3.1.4.Определение параметров рабочего тела в конце «видимого» горения.
Полный коэффициент молекулярного изменения
Максимальное давление цикла обычно принимается степень повышения давления при сгорании 1,3 - 1,4. Тогда
Рz=рс.
Удельная энтальпия рабочего тела в конце “видимого” участка сгорания (точка z)
где – коэффициент эффективного выделения теплоты;
QН – низшая теплота сгорания единицы массы топлива.
Температура рабочего тела в точке Z
.
Количество рабочего тела в точке Z
Объем рабочего тела в точке Z
Предварительная степень расширения рабочего тела
3.1.5 Определение параметров рабочего тела в конце процесса расширения
Степень последующего расширения рабочего тела
где Ve – объем цилиндра в момент открытия выпускных клапанов.
Постоянная величина
где We – относительные потери теплоты от газов в стенки.
Задаемся средним показателем политропы расширения np и определяем температуру рабочего тела к моменту открытия выпускных клапанов
Удельная внутренняя энергия в точке е
Уточненное значение
Количество рабочего тела в точке е.
Ме=Мz.
Давление рабочего тела в точке е.
3.1.6 Индикаторные показатели двигателя
Полная степень последующего расширения
Среднее индикаторное давление
где m - коэффициент полноты диаграммы;
nC =кС – принятое условие расчета процесса сжатия.
Индикаторная работа
Индикаторная мощность
Индикаторный КПД
Удельный индикаторный расход топлива
Среднее давление насосных ходов.
рНХ=рСР-рr.
Работа насосных ходов
LНХ=рНХ Vh.
Мощность насосных ходов
Доля насосных ходов
3.1.7 Эффективные показатели двигателя
Средняя скорость поршня
Среднее давление, эквивалентное работе на преодоление сопротивлений в механизмах двигателя
Работа на преодоление сопротивлений в механизмах двигателя
LМД=рМД Vh
Мощность на преодоление сопротивлений в механизмах двигателя
Доля работы на преодоление сопротивлений в механизмах двигателя
Среднее эффективное давление
Эффективный КПД
Эффективная работа двигателя
Lе=ре Vh
Эффективная мощность двигателя
Механический КПД двигателя
Удельный эффективный расход топлива
Часовой расход топлива
Цикловая подача топлива
3.1.8 Показатели турбины и нагнетателя
Секундный расход топлива
Химическая теплота топлива
Теплоотвод от газов в стенки
Энтальпия поступающего в двигатель топлива
где сР – теплоемкость топлива.
Секундный расход воздуха через двигатель
Теплоемкость поступающего в цилиндр воздуха
Энтальпия воздуха, поступающего в цилиндры двигателя
Энтальпия газов, выходящих из цилиндров двигателя
Количество выпускных газов
Удельная энтальпия выпускных газов
Суммарный коэффициент избытка воздуха в выпускном коллекторе
Коэффициенты при мольных теплоемкостях для газов в выпускном коллекторе
Температура газов в выпускном коллекторе
Температура рабочего тела после нагнетателя
где
Теплоемкость воздуха после нагнетателя
Энтальпия воздуха после нагнетателя
Теплота, отводимая в воздухоохладителе
Теплоемкость воздуха на входе в нагнетатель
Энтальпия воздуха на входе в нагнетатель
Мощность, потребляемая нагнетателем
Энтальпия отработавшего в турбине газа
Удельная энтальпия отработавшего в турбине газа
Температура отработавших газов
Потребный внутренний КПД газовой турбины
Внутренняя мощность турбины
Механический КПД турбокомпрессора
Расчёт рабочего процесса был произведен при помощи ЭВМ на кафедре ДВС, по методике приведенной выше, результаты расчёта представлены в таблице . В результате выполнения комплексного проекта были также выполнены расчёты рабочего процесса для двух других двигателей с другими конструктивными параметрами, в результате анализа полученных результатов был выбран рабочий процесс приведенный в пояснительной записке студента Михайленко А.
4. РАЗРАБОТКА ГОЛОВКИ ЦИЛИНДРА
4.1 Выбор и описание конструкции головки цилиндра
Расчет газораспределительного механизма.
