые показатели работы трактора.
5. Влияние сцепного веса на тяговые показатели работы трактора.
6. Сравнение колесного и гусеничного тракторов, но одного тягового класса.
Расчет проводить по вариантам задания (Приложение), задаваясь факторами (не менее пяти точек). По этим данным необходимо построить зависимости на основные параметры рабочего процесса двигателя (ра, Та, Рс, Тс ….) на индикаторные и эффективные показатели (Рi, ηi, qi, р мп…) на динамические показатели двигателя (Рг, Рj, …) по указанию преподавателя.
Дайте объяснения результатам исследования.
ЛИТЕРАТУРА
Основная:
Дополнительная:
Приложение 1
ЧЕЛЯБИНСКАЯ ГУДАРСТВЕННАЯ АГРОИНЖЕНЕРНАЯ АКАДЕМИЯ
РАСЧЕТ ТРАКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ
КУРСОВАЯ РАБОТА, ЧАСТЬ 1
ТА. РТД. 08027. ПЗ
Исполнитель ___________________________________________________________
( Фамилия, подпись, дата)
Группа __________
Руководитель _________________________________________________
(подпись, дата)
Челябинск 20…
Приложение 2
КУРСОВАЯ РАБОТА
ПО РАСЧЕТУ АВТОТРАКТОРНОГО
ДВИГАТЕЛЯ
|
Студент |
Иванов И.И. |
|
Группа |
323 |
|
№ зачетной книжки |
09027 |
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К РАСЧЕТУ
|
1. Прототип трактора |
МТЗ-80 |
|
2. Прототип двигателя |
Д-240 |
|
3. Почвенный фон |
вспаханное поле |
|
4. Оптимальная сила тяги, кН |
9 |
|
5. Скорость трактора при оптимальной силе тяги, м/с |
3,5 |
|
6. Отбор мощности на ВОМ, % |
10 |
|
7. Угол поворота кривошипа, град. п.к.в |
390 |
Приложение 3
Варианты заданий на курсовую работу
для студентов lll курса очного образования факультета МСХ
|
Две последние цифры из номера зачетной книжки |
Прототип трактора |
Прототип двигателя |
|||
|
Тяговый класс |
Марка |
Марка |
Номинальная мощность, кВт/л.с. |
Номинальная частота вращения, об/мин |
|
00…01 |
0.9…1.4 |
Т-30А-80 |
Д-120 Р2 |
22.1/30 |
2000 |
|
02…04 |
1.4 |
Т-45А |
Д-130 Р3 |
33.1/45 |
2000 |
|
05…07 |
0.9…1.4 |
ВТЗ-2032.10 |
Д-120 Р2 |
22.1/30 |
2000 |
|
08…09 |
0.9…1.4 |
ВТЗ-2048А |
Д-130 Р3 |
35.1/45 |
2000 |
|
10…11 |
1.4 |
ЛТЗ 60АВ |
Д-65М1Л |
44.1/60 |
2000 |
|
12…14 |
1.4 |
ЛТЗ 60АБ |
Д-248 |
44.1/60 |
2000 |
|
15…17 |
1.4 |
ЛТЗ 60А |
Д-144 |
36.8/50 |
1800 |
|
18…19 |
2 |
ЛТЗ 155 (краб) |
Д-442-47 |
110/150 |
1850 |
|
20…21 |
2 |
РТ-М-160 |
ЯМЗ-236 Д-2 |
