Расчет автотракторного двигателя Д-248

КурсоваяПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Основная задача кинематического расчета состоит в определении закона движения поршня и шатуна. При этом в кинематическом расчете делаются допущения, что вращение коленчатого вала происходит с постоянной угловой скоростью Это позволяет рассчитывать все кинематические параметры механизма в зависимости от угла поворота кривошипа коленчатого вала ц, который при пропорционален времени, т. е. или, так… Читать ещё >

Расчет автотракторного двигателя Д-248 (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

БЕЛГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ.

Кафедра тракторов автомобилей ремонта и эксплуатации МТА Курсовой проект на тему: Расчет автотракторного двигателя Д-248.

Выполнил: студент 41 гр.

Проверил: Навицкий А.С.

Белгород.

Исходные данные:


Марка трактора	n об/мин	Агрофон	е	б	л	о	д	Двигатель
ЛТЗ-60		культивация		1,6	2,2	0,88	2,3	Д-248

1.Тепловой расчет двигателя

Тепловой расчет двигателя позволяет аналитически с достаточной степенью точности определить основные параметры вновь проектируемого или модернизированного двигателя, а также оценить индикаторные и эффективные показатели работы созданного двигателя. Рабочий цикл рассчитывают для определения индикаторных, эффективных показателей работы двигателя и температурных условий работы двигателей, основных размеров, а также выявления усилий, действующих на его детали, построение характеристик и решения ряда вопросов динамики двигателя. Результаты теплового расчета зависят от совершенства оценки ряда коэффициентов, используемых в расчете и учитывающих особенности проектируемого двигателя. Они будут тем ближе к действительным, чем больше используются фактические данные испытаний таких двигателей, которые по ряду основных параметров близки к проектируемому.

В качестве исходных данных для теплового расчета задаемся следующим:

тип двигателя — четырехтактный, четырехцилиндровый, однорядный, однокамерный дизель. Номинальная мощность дизеля N=60кВт, номинальная частота вращения nн=2000об/мин; степень сжатия е=16, коэффициент тактности ф=4; коэффициент избытка воздуха б=1,6.Дизельное топливо, Л, (ГОСТ305−82); низшая удельная теплота сгорания топлива Qн=42 500кДж/кг; средний элементный состав: С=85,7%, Н=13,3%, Q=1%. Расчет ведем для сгорания 1 кг топлива. Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

или

где мв— масса 1-го кмоля воздуха (мв=28,96кг/кмоль).

Количество свежего заряда:

Общее количество продуктов сгорания:

При этом химический коэффициент молекулярного изменения горючей смеси:

Параметры окружающей среды и остаточные газы. Атмосферные условия принимаем следующие: P0=0,1МПа, T0=288K. Давление окружающей среды

P0= Pк=0,1МПа, температура окружающей среды T0= Tк=288 K. Давление и температура остаточных газов:, принимаем Tr=930К.

Процесс впуска. Принимаем температуру подогрева свежего заряда

Плотность заряда на впуске:

где Rв=287Дж/кг•градудельная газовая постоянная для воздуха.

Принимаем и

Тогда потери давления на впуске в двигатель:

Давление в конце впуска:

Коэффициент остаточных газов:

Температура в конце впуска:

Коэффициент наполнения:

Процесс сжатия. Показатель политропы сжатия можно определить по эмпирической формуле:

Давление в конце сжатия:

Температура в конце сжатия:

Средняя молярная теплоемкость заряда (воздуха) в конце сжатия (без учета влияния остаточных газов):

Число молей остаточных газов:

Число молей газов в конце сжатия до сгорания:

Процесс сгорания. Средняя молярная теплоемкость при постоянном давлении для продуктов сгорания жидкого топлива в дизеле:

Число молей газов после сгорания:

Расчетный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси:

Принимаем коэффициент использования теплоты. Тогда количество теплоты передаваемой газом на участке cz. z при сгорании 1 кг топлива:

Принимаем степень повышения давления л=2,2. Температуру в конце сгорания определяют из уравнения сгорания для дизеля:

Решаем уравнение относительно Tz и находим Tz= 2380

Степень предварительного расширения:

Процесс расширения. Степень последующего расширения:

С учетом характерных значений показателя политропы расширения для заданных параметров дизеля принимаем n2= 1,17. Тогда

Проверим правильность ранее принятой температуры остаточных газов:

Индикаторные параметры рабочего цикла двигателя:

Принимаем коэффициент полноты индикаторной диаграммы н=0,95.

