|
|
|
 |
Расчет автотракторного двигателя Д-248 |
|
 |
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Расчет автотракторного двигателя Д-248
Расчет автотракторного двигателя Д-248
8 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 | 2000 | культивация | 16 | 1,6 | 2,2 | 0,88 | 2,3 | Д-248 | | |
1.Тепловой расчет двигателяТепловой 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=42500кДж/кг; средний элементный состав: С=85,7%, Н=13,3%, Q=1%. Расчет ведем для сгорания 1кг топлива. Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива:илигде 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 средыP0= 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•град- удельная 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 1кг 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= 2380Степень 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.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 как и .Исходные данные: двигатель- с 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° | | | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 3367,3 | 3367,3 | 360 | | 10 | 0,0011 | 0,0011 | 2,780 | -2,780 | 3380,4 | -3380,4 | 350 | | 20 | 0,0045 | 0,0045 | 5,428 | -5,428 | 3036,0 | -3036,0 | 340 | | 30 | 0,012 | 0,012 | 7,805 | -7,805 | 2646,5 | 2646,5 | 330 | | 40 | 0,0174 | 0,0174 | 9,79 | -9,79 | 2144,2 | 2144,2 | 320 | | 50 | 0,0263 | 0,0263 | 11,358 | -11,358 | 1562,6 | 1562,6 | 310 | | 60 | 0,0362 | 0,0362 | 12,404 | -12,404 | 947,0 | 947,0 | 300 | | 70 | 0,0468 | 0,0468 | 12,939 | -12,939 | 336,6 | 336,6 | 290 | | 80 | 0,0576 | 0,0576 | 12,976 | -12,976 | -234,2 | -234,2 | 280 | | 90 | 0,0683 | 0,0683 | 12,565 | -12,565 | -736,5 | -736,5 | 270 | | 100 | 0,0785 | 0,0785 | 11,772 | -11,772 | -1149,6 | -1149,6 | 260 | | 110 | 0,0878 | 0,0878 | 10,677 | -10,677 | -1465,3 | -1465,3 | 250 | | 120 | 0,0963 | 0,0963 | 9,358 | -9,358 | -1683,6 | -1683,6 | 240 | | 130 | 0,097 | 0,1034 | 7,892 | -7,892 | -1817,8 | -1817,8 | 230 | | 140 | 0,1093 | 0,1093 | 6,344 | -6,344 | -1886,3 | -1886,3 | 220 | | 150 | 0,1140 | 0,1140 | 4,750 | -4,750 | -1910 | -1910 | 210 | | 160 | 0,1173 | 0,1173 | 3,167 | -3,167 | -1907,3 | -1907,3 | 200 | | 170 | 0,1192 | 0,1192 | 1,578 | -1,578 | -1899,4 | -1899,4 | 190 | | 180 | 0,1200 | 0,1200 | 0 | 0 | -1894,2 | -1894,2 | 180 | | |
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 | 0 | 0,133 | - | - | - | 3 | 4,455 | 0,396 | 360 | | 10 | 0,018 | 0,151 | - | - | - | 2,880 | 4,216 | 0,375 | 350 | | 20 | 0,072 | 0,205 | - | - | 6,870 | 2,648 | 3,761 | 0,334 | 340 | | 30 | 0,192 | 0,325 | 1,900 | 2,119 | 4,007 | 2,409 | 3,306 | 0,294 | 330 | | 40 | 0,278 | 0,411 | 2,403 | 2,789 | 3,045 | 2,323 | 3,147 | 0,280 | 320 | | 50 | 0,421 | 0,554 | 3,239 | 3,955 | 2,147 | 2,240 | 2,994 | 0,266 | 310 | | 60 | 0,579 | 0,712 | 4,164 | 