118/160 |
1800 |
|
22…24 |
1.4 |
Беларус-923 |
Д-245.5 |
65/89 |
1800 |
|
25…27 |
1.4…2 |
Беларус-1025 |
Д-245 |
77/105 |
2200 |
|
28…29 |
1.4…2 |
Беларус-1221 |
Д-260.2 |
96/130 |
2100 |
|
30…31 |
2 |
Беларус-1523 |
Д-260.1С |
115/155 |
2100 |
|
32…34 |
3 |
Беларус-2023 |
Д-260.4 |
154/210 |
2100 |
|
35…37 |
3 |
Кировец-3140 |
Д-260 |
103/140 |
2100 |
|
38…39 |
3 |
Кировец-3160 |
Д-260.1 |
124/168 |
2100 |
|
40…41 |
3 |
Кировец-3180 |
Д-260.9 |
130/177 |
2100 |
|
42…44 |
3 |
Кировец-3200 |
Д-260.4 |
158/215 |
2100 |
|
45…47 |
3 |
ДТ-75Д |
Д-440-22 |
72/98 |
1800 |
|
48…49 |
3 |
ВТ-100Д |
Д-442-24/25 |
106/145 |
1800 |
|
50…51 |
3…4 |
ВТ-150 |
Д-442 |
147/200 |
1800 |
|
52…54 |
4…5 |
ВТ-250 |
Д-461 |
184/250 |
1800 |
|
55…57 |
3 |
ХТЗ-121 |
СМД-19Т.02 |
112/152 |
1850 |
|
58…59 |
3 |
ХТЗ-16331 |
КамАЗ-740.02 |
132/180 |
2200 |
|
60…61 |
3 |
Т-150 |
СМД-60 |
111/150 |
2000 |
|
62…64 |
3 |
Т-150К |
СМД-62 |
119/165 |
2100 |
|
65…67 |
4 |
Т-4А.01 |
А-01М |
96/130 |
1700 |
|
68…69 |
4 |
Т-402.01 |
Д-461-14 |
125/170 |
1700 |
|
70…71 |
4…5 |
Т-404 |
Д-461-13 |
110/150 |
1700 |
|
72…74 |
5 |
Т-250 |
Д-4601 |
184/250 |
1700 |
|
75…77 |
5 |
К-744Р-04 |
ЯМЗ-238 НД-4 |
184/250 |
1900 |
|
78…79 |
5 |
К-744 Р1 |
ЯМЗ-238 НД-5 |
221/300 |
1900 |
|
80…81 |
5 |
К-744 Р2 |
ЯМЗ-8481.10 |
257/350 |
1900 |
|
82…84 |
8 |
К-745 |
ЯМЗ-8481.04 |
309/420 |
1900 |
|
85…89 |
6 |
Т-130 |
Д-180.121-1 |
103/140 |
1070 |
|
90…95 |
6 |
Т-160 |
Д-180.111-1 |
125/170 |
1250 |
|
96…99 |
6 |
Т-170 |
Д-180.100-1 |
132/180 |
1250 |
Приложение 4
Числовые значения задаваемых параметров трактора и двигателя
|
Предпоследняя цифра номера зачетной книжки |
Последняя цифра номера зачетной книжки |
|||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
0 |
5 2,2 20 |
4,5 2,4 21 |
7 2,2 22 |
5,3 2,3 23 |
5 2,4 24 |
4,1 2,5 25 |
4,0 2,5 25 |
3,8 2,7 27 |
4,2 2,8 28 |
4 2,9 29 |
|
1 |
10 2,0 20 |
9 2,1 21 |
8,5 2,2 22 |
7,5 2,3 23 |
7,2 2,4 24 |
6,8 2,5 25 |
6,6 2,6 26 |
6,5 2,7 27 |
18 2,8 28 |
17 2,9 29 |
|
2 |
21 3,0 20 |
23 2,5 21 |
14 2,2 22 |
11 2,3 23 |
10 2,4 24 |
14 2,5 25 |
13 2,6 26 |
12 2,7 27 |
14 2,8 28 |
13 2,9 29 |
|
3 |
30 2,0 20 |
28 2,1 21 |
26 3,0 22 |
22 3,0 23 |
26 2,5 24 |
25 2,0 25 |
24 2,0 26 |
25 2,0 27 |
28 1,8 28 |
26 1,9 29 |
|
4 |
34 2,0 20 |
32 2,1 21 |