Среднее индикаторное давление цикла для скругленной индикаторной диаграммы:

Индикаторный КПД.

Индикаторный удельный расход топлива:

Эффективные показатели двигателя. Принимаем предварительную среднюю скорость поршня Wп.ср=8,3м/с.

Среднее давление механических потерь:

Среднее эффективное давление:

Механический КПД:

Эффективный КПД:

Эффективный удельный расход топлива:

Основные параметры цилиндра и удельные параметры двигателя:

Мощность двигателя:

Площадь поршня:

Средняя скорость поршня:

Эффективный крутящий момент двигателя:

Часовой расход топлива:

Удельная поршневая мощность:

Если принять массу сухого двигателя без вспомогательного оборудования Gсух=430кг, то литровая масса:

и удельная масса:

2.Кинематический расчет.

Исходные данные: двигательс центральным кривошипно — шатунным механизмом; номинальная частота вращения коленчатого вала ;

ход поршня —; радиус кривошипа —; постоянная

Угловая скорость кривошипа:

При работе двигателя поршень совершает возвратно-поступательные движения, для характеристики которого определяют перемещение Sx, скорость Wп и ускорение jп. Рассчитываем перемещения поршня Sx, скорости поршня Wп, ускорения поршня jп. Через каждые 10° поворота коленчатого вала и полученные значения заносим в таблицу. Формула для расчета перемещения поршня имеет вид:

Скорость поршня определяется по формуле:

Ускорения поршня определяется по формуле:

Средняя скорость поршня:

Кинематические параметры двигателя.


цп.к.в.	Sп	Wп	jп.	ц°п.к.в.
	0−180°	180−360°	0−180°	180−360°	0−180°	180−360°
					3367,3	3367,3
	0,0011	0,0011	2,780	— 2,780	3380,4	— 3380,4
	0,0045	0,0045	5,428	— 5,428	3036,0	— 3036,0
	0,012	0,012	7,805	— 7,805	2646,5	2646,5
	0,0174	0,0174	9,79	— 9,79	2144,2	2144,2
	0,0263	0,0263	11,358	— 11,358	1562,6	1562,6
	0,0362	0,0362	12,404	— 12,404	947,0	947,0
	0,0468	0,0468	12,939	— 12,939	336,6	336,6
	0,0576	0,0576	12,976	— 12,976	— 234,2	— 234,2
	0,0683	0,0683	12,565	— 12,565	— 736,5	— 736,5
	0,0785	0,0785	11,772	— 11,772	— 1149,6	— 1149,6
	0,0878	0,0878	10,677	— 10,677	— 1465,3	— 1465,3
	0,0963	0,0963	9,358	— 9,358	— 1683,6	— 1683,6
	0,097	0,1034	7,892	— 7,892	— 1817,8	— 1817,8
	0,1093	0,1093	6,344	— 6,344	— 1886,3	— 1886,3
	0,1140	0,1140	4,750	— 4,750	— 1910	— 1910
	0,1173	0,1173	3,167	— 3,167	— 1907,3	— 1907,3
	0,1192	0,1192	1,578	— 1,578	— 1899,4	— 1899,4
	0,1200	0,1200			— 1894,2	— 1894,2

3. Построение индикаторной диаграммы.

В соответствии с текущими данными данными дизеля принимаем:, , ,.

В результате теплового расчета получены давления в характерных точках диаграммы:

Значения показателей политропы сжатия и расширения:

Степень предварительного расширения: .

Степень последующего расширения: .

Среднее индикаторное давление:

1) Для построения расчетной индикаторной диаграммы определяем относительную высоту камеры сгорания :

2) Рассчитываем степень сжатия Еx, давление на участке сжатия рcx, степень последующего расширения дx, текущее давление на участке расширения рвx:

;

Полученные данные заносим в таблицу.


