Автотракторные двигатели

       Qсг - количество тепла, выделившегося при сгорании топлива и переданного сжатому газу, кДж; Qz - количество тепла в газе после сгорания топлива, кДж;

- количество тепла, затраченного  на работу расширения газов при движении поршня от ВМТ до расчетного конца сгорания, кДж.

Температура газов в конце сгорания Тz определяется по уравнениям сгорания, выраженным через параметры состояния газов [2]: для дизельного двигателя           

Значение Тz также можно выбрать из таблицы 2.4, учитывая, что дизелям с наддувом соответствуют большие значения температуры.

Давление газов в конце сгорания Рг ориентировочно определяется : , МПа, где m, - коэффициент молекулярного изменения (m = 1,01... 1,05), принимаем m=1,01;

      lр = Рr/Рс - степень повышения давления, показывающая увеличение давления газов в цилиндре ДВС в процессе сгорания.

Величину lр подсчитать теоретически довольно сложно, поэтому ее значение принимают ориентировочно.

Таблица 2.3 - Зависимость lр от способа смесеобразования

Тип ДВС	lр
Дизель с пленочным/объемно-пленочным смесеобразованием	1,4…1,8

Подобрав значения Тz и lр рассчитывают значения рz по выражениям в зависимости от типа заданного двигателя.

Принимаем значение Тz =2200 К, lр  =1,4

, МПа

Таблица 2.4 - Основные параметры процесса сгорания современных ДВС

Тип ДВС	рz, МПа	Тz, К	lр
Дизель с турбонаддувом	6…12	2000…2300	1,4…2,5

 

4. Процесс расширения

 

 При теоретических  расчетах этот процесс описывается политропой расширения с постоянным показателем n2. Тогда давление и температура газов в конце расширения определяются по выражениям

      

                                                      МПа                                                       

 К,                                              

где n2 - показатель политроны расширения, который имеет тот же физический смысл, что и показатель политропы сжатия, и ориентировочно определяется по выражениям

n2 = 1,21 + 130/n - 0,02=1,21+130/2000-0,02=1,255;

d - степень последующего расширения (изменение объема газов в цилиндре от начала до конца расширения или от конца расчетного сгорания до НМТ) подсчитывается по формуле

                                                                                                    

где r - степень предварительного расширения (изменение объема газов от начала до конца расчетного периода сгорания или от ВМТ до конца расчетного сгорания) рассчитывается по формуле

                                                                                               

Таблица 2.5 - Основные параметры процесса расширения                                      современных ДВС

Тип ДВС	рв, МПа	Тв, К	n2	r
Дизель с турбонаддувом	0,2…0,5	1000…1200	1,18…1,28	1,2…1,4

2.5 Процесс выпуска

Давление остаточных газов в цилиндре в конце выпуска зависит от конструктивных, эксплуатационных и других факторов и может быть ориентировочно определено по формуле:

                                                         , МПа                                   

где ро - давление окружающей среды;

Dрг - избыточное давление в цилиндре за счет гидравлического сопротивления выпускных трубопроводов, глушителя, газовой турбины (при наличии турбонаддува).

В целях лучшей очистки цилиндров от остаточных газов необходимо стремиться, чтобы это давление было как можно меньше.

При расчете давления остаточных газов принимают:

Для двигателей с турбонаддувом  рг = (0,75…0,95)рк, где рк - давление наддува после компрессора. 

рг = 0,75*0,14=0,105

Температура газов  Тг в  конце выпуска также принимают ориентировочно:  для дизелей  700...900  К.

 Принимаем Тг =800К.

Качество очистки цилиндров от остаточных газов в конце выпуска характеризуется коэффициентом остаточных газов g, который представляет собой отношение количества оставшихся в цилиндре газов к свежепоступившему заряду.

                                   

,

 

где  То - температура окружающей среды, К; То = 298 К;

Тк - температура воздуха после компрессора (см. такт впуска), К;

 e - степень сжатия;

 DТ - температура подогрева во впускном трубопроводе.