37 2,2 22 |
30 2,3 23 |
28 2,4 24 |
32 1,5 10 |
30 1,6 10 |
28 1,7 10 |
30 2,0 10 |
28 2,2 10 |
|
5 |
40 2,5 10 |
42 2,3 10 |
50 2,5 10 |
44 2,5 10 |
42 2,4 10 |
35 2,0 10 |
3,7 2,0 10 |
38 2,0 10 |
33 2,0 10 |
36 2,1 10 |
|
6 |
32 2,0 20 |
30 2,1 21 |
26 2,2 22 |
22 2,3 23 |
21 2,4 24 |
34 2,0 10 |
33 1,9 10 |
32 1,8 10 |
31 2,1 10 |
32 2,2 10 |
|
7 |
36 2,0 10 |
34 2,1 10 |
55 2,2 10 |
48 2,3 10 |
46 2,4 10 |
42 2,5 15 |
40 2,6 15 |
38 2,7 15 |
40 2,6 15 |
41 2,7 15 |
|
8 |
48 3,0 15 |
50 2,8 15 |
55 3,0 15 |
58 2,5 15 |
48 3,0 15 |
50 1,4 10 |
48 1,5 10 |
46 1,6 10 |
40 1,4 10 |
42 1,5 10 |
|
9 |
50 1,8 10 |
52 1,6 10 |
54 1,5 10 |
50 1,4 10 |
48 1,5 10 |
60 1,4 10 |
62 1,42 10 |
64 1,38 10 |
55 1,4 10 |
60 1,3 10 |
|
Угол поворота кривошипа (для построения сил и моментов) |
120 |
150 |
240 |
300 |
330 |
390 |
420 |
450 |
480 |
510 |
|
Почвенный фон |
Стерня |
Вспаханное поле |
Стерня |
Вспаханное поле |
В прямоугольнике: 1я цифра – сила тяги на крюке трактора; 2я цифра – скорость агрегата Vа, м/с; 3я цифра – отбор мощности на ВОМ, %.
Приложение 5
Параметры кривошипно-шатунных механизмов
автотракторных двигателей
|
Параметры |
Д-120 Д-144 Д-145Т Д-161Т Д181Т |
Д-65Н Д-65Т |
Д-240 Д-240Т Д-260 Д-260Т |
СМД-14Н СМД-19/20 СМД-31 СМД-31А |
А-41 А-01М Д-440 Д-460 |
|
1. Степень сжатия |
16,5 |
17,3 |
16 |
17 |
16 |
|
2. Диаметр цилиндра, мм |
105 |
110 |
110 |
120 |
130 |
|
3. Ход поршня, мм |
120 |
130 |
125 |
140 |
140 |
|
4. Длина шатуна, мм |
215 |
260 |
230 |
250 |
265 |
|
5. Масса поршня, кг |
1,360 |
1,600 |
1,570 |
2,050 |
2,780 |
|
6. Масса пальца, кг |
0,512 |
0,570 |
0,570 |
0,742 |
1,105 |
|
7. Масса поршневых и стопорных колец, кг |
0,155 |
0,164 |
0,164 |
0,212 |
0,263 |
|
8. Масса поршневой группы в сборе, кг |
2,027 |
2,334 |
2,304 |
3,004 |
4,148 |
|
9. Масса шатуна в сборе, кг |
2,480 |
3,650 |
2,890 |
3,840 |
4,250 |
|
10. Масса шатуна, отнесенная к верхней головке, кг |
0,800 |
1,230 |
0,890 |
1,320 |
1,490 |
|
1 1 . Масса шатуна, отнесенная к нижней головке, кг |
1,680 |
2,420 |
2,00 |
2,520 |
2,760 |
|
12. Резьба шатунного болта |
М14х1,5 |
М14х1,5 |
М14х1,5 |
М14х1,5 |
М16х1,5 |
|
13. Диаметр шатунной шейки, мм |
65,25 |
75,25 |
68,25 |
78,25 |
85 |
|
14. Диаметр коренной шейки, мм |
70,25 |
85,25 |
75,25 |