ц° п.к.в.	Sx	Sx+hс	Политропа расширения	Политропа сжатия	ц° п.к. в.
			дx		рвx	Еx		рcx
		0,133	;	;	;		4,455	0,396
	0,018	0,151	;	;	;	2,880	4,216	0,375
	0,072	0,205	;	;	6,870	2,648	3,761	0,334
	0,192	0,325	1,900	2,119	4,007	2,409	3,306	0,294
	0,278	0,411	2,403	2,789	3,045	2,323	3,147	0,280
	0,421	0,554	3,239	3,955	2,147	2,240	2,994	0,266
	0,579	0,712	4,164	5,307	1,600	2,186	2,898	0,257
	0,749	0,882	5,158	6,817	1,246	2,150	2,833	0,252
	0,922	1,055	6,169	8,405	1,010	2,126	2,789	0,248
	1,093	1,226	7,169	10,02	0,847	2,108	2,758	0,245
	1,256	1,389	8,123	11,598	0,732	2,095	2,735	0,243
	1,405	1,538	8,994	13,065	0,649	2,086	2,718	0,241
	1,541	1,674	9,789	14,426	0,587	2,079	2,706	0,240
	1,552	1,685	9,853	14,537	0,584	2,078	2,705	0,240
	1,749	1,882	11,006	16,546	0,513	2,070	2,690	0,239
	1,824	1,957	11,444	17,319	0,490	2,067	2,686	0,239
	1,877	2,01	11,754	17,869	0,475	2,066	2,683	0,238
	1,907	2,04	11,929	18,181	0,467	2,065	2,681	0,238
	1,92	2,053	12,006	18,319	0,463	2,064	2,680	0,238

По полученным точкам строим индикаторную диаграмму.

Проектируем расчетную индикаторную диаграмму с целью ее приближения к действительной с учетом данных по фазам распределения и углу опережения впрыскивание топлива для дизеля Д-248, которые приведены в таблице.


Обозначение точек на диаграмме.	Положение точек на диаграмме.	Расчетное положение точек в масштабе диаграммы.
с	16° до в.м.т. 16° после в.м.т. 40° после н.м.т. 15° до в.м.т. 40° до н.м.т.

4.Динамический расчет двигателя

Исходные данные: угловое ускорение кривошипа:, угловая скорость кривошипа, постоянная кривошипно-шатунного механизма; приведенные массы деталей кривошипно-шатунного механизма: площадь поршня Fп=0,9 498мІ

1) Определение значения избыточного давления газов на поршень по формуле, полученные значения вносим в таблицу.

2) Центробежная сила инерции:

3) Расчетные значения сил инерции поступательно движущихся масс Pj также приведены в таблице.

4) Расчетные значения сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме одного цилиндра за один рабочий цикл дизеля, приведены в таблице. При этом соответствующие значения тригонометрических функций для постоянной также приведены в таблице.

5) Для контроля правильности сил рекомендуются сделать проверку сравнения среднего значения потенциальной силы T, определенным по данным таблицы, со средним значением тангенциальной силы, полученного по данным теплового расчета. Разница в полученных расчетов не должна превышать 5%.

Для рассматриваемого дизеля: расчет сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме одного цилиндра двигателя Д-248.


