Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Ульяновский государственный университет
Институт медицины, экологии и физической культуры
Экологический факультет
Кафедра лесного хозяйства
Курсовой проект
по дисциплине Машины и механизмы в лесном хозяйстве
Расчеты, связанные с транспортом в лесном хозяйстве
Ульяновск 2008
Работа 1
Содержание работы
1.Усвоить основные понятия, характеризующие работу двигателя
2.Рассчитать основные параметры, определяющие техническую
характеристику двигателя
3.Составить отчет о выполненной работе
Указания к работе
Уяснить понятия индикаторной, эффективной и литровой мощности двигателя, удельного индикаторного и эффективного расхода топлива.
Таблица 1 - Исходные данные
Показатели
Значения
Ед.
измерения
Диаметр поршня
100
мм
Ход поршня
110
Число цилиндров
6
шт.
Угловая скорость
400
рад/с
Тактность
2
об
Индикаторное давление
1050
кПа
КПД
0,8
-
Расход топлива
0,003
кг/с
Решение
В результате рабочего цикла часть тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива превращается в механическую. Сила давления газов, действующая на поршень, передается через шатун на кривошип, создавая на коленчатом валу двигателя крутящий момент.
Мощность двигателя зависит от степени использования тепла, которое выделяется при горении топлива в цилиндре. В полезную работу превращается только 30-40 % выделившегося тепла, остальное тепло уходит с отработанными газами, отводится от нагретых деталей двигателя посредством систем охлаждения и смазки, и теряется.
Различают индикаторную и эффективную мощности. Индикаторной называют мощность, которая развивается внутри цилиндра двигателя. Индикаторную мощность можно определить по формуле:
Ni = Pi × Vh × i × n, кВт,
τ
Ni = 1,05 × 0,86 × 6 × 64 = 173кВт
где Pi – среднее индикаторное давление, МПа;
Pi= 1050кПа = 1,05 МПа
i – число цилиндров двигателя;
i = 6 шт
n – частота вращения коленчатого вала двигателя, об/с;
n=ω / (2 × π) = 400 / (2 × 3, 14) = 64об/с
τ – тактность двигателя, об/цикл.
τ = 2 об/цикл.
Среднее индикаторное давление четырехтактных и двухтактных дизельных двигателей составляет 0,6-1,1 МПа (6-11 кг/см²).
Тактность двигателя – это число, показывающее, за сколько оборотов коленчатого вала совершается рабочий цикл. Для четырехтактных двигателей τ = 2, для двухтактных - τ = 1.
Объем, освобождаемый поршнем при перемещении от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней (НМТ), называется рабочим объемом цилиндра Vh:
Vh = π × d² × 10³ × S, л
4
Vh=3, 14 × 0, 01 × 103 × 0,11= 0,86 л
Здесь: d – диаметр поршня, м;
d = 100 мм = 0, 1 м
S - ход поршня, м (расстояние между ВМТ и НМТ).
S = 110 мм = 0,11 м.
Сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя, выраженная в литрах, - литраж двигателя (Vл):
Vл = Vh × i, л
Vл = 0,86 × 6 = 5,2 л.
Если выразить рабочий объем цилиндра через литраж двигателя, то индикаторная мощность будет равна
Ni = Pi × Vл × n, кВт
Τ
Ni = 1,05× 5,2×64= 175кВт
При работе двигателя часть индикаторной мощности затрачивается на преодоление сопротивления трения движущихся деталей двигателя. Мощность, равноценная этим потерям, называется мощностью трения (NT).
Мощность двигателя, снимаемая с его коленчатого вала, называется эффективной мощностью (Nе):
Nе = Ni – Nт.
Отношение эффективной мощности к индикаторной мощности называется механическим коэффициентом полезного действия – КПД (ηм):
ηм = Nе
Ni.
Для четырехтактных дизельных двигателей ηм = 0,73-0,85, для двухтактных – 0,70-0,75.
