Двигателей внутреннего сгорания

Расчет рабочего процесса

ЧАСТЬ I

К курсовому проекту по дисциплине

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

А.Е. Богославский, В.В. Алексеенко

Расчет динамических сил в программе Microsoft Excel

Для выполнения расчета сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме целесообразно воспользоваться программой Microsoft Excel, входящей в пакет программ Microsoft Office.

Электронные таблицы Excel помогают упорядочить и обработать данные различных типов. Возможность использования многочисленных формул и функций облегчает пользователю выполнение следующих задач:

– анализ табличных данных и построение диаграмм различных типов;

– выполнение технических и научных расчетов по сложным формулам с использованием различных функций.

Электронную таблицу с данными и диаграммами легко вставить в текстовый документ, созданный в текстовом редакторе Microsoft Word.

«ЛОКОМОТИВНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ»

Ростов-на-Дону

УДК 621.43

«Локомотивные энергетические установки»: Методические указания к курсовому проекту. Часть I. Расчет рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания. / А.Е. Богославский, В.В. Алексеенко. – Ростов н/Д: Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2003. – с.

Приведена методика упрощенного расчета рабочего процесса тепловозного двигателя по Гриневецкому. Даются рекомендации по выбору исходных параметров для расчета рабочего процесса двигателя.

Методические указания предназначены студентам электромеханического факультета РГУПС специальности 190301 «Локомотивы».

Рецензент (РГУПС)

Ó Ростовский государственный университет

путей сообщения, 2003

1. Расчет рабочего процесса двигателя

В основу упрощенного расчета рабочего процесса двигателя положен метод профессора В.И. Гриневецкого, в дальнейшем развитый и дополненный Н.Р. Брилингом, Е.К. Мазингом и др. Для его выполнения обычно задаются: эффективная мощность двигателя N_е, кВт; частота вращения коленчатого вала, n, мин^-1; число цилиндров i; тактность двигателя t; способ наддува или продувки; состав топлива.

Чтобы решить поставленную задачу, необходимо задаться значениями параметров рабочего процесса, которые выбираются на основе опытных данных существующих двигателей, принятых за образец.

Давление и температуру окружающей среды p_о и Т_о при отсутствии особых указаний принимают соответственно 0,10033 МПа и 288 К.

Как известно, минимальная величина степени сжатия e выбирается из условия обеспечения надежного самовоспламенения топлива, однако принимаемое нами значение e должно быть выше, так увеличение степени сжатия снижает период задержки самовоспламенения топлива и обеспечивает надежный пуск холодного двигателя. Поэтому двигатели, работающие при низких температурах окружающей среды, или с двухкамерным способом смесеобразования и с малыми размерами цилиндров должны иметь более высокие степени сжатия.

Напомним, что различают геометрическую e и действительную e_д степени сжатия, связанные между собой зависимостью:

e_д = e – y × (e – 1),

где y – коэффициент потери хода поршня.

В 4-тактных двигателях расчет ведут для геометрической степени сжатия, пренебрегая влиянием запаздывания закрытия впускных клапанов. В 2-тактных он обычно выполняется для действительной степени сжатия с дальнейшим пересчетом индикаторных показателей цикла на полный ход поршня.

Для 4-тактных тепловозных двигателей степень сжатия изменяется в пределах e = 11…16; для двухтактных двигателей – в пределах 15…19. Для уменьшения максимального давления цикла степень сжатия необходимо снижать, однако чрезмерное ее уменьшение может привести к возникновению проблем с запуском двигателя, особенно в зимних условиях, а также в случае, если аккумуляторная батарея тепловоза сильно разряжена.

Коэффициент избытка воздуха для двигателей со струйным смесеобразованием, к которым относятся тепловозные дизели, находится в пределах a =1,8…2,2.

Для предварительной оценки требуемого давления наддувочного воздуха проектируемого двигателя можно воспользоваться следующей ориентировочной зависимостью:

(1)

где P_k, N_e, n, i – параметры проектируемого двигателя;

P^¢_k, N^¢_e, n^¢, i^¢ – параметры двигателя-прототипа.

Показатель политропы сжатия воздуха в наддувочном компрессоре n_к принимается в зависимости от типа компрессора и условий его охлаждения. Для ротационных компрессоров n_к = 1,55…1,75; для центробежных с неохлаждаемыми и охлаждаемыми корпусами соответственно 1,8…2,0 и 1,4…1,8.

Давление в конце выхлопа для двигателей с наддувом р_r выбирается из соотношений [1]: р_r = (0,95…1,15) × р_р.

Величина отношения р_k/р_р зависит от системы наддува и изменяется в пределах: 1,15…1,3 (4-тактные двигатели) и 1,15…1,4 (2-тактные).

Температура остаточных газов Т_r зависит в основном от коэффициента избытка воздуха и скоростного режима двигателя. Для номинального режима приближенно можно принять: Т_r = 800…1000 К (4-тактные двигатели); 700…800 К (2-тактные двигатели).

Подогрев свежего заряда воздуха от стенок цилиндра в процессе наполнения: DТ = 0…10^о (4-тактные двигатели) и 5…15^о (2-тактные двигатели).

Дата добавления: 2014-12-07