ц	Pги
			— 7,83 234	— 7,83 234				— 7,83 234				— 7,83 234	5,80 766	7,83 234
			— 6,15 576	— 6,15 576	0,137	— 0,84 334	0,797	— 4,90 614	0,619	— 3,81 041	1,009	— 6,21 166	8,73 386	6,212 039
			— 2,20 272	— 2,20 272	0,242	— 0,53 306	0,29	— 0,63 879	0,987	— 2,17 409	1,029	— 2,26 617	13,121	2,265 992
			1,713 099	1,713 099	0,283	0,484 807	— 0,283	— 0,48 481		1,713 099	1,039	1,780 768	13,15 519	1,780 379
			3,916 054	3,916 054	0,242	0,947 685	— 0,71	— 2,7804	0,745	2,91 746	1,029	4,28 862	10,8596	4,30 161
			4,44 266	4,44 266	0,137	0,608 644	— 0,934	— 4,14 944	0,381	1,692 653	1,009	4,483 007	9,49 056	4,481 398
			4,405 909	4,405 909			— 1	— 4,40 591				4,405 909	9,23 409	4,40 591
			4,44 266	4,44 266	— 0,137	— 0,60 864	— 0,934	— 4,14 944	— 0,381	— 1,69 265	1,009	4,403 033	9,49 056	4,481 397
	0,05	0,474	3,916 054	4,391 429	— 0,242	— 1,6 273	— 0,71	— 3,11 791	— 0,745	— 3,27 161	1,029	4,267 666	10,52 209	4,51 938
	0,12	1,139	1,713 099	2,853 999	— 0,283	— 0,80 768	— 0,283	— 0,80 768	— 1	— 2,854	1,039	2,746 871	12,83 232	2,966 085
	0,31	2,944	— 2,20 272	0,744 602	— 0,242	— 0,18 019	0,29	0,215 935	0,987	0,734 923	1,029	0,723 617	13,85 594	0,765 989
	1,05	9,972	— 6,15 576	3,827 114	— 0,137	— 0,52 431	0,797	3,5 021	— 0,619	— 2,36 898	1,009	3,792 977	16,69 021	3,862 104
	4,25	40,366	— 7,83 234	32,57 453				32,57 453				32,57 453	46,21 453	32,57 453
	7,01	66,580	— 6,15 576	60,4918	0,137	8,287 377	0,797	48,21 197	0,619	37,44 443	1,009	59,95 223	61,85 197	61,0449
	2,75	26,119	— 2,20 272	23,9429	0,242	5,794 181	0,29	6,94 344	0,987	23,63 164	1,029	23,26 812	20,58 344	24,63 059
	1,43	13,582	1,713 099	15,30 882	0,283	4,332 396	— 0,283	— 4,3324		15,30 882	1,039	14,73 419	9,3076	15,91 005
	0,93	8,833	3,916 054	12,75 803	0,242	3,87 442	— 0,71	— 9,0582	0,745	9,50 473	1,029	12,39 847	4,5818	13,12 977
	0,77	7,313	4,44 266	11,76 343	0,137	1,61 159	— 0,934	— 10,987	0,381	4,481 868	1,009	11,65 851	2,653	11,86 597
	0,71	6,743	4,405 909	11,15 623			— 1	— 11,1562				11,15 623	2,4838	11,1562
			4,44 266	4,44 266	— 0,137	— 0,60 864	— 0,934	— 4,14 944	— 0,381	— 1,69 265	1,009	4,403 033	9,49 056	4,481 397
			3,916 054	3,916 054	— 0,242	— 0,94 768	— 0,71	— 2,7804	— 0,745	— 2,91 746	1,029	3,805 689	10,8596	4,30 161
			1,713 099	1,713 099	— 0,283	— 0,48 481	— 0,283	— 0,48 481	— 1	— 1,7131	1,039	1,648 796	13,15 519	1,78 038
			— 2,20 272	— 2,20 272	— 0,242	0,533 059	0,29	— 0,63 879	— 0,987	2,174 087	1,029	— 2,14 064	13,121	2,265 989
			— 6,15 576	— 6,156	— 0,137	0,843 372	0,797	— 4,90 633	— 0,619	3,810 564	1,009	— 6,10 109	8,73 367	6,212 284

5 Тяговый расчет двигателя

Имеем трактор ЛТЗ-60,номинальнальная мощность 74,8кВт, частота врашения 2000об/мин, удельный расход топлива 166г/кВт ч.

Расчетная сила тяжести трактора:

где Ркр.оп = 9000Н — оптимальная сила тяги, цкр.оп = 0,25 оптимальное значение коэффициента использования сцепления, л=0,85.

Находим расчетную эксплутационную массу.

где g=9,8м/с — ускорение свободного падения.

Механический КПД трансмиссии определяется из формулы:

где зц= и зк — КПД цилиндрических и конических шестерен трансмиссии, работающих на 1 передаче.

о — коэффициент, учитывающий, какая часть номинального крутящего момента двигателя затрачивается на холостое прокручивание двигателя.