Отсюда следует, что:
Nе = Ni – Nт = Ni × ηм = 173× 0, 8= 138кВт
где ηм=0,8
Среднее эффективное давление (Pе) меньше среднего индикаторного (Pi):
Pе = Pi × ηм.
Ре = 1,05 × 0, 8= 616 кПа = 0,616 МПа
Мощность двигателя, таким образом, зависит от его литража, давления газов в цилиндрах и частоты вращения коленчатого вала, а также от технического состояния двигателя.
При подборе двигателя с точки зрения рационального использования размеров цилиндров пользуются понятием «литровая мощность».
Литровая мощность – это эффективная мощность, отнесенная к одному литру объема двигателя, измеряется в киловаттах на литр (кВт/л).
Nл = Nе = Pе × n
Vл τ
Nл = 138= 0,84× 64= 26,5кВт/л
5,2 2
В зависимости от совершенства конструкции и технического состояния двигатель для выполнения одной и той же полезной работы расходует разное количество топлива. Масса топлива, расходуемого двигателем в единицу времени, называется расходом топлива. Зная расход топлива, можно определить индикаторный и эффективный удельные расходы топлива.
Удельный индикаторный расход топлива (qi) – это масса топлива, расходуемая на единицу индикаторной мощности в один час:
qi = 3600 × Gt, кг/кВт·ч
Ni
qi = 3600 × 0,003 = 0,06 кг/кВт·ч
175
где Gt – расход топлива, кг/с.
Gt = 0.003 кг/с
Удельный эффективный расход топлива (qe) – это масса топлива, расходуемая на единицу эффективной мощности в один час:
qe = 3600 × Gt, кг/кВт·ч.
Ne
qe = 3600 × 0,003 = 0,08 кг/кВт·ч.
138
В современных тракторных дизельных двигателях удельный эффективный расход топлива составляет 0,23-0,27 кг/кВт·ч.
Итог работы
Мы уяснили понятия индикаторной, эффективной и литровой мощности двигателя, удельного и эффективного расхода топлива.
По сравнению с удельным эффективным расходом топлива современных тракторов, удельный эффективный расчет топлива по моим расчетам получился большим. Следовательно, данный двигатель тратит больше топлива на единицу эффективной мощности в час, чем современные трактора.
Работа №2
Баланс мощности трактора
Цель работы: ознакомиться с понятием баланса мощности трактора и изучить его составляющие.
1.Усвоить основные понятия баланса мощности трактора
2.Определить составляющие эффективной мощности трактора
Уяснить понятия полезной мощности трактора, мощностей, затрачиваемых на преодоление различных сопротивлений, тягового коэффициента полезного действия, сцепного веса трактора.
Таблица 2 - Исходные данные
Единица
Марка трактора
ДТ-75М
Состояние дороги
Ледяная дорога
Эксплуатационная
мощность
66
кВт
Конструктивная масса
6350
кг
Коэф-т сопротивления
передвижению
0,03
Скорость движения
трактора
1,7
м/с
Коэффициент
буксования
%
Подъем пути
0
Крутящий момент, развиваемый на ВОМ
150
Н∙м
При работе тракторного агрегата только часть мощности, развиваемой двигателем, используется на выполнение полезной работы. Баланс мощности трактора при установившемся движении можно представить формулой:
Nе = Nтр + Nпер + Nбукс ± Nпод + Nвом + Nтяг,
где Nе – эффективная (эксплуатационная) мощность двигателя;
Nтр – мощность, затрачиваемая на преодоление трения в силовой передаче и на ведущих участках гусениц (для гусеничных тракторов);
Nпер – мощность, расходуемая на самопередвижение трактора;
Nбукс – мощность, теряемая на буксование трактора;
Nпод – мощность, идущая на продоление подъема при движении трактора вверх по склону (знак “минус” – при движении вниз по склону);
Страницы: 1, 2