Выбор и определение параметров клапана.
Диаметр горловины.
Площадь проходного сечения выбирают из условия неразрывности потока несжимаемого газа по средней скорости потока в сечении седла при максимальном подъеме клапана на номинальном скоростном режиме двигателя:
где Fкл – проходное сечение в седле клапана, м2;
Сm – средняя скорость поршня, м/с;
Fп – площадь поршня, м2;
iкл – количество одноименных клапанов;
W – средняя скорость газа в проходном сечении клапана, м/с.
Для дизелей допускается средняя скорость газа в седле впускных клапанов W вп=50-80 м/с.
Проходное сечение в горловине Fгор не должно ограничивать пропускную способность впускного и выпускного трактов. Поэтому, учитывая, что через горловину приходит стебель клапана, ее площадь принимаем по соотношению
Fгор=(1,1-1,2)Fкл.=(1,1 – 1,2) 1,09 10-3=1,25 10-3
Диаметр горловины
м
Максимальный диаметр горловины ограничиваются возможностью размещения клапанов в головке блока при заданных значениях диаметра цилиндра, конструктивной схемы газораспределительного механизма и типа камеры сгорания. Поэтому значение dгор, полученное выше для впускного канала, дизеля с непосредственным впрыскиванием не должно быть более:
следует учесть что диаметры горловин выпускных клапанов обычно меньше диаметров горловин впускных клапанов на 10-20 %. Тогда принимаем
=35 мм
Проходное сечение выпускного клапана
мм2
4.2 Максимальный подъем клапана
Проходное сечение клапана с коническим уплотнением при подъеме клапана на высоту hкл определяют из соотношения:
где - высота подъема клапана в рассматриваемый момент времени, м.
- диаметр горловины.
- угол фаски клапана, равный 45.
Максимальная высота подъема впускного клапана.
Максимальная высота подъема выпускного клапана
4.3 Профилирование кулачка для впускного клапана
Для проектируемого двигателя принимаемый выпуклый профиль кулачка, и применяем плоский толкатель.
Радиус начальной окружности:
мм
Принимаем следующие фазы газораспределения:
Угол опережения открытия впускного клапана: =20, угол запаздывания закрытия впускного клапана 46. Тогда
Максимальный подъем толкателя
где lт и lкл –длины плечей коромысла(рычага), прилегающих соответственно к толкателю и клапану.
Принимаем радиус кулачка на первом профиле:
Тогда радиус кулачка на втором профиле
Для обеспечения зазора в клапанном механизме тыльную часть кулачка выполняют радиусом , меньшим радиуса на величину зазора т.е.
где - зазор, необходимый для компенсации температурных и упругих деформаций в механизме привода клапанов.
Максимальное значение угла поворота распределительного вала , соответствующего движению толкателя по участку профиля кулачка от начала подъема клапана до перехода клапана на участок выстоя определяется из соотношения.
Профиль кулачка впускного клапана представлен на рисунке
Профилирование кулачка для выпускного клапана.
Угол опережения открытия выпускного клапана: =66, угол запаздывания закрытия выпускного клапана 20. Тогда
Принимаем радиус кулачка на первом профиле
Профиль кулачка выпускного клапана представлен на рисунке
4.5 Кинематический расчёт газораспределительного механизма
Задачи расчёта: определение подъема, скорости и ускорения толкателя и клапана в зависимости от угла поворота распределительного вала.
Для проектируемого выпуклого профиля кулачков используем следующие расчётные формулы:
На участке А-С, А’ – С’ (м,м/c,м/с2)
На участке С-В, С’ – В (м,м/c,м/с2)
где - соответственно подъем, скорость и ускорение толкателя,
и - текущие углы поворота распределительного вала при движении толкателя на участках соответственно А – С и С – В профиля кулачка, град.
- угловая скорость вращения коленчатого вала, рад/с.
где n – частота вращения коленчатого вала.
– тактность рабочего цикла ДВС.
Результаты кинематического расчёта газораспределительного механизма представлены в таблице и . По результатам расчёта построены зависимости хода, скорости и ускорения клапанов от угла поворота коленчатого вала двигателя, представленные на рисунках и .
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