Теоретическая скорость трактора на основной передаче;

Конструктивная масса трактора:

Где my= 60кг/кВт удельная масса трактора, Nе=74,8кВтмощность двигателя. Минимальная эксплутационная масса:

Основные параметры ходовой системы. Радиус качении колес рассчитывают по формуле:

Где d и b наружный диаметр обода и ширина профиля покрышки, 0,8…0,85- коэффициент, учитывающий радиальную деформацию шин.

Передаточные числа трансмиссии. Знаменатель геометрической прогрессии определяют по формуле:

;

где — оптимальная касательная сила тяги на 1 основной передаче, zчисло передач, -минимальна касательная сила тяги на высшей основной передачи.

уТ=2,25- диапазон рабочих тяговых усилий проектируемого класса, для универсально пропашных тракторов (уТ=2…2,5).

Передаточное число соответствующая первой передаче:

Передаточное число для второй передачи:

Передаточное число для третьей передачи:

Расчет для построения тяговой характеристики.

Частота вращения холостого хода:

где др=(0,06…0,08) — степень неравномерности регулятора числа оборотов.

Частота вращения при максимальном крутящем моменте:

где К0=(1,3…1,6)-коэффициент приспособляемости двигателя по оборотам.

Максимальный крутящий момент:

где КМ=1,12- коэффициент запаса крутящего момента, -номинальный крутящий момент.

Эффективная мощность при максимальном крутящем моменте:

Часовой расход на номинальном режиме загрузки:

Часовой расход топлива при холостой работе:

Часовой расход топлива при максимальном крутящем моменте:

гдеудельный расход топлива.

Результаты расчета по двигателю заносим в таблицу.


Режимы работы	Основные показатели
	n1 об/мин	M2, Нм	Ne, кВт	GТ, кг/ч	g, г/кВт
Холостой ход				3,35
Номинальная мошность		357,23	74,8	18,2
Максимальная перегрузка			58,8	17,5	199,2

По данным таблицы строим регуляторную характеристику двигателя (рис. 8)

Построение кривой буксования ведущих колес.

Определяем сцепную силу тяжести:

Задаемся значениями цкр от 0,1 до ,

Результаты заносим в таблицу:


Pкр	3599,99	7199,98	10 799,97	14 399,96	17 999,95
Gсц	35 999,9	35 999,9	35 999,9	35 999,9	35 999,9
цкр	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5
д

По полученным данным строим график буксования (рис 9).

Определение тягово-динамических и топливно-экономических показателей трактора.

Касательная сила тяги на режиме максимальной перегрузки определяется по формуле:

Касательная сила тяги при нормальном режиме для первой передачи:

Определяем усилие на крюку:

;

В режиме максимальной перегрузки;

Для номинального режима:

Определяем теоретическую скорость движения трактора:

При холостой работе трактора;

Для номинального режима:

Для режима максимальной перегрузки:

Действительная скорость движения трактора: :

Действительная скорость трактора на холостом ходу равна теоретической т.к. (д=0). Номинальный режим:

Максимальная нагрузка:

Тяговая мощность трактора:

Для максимального режима;

;

Номинальный режим;

;

Тяговый КПД. Номинальный режим;

;; .

Максимальная перегрузка;

; ;.

Удельный расход топлива;

Номинальный режим:

Максимальная перегрузка:


Режим работы.	Передача	Основные тягово-динамические показатели и экономические показатели трактора.
		Pкр	Vд	Nкр	Gт	gкр	д
Холостой ход.			15,1 17,9 21,34		3,35 3,35 3,35	; ; ;
Номинальная тяговая мощность.		9046,22 6384,72 4148,22	13,49 16,41 19,74	33,89 29,1 22,74	18,2 18,2 18,2	5370,3 6254,2 8003,5	0,05 0,03 0,018
Максимальная сила тяги.		11 042,08 8061,91 5557,57	9,4 11,59 13,94	28,83 25,95 21,52	17,5 17,3 17,5	6312,9 7013,49 8457,25	0,078 0,04 0,02

Показать весь текст

Заполнить форму текущей работой