5,307 | 1,600 | 2,186 | 2,898 | 0,257 | 300 | | 70 | 0,749 | 0,882 | 5,158 | 6,817 | 1,246 | 2,150 | 2,833 | 0,252 | 290 | | 80 | 0,922 | 1,055 | 6,169 | 8,405 | 1,010 | 2,126 | 2,789 | 0,248 | 280 | | 90 | 1,093 | 1,226 | 7,169 | 10,02 | 0,847 | 2,108 | 2,758 | 0,245 | 270 | | 100 | 1,256 | 1,389 | 8,123 | 11,598 | 0,732 | 2,095 | 2,735 | 0,243 | 260 | | 110 | 1,405 | 1,538 | 8,994 | 13,065 | 0,649 | 2,086 | 2,718 | 0,241 | 250 | | 120 | 1,541 | 1,674 | 9,789 | 14,426 | 0,587 | 2,079 | 2,706 | 0,240 | 240 | | 130 | 1,552 | 1,685 | 9,853 | 14,537 | 0,584 | 2,078 | 2,705 | 0,240 | 230 | | 140 | 1,749 | 1,882 | 11,006 | 16,546 | 0,513 | 2,070 | 2,690 | 0,239 | 220 | | 150 | 1,824 | 1,957 | 11,444 | 17,319 | 0,490 | 2,067 | 2,686 | 0,239 | 210 | | 160 | 1,877 | 2,01 | 11,754 | 17,869 | 0,475 | 2,066 | 2,683 | 0,238 | 200 | | 170 | 1,907 | 2,04 | 11,929 | 18,181 | 0,467 | 2,065 | 2,681 | 0,238 | 190 | | 180 | 1,92 | 2,053 | 12,006 | 18,319 | 0,463 | 2,064 | 2,680 | 0,238 | 180 | | |
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 двигателяИсходные данные: угловое ускорение кривошипа: , угловая скорость кривошипа , постоянная кривошипно-шатунного механизма ; приведенные массы деталей кривошипно-шатунного механизма: площадь поршня Fп=0,009498мІ1) 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 | | | | | | | | | | | | | | | 0 | 0 | 0 | -7,83234 | -7,83234 | 0 | 0 | 1 | -7,83234 | 0 | 0 | 1 | -7,83234 | 5,80766 | 7,83234 | | 30 | 0 | 0 | -6,15576 | -6,15576 | 0,137 | -0,84334 | 0,797 | -4,90614 | 0,619 | -3,81041 | 1,009 | -6,21166 | 8,73386 | 6,212039 | | 60 | 0 | 0 | -2,20272 | -2,20272 | 0,242 | -0,53306 | 0,29 | -0,63879 | 0,987 | -2,17409 | 1,029 | -2,26617 | 13,00121 | 2,265992 | | 90 | 0 | 0 | 1,713099 | 1,713099 | 0,283 | 0,484807 | -0,283 | -0,48481 | 1 | 1,713099 | 1,039 | 1,780768 | 13,15519 | 1,780379 | | 120 | 0 | 0 | 3,916054 | 3,916054 | 0,242 | 0,947685 | -0,71 | -2,7804 | 0,745 | 2,91746 | 1,029 | 4,028862 | 10,8596 | 4,030161 | | 150 | 0 | 0 | 4,44266 | 4,44266 | 0,137 | 0,608644 | -0,934 | -4,14944 | 0,381 | 1,692653 | 1,009 | 4,483007 | 9,49056 | 4,481398 | | 180 | 0 | 0 | 4,405909 | 4,405909 | 0 | 0 | -1 | -4,40591 | 0 | 0 | 1 | 4,405909 | 9,23409 | 4,40591 | | 210 | 0 | 0 | 4,44266 | 4,44266 | -0,137 | -0,60864 | -0,934 | -4,14944 | -0,381 | -1,69265 | 1,009 | 4,403033 | 9,49056 | 4,481397 | | 240 | 0,05 | 0,474 | 3,916054 | 4,391429 | -0,242 | -1,06273 | -0,71 | -3,11791 | -0,745 | -3,27161 | 1,029 | 4,267666 | 10,52209 | 4,51938 | | 270 | 0,12 | 1,139 | 1,713099 | 2,853999 | -0,283 | -0,80768 | -0,283 | -0,80768 | -1 | -2,854 | 1,039 | 2,746871 | 12,83232 | 2,966085 | | 300 | 0,31 | 2,944 | -2,20272 | 0,744602 | -0,242 | -0,18019 | 0,29 | 0,215935 | 0,987 | 0,734923 | 1,029 | 0,723617 | 13,85594 | 0,765989 | | 330 | 1,05 | 9,972 | -6,15576 | 3,827114 | -0,137 | -0,52431 | 0,797 | 3,05021 | -0,619 | -2,36898 | 1,009 | 3,792977 | 16,69021 | 3,862104 | | 360 | 4,25 | 40,366 | -7,83234 | 32,57453 | 0 | 0 | 1 | 32,57453 | 0 | 0 | 1 | 32,57453 | 46,21453 | 32,57453 | | 390 | 7,01 | 66,580 | -6,15576 | 60,4918 | 0,137 | 8,287377 | 0,797 | 48,21197 | 0,619 | 37,44443 | 1,009 | 59,95223 | 61,85197 | 61,0449 | | 420 | 2,75 | 26,119 | -2,20272 | 23,9429 | 0,242 | 5,794181 | 0,29 | 6,94344 | 0,987 | 23,63164 | 1,029 | 23,26812 | 20,58344 | 24,63059 | | 450 | 1,43 | 13,582 | 1,713099 | 15,30882 | 0,283 | 4,332396 | -0,283 | -4,3324 | 1 | 15,30882 | 1,039 | 14,73419 | 9,3076 | 15,91005 | | 480 | 0,93 | 8,833 | 3,916054 | 12,75803 | 0,242 | 3,087442 | -0,71 | -9,0582 | 0,745 | 9,50473 | 1,029 | 12,39847 | 4,5818 | 13,12977 | | 510 | 0,77 | 7,313 | 4,44266 | 11,76343 | 0,137 | 1,61159 | -0,934 | -10,987 | 0,381 | 4,481868 | 1,009 | 11,65851 | 2,653 | 11,86597 | | 540 | 0,71 | 6,743 | 4,405909 | 11,15623 | 0 | 0 | -1 | -11,1562 | 0 | 0 | 1 | 11,15623 | 2,4838 | 11,1562 | | 570 | 0 | 0 | 4,44266 | 4,44266 | -0,137 | -0,60864 | -0,934 | -4,14944 | -0,381 | -1,69265 | 1,009 | 4,403033 | 9,49056 | 4,481397 | | 600 | 0 | 0 | 3,916054 | 3,916054 | -0,242 | -0,94768 | -0,71 | -2,7804 | -0,745 | -2,91746 | 1,029 | 3,805689 | 10,8596 | 4,030161 | | 630 | 0 | 0 | 1,713099 | 1,713099 | -0,283 | -0,48481 | -0,283 | -0,48481 | -1 | -1,7131 | 1,039 | 1,648796 | 13,15519 | 1,78038 | | 660 | 0 | 0 | -2,20272 | -2,20272 | -0,242 | 0,533059 | 0,29 | -0,63879 | -0,987 | 2,174087 | 1,029 | -2,14064 | 13,00121 | 2,265989 | | 690 | 0 | | -6,15576 | -6,156 | -0,137 | 0,843372 | 0,797 | -4,90633 | -0,619 | 3,810564 | 1,009 | -6,10109 | 8,73367 | 6,212284 | | |
5 Тяговый расчет двигателяИмеем 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=74,8кВт- мощность 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, z- число 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:где -удельный 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 | 2140 | 0 | 0 | 3,35 | 0 | | Номинальная мошность | 2000 | 357,23 | 74,8 | 18,2 | 166 | | Максимальная перегрузка | 1428 | 400 | 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 | 10799,97 | 14399,96 | 17999,95 | | Gсц | 35999,9 | 35999,9 | 35999,9 | 35999,9 | 35999,9 | | цкр | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | | д | 1 | 3 | 8 | 14 | 25 | | |
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. | 1 2 3 | 0 0 0 | 15,1 17,9 21,34 | 0 0 0 | 3,35 3,35 3,35 | - - - | 0 0 0 | | Номинальная тяговая мощность. | 1 2 3 | 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. | 1 2 3 | 11042,08 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 | | |
|
|
 |
НОВОСТИ |
 |
|
| Изменения |
|
| Прошла модернизация движка, изменение дизайна и переезд на новый более качественный сервер |
|