88,25 |
105 |
|
15. Длина шатунной шейки, мм |
42 |
50 |
44 |
50 |
47 |
|
16. Длина коренной шейки, мм |
46 |
60 |
45 |
60 |
56 |
|
17. Толщина щеки коленвала, мм |
24 |
24 |
24,5 |
25,5 |
30 |
|
18. Ширина щеки коленвала, мм |
120 |
- |
116 |
150 |
148 |
Приложение 5
(Продолжение)
Параметры кривошипно-шатунных механизмов
автотракторных двигателей
|
Параметры |
СМД-60 СМД-62 СМД-62М СМД-66 |
ЯМЗ-236 ЯМЗ-238 НБ |
ЯМЗ-240 Б ЯМЗ-240 НБ |
ЯМЗ-8403 ЯМЗ-8401 |
Д-130 Д-160 |
|
1. Степень сжатия |
15 |
16,5 |
16,5 |
14,5 |
14,5 |
|
2. Диаметр цилиндра, мм |
130 |
130 |
130 |
140 |
145 |
|
3. Ход поршня, мм |
115 |
140 |
140 |
140 |
205 |
|
4. Длина шатуна, мм |
210 |
265 |
280 |
270 |
380 |
|
5. Масса поршня, кг |
2,480 |
2,850 |
2,850 |
- |
4,500 |
|
6. Масса пальца, кг |
0,940 |
1,105 |
1,100 |
_ |
1,525 |
|
7. Масса поршневых и опорных колец, кг |
0,214 |
0,265 |
0,266 |
- |
0,411 |
|
8. Масса поршневой группы в сборе, кг |
3,634 |
4,220 |
4,226 |
4,430 |
6,436 |
|
9. Масса шатуна в сборе, кг |
3,850 |
4,336 |
4,030 |
5,180 |
8,910 |
|
10. Масса шатуна, отнесенная к верхней головке, кг |
1,360 |
1,500 |
1,605 |
1,500 |
2,865 |
|
11. Масса шатуна, тнесенная к нижней эловке, кг |
2,490 |
2,836 |
2,425 |
3,680 |
6,045 |
|
12. Резьба шатунного болта |
М16х1,5 |
М16х1,5 |
М16х1,5 |
М16х1,5 |
М18х1,5 |
|
13. Диаметр шатунной шейки, мм |
85,25 |
88 |
88 |
- |
92,25 |
|
14. Диаметр коренной шейки, мм |
92,25 |
110 |
192 |
- |
92,25 |
|
15.Длина шатунной шейки, мм |
82 |
83 |
83 |
- |
90 |
|
16. Длина коренной шейки, мм |
50 |
56 |
28 |
- |
90 |
|
17. Толщина щеки коленвала, мм |
28 |
30 |
62 |
- |
45 |
|
18. Ширина щеки коленвала, мм |
120 |
148 |
- |
- |
174 |
Варианты заданий
|
№ п/п |
Параметры |
Обозн. |
Ед. измер. |
Среднее значение |
Пределы изменения |
|
|
1 |
Давление окруж. среды |
Ро |
МПа |
0,1 |
0,054. ..0,101 |
|
|
2 |
Температура окруж. среды |
То |
К |
293 |
233. ..313 |
|
|
3 |
Потери давления на впуске |
Δра |
МПа |
0,1 Ро |
(0,03...0,2)ро |
|
|
4 |
Подогрев на впуске |
ΔТ |
К |
20 |
0...50 |
|
|
5 |
Плотность воздуха |
ро |
кг/м3 |
1,18 |
0,736... 2,8 |
|
|
6 |
Условное давл. мех. потерь |
рмп |
МПа |
0,15 |
0,1. ..0,3 |
|
|
7 |
Давление остаточных газов |
рг |
МПа |
0,15 |
. (1)05...1,5)ро (0,75... 1,2)рк |
|
|
8 |
Температура остаточных газов |
Тr |
К |
800 |
600... 1000 |
|
|
9 |
Давление наддува |
рк |
МПа |
0,12 |
0,1... 0,20 |
|
|
10 |
Температура после компрессора |
Тк |
К |
350 |
293... 400 |
|
|
11 |
Политропа сжатия |
n1 |
- |
1,4 |
1,3…2,0 |
|
|
12 |
Политропа расширения |
n2 |
- |
1,2 |
1,1. ..2,0 |
|
|
13 |
Политропа сжатия в компрессоре |
nк |
- |
1,6 |
1,4…2,5 |
|
|
14 |
Потери давл. после компрессора |
Δ рк |
МПа |
0,08РК |
(0,03...0,15)рк |
|
|
15 |
Степень повышения давления |
λр |
- |
1,5 |
1,2.. .3,0 |
|
|
16 |
Степень предварительного расширения |
ρ |
- |
1,6 |
1,2. ..3,0 |
|
|
17 |
Отношение |
R/L |
% |
100 |
50...150 |
|
|
18 |
Ход поршня |
S |
% |
100 |
50.. .150 |
|
|
19 |
Диаметр цилиндра |
D |
% |
100 |
50.. .150 |
|
|
20 |
Масса поступ. движ. частей |
miα |
% |
100 |
20.. .120 |
|
|
21 |
Коэфф. избытка воздуха |
α |
% |
1,4 |
70...500 |
|
|
22 |
Степень сжатия |
ε |
% |
100 |
70. ..150 |
|
|
23 |
Частота вращения |
nн |
% |
100 |
30. ..120 |
|
|
24 |
Теплота сгоранля |
Нu |
МДж/кг |
45 |
40…120 |
|
|
25 |
Коэффициент остаточн. газов. |
γ |
- |
0,03 |
0,01... 0,08 |
Приложения 6
(Продолжение)
|
№ п/п |
Параметры |
Обозн. |
Ед. измер. |
Среднее значение |
Пределы изменения |
|
26 |
Кол-во цилиндров |
i |
шт. |
i |
i = (±2) |
|
27 |
Масса поршневого комплекта |
mпк |
кг |
mпк |
±1, 2, 5% |
|
28 |
Масса шатуна |
mш |
кг |
mш |
±1, 2, 3, 4, 5% |
|
29 |
Масса поршня |
mп |
кг |
mп |
±1, 2, 3, 4, 5% |
|
30 |
Разновес поршня |
Δ mп |
г |
Δ mп |
±3, 5, 10, 15% |
|
31 |
Разновес шатуна |
Δ mш |
г |
Δ mш |
±2,3,4,5% |
|
32 |
Топливо: дизельное, газ, спирт, водород, аммиак, рапсовое масло |
Н |
мдж/к |
- |
Различные топлива |
|
33 |
Охлаждение наддувочного воздуха |
ΔТк |
К |
±5, 10, 15% |
|
с |
|
|
Введение ……………………………………………………………….
2.1. Процесс впуска ………………………………………………… 2.2. Процесс сжатия ………………………………………………… 2.3. Процесс сгорания ………………………………………………. 2.4. Процесс расширения …………………………………………… 2.5. Процесс выпуска ………………………………………………… 2.6. Построение индикаторной диаграммы …………………………. 2.7. Определение среднего индикаторного давления по индикаторной диаграмме ……………………………………………………
3.1 Силы, действующие в КШМ при заданном угле поворота кривошипа φ …………………………………………………………..
Приложения:
|
3 5 7 7 9 9 11 12 13 15 15 15 19 24 26 27 30 31 32 33 34 35 37 |