      Таблица 2.6 - Параметры процесса выпуска

Тип ДВС	рr, МПа	Тr, К	DТ	gr
Дизели с турбонаддувом	(0,75... 0,95) Рк	700... 950	0...10	0,02... 0,05

 

Таблица 2.7 Результаты расчета параметров рабочего цикла

 

ра, МПа	Та, К	рс, МПа	Тс, К	рz, МПа	Тz, К	рв, МПа	Тв., К	рr, МПа	Тr, К	Sс, м	Sа, м	Sz, м
0,1344	318,43	6,35	911,11	8,89	2200	0,53	1242,94	0,105	800	0,008	0,128	0,014

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Построение индикаторной диаграммы

    

В начале построения на оси абсцисс (основание диаграммы) в масштабе откладывается отрезок Sа = Sс + S=0,008+0,12=0,128 мм,

где  S – рабочий ход поршня (от ВМТ до НМТ).

Отрезок Sс, соответствующий объему камеры сжатия (Vс), определяется по      выражению  Sс = S / e- 1=0,12/(16,5-1)=0,008 мм.

Отрезок S соответствует рабочему объему Vh цилиндра, а по величине равен ходу поршня. Отметить точки, соответствующие положению поршня в ВМТ, точки А, В, НМТ.

По оси ординат (высота диаграммы) откладывается давление в масштабе 0,1 МПа в миллиметре.

На линии ВМТ наносятся точки давлений рг, рс, рz.

На линии НМТ наносятся точки давлений ра, рв.

Для дизельного двигателя необходимо еще нанести координаты точки, соответствующей концу расчетного процесса сгорания. Ордината этой точки будет равна рz, а абсцисса определяется по выражению

                       Sz = Sс× r =0,008×1,74=0,014 мм.                                                           

Построение линии сжатия и расширения газов можно проводить в такой последовательности. Произвольно между ВМТ и НМТ выбирается не менее 3 объемов или отрезков хода поршня     Vх1, Vх2, Vх3 (или Sх1, Sх2, Sх3).

И подсчитывается давление газов

На линии сжатия

На линии расширения

Все построенные точки плавно соединяются между собой.

 

 

 

2.7  Определение  среднего индикаторного давления

по индикаторной диаграмме

Среднее теоретическое индикаторное давление р'i представляет собой высоту  прямоугольника, равного площади индикаторной диаграммы в масштабе давления

                                                               МПа       

где  Fi-  площадь теоретической индикаторной диаграммы, мм2, ограниченная линиями ВМТ, НМТ, сжатия и расширения, может быть определена с помощью планиметра, методом интегрирования, либо другим способом; S - длина индикаторной диаграммы (ход поршня), мм (расстояние между линиями ВМТ, НМТ);

          mp - масштаб давления, выбранный при построении индикаторной диаграммы,    МПа / мм.

Действительное индикаторное давление

                                                                 рi = рi΄ ∙ φп =1,18*0,95=1,12 МПа,                                                   

где jп - коэффициент неполноты площади индикаторной диаграммы; учитывает отклонение действительного процесса от теоретического (скругление при резком изменении давлений, для дизелей jп = 0,92.. .0,95), принимаем jп =0,95;

После определения рi по индикаторной диаграмме сравнивают его с ранее подсчитанным и определяют расхождение в процентах.

Среднее эффективное давление ре равно

ре = рi – рмп =1,12-0,197=0,93   

Тогда подсчитайте мощность по зависимости и сравните с заданной. Расхождение  должно быть не более 10…15%.

           

 

                     

Литература

Основная:

 

1. Суркин В.И. Основы теории и расчета автотракторных двигателей. Курс лекций, изд. 2-е, пер. Челябинск, ЧГАА, 2012. – 326 с.: ил.
2. Баширов Р.М., Основы теории и расчета автотракторных двигателей: учебник/ Р.М. Баширов;  Уфа; БашГАУ, 2010. –304 с.: ил.
3. Шароглазов Б.А. и др. Поршневые двигатели внутреннего сгорания. Челябинск. - ЮУрГУ, 2011.- 382 с.
4. Болотов А.К. и др. Конструкции тракторов и автомобилей: Учебное пособие - М.: Колосс, 2006.
5. Автомобили:Учебное пособие для вузов / А.В.Богатырев и др.-М.:Колос, 2004.

 

Дополнительная:

 

1. Программа курса «Тракторы и автомобили» для сельскохозяйственных высших учебных заведений. - М., 2000.
2. Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет тракторных двига-телей. - М.: Колос, 1992.
3. Родичев В.А. Тракторы: Учебник. – М.: Академия, 2002.
4. Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Конструкция автомобильных и трак-торных двигателей. - М.: Высшая школа. 1986.
5. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Учебное пособие для вузов.- М.: Высшая школа, 2003.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

Варианты заданий на контрольную работу

 

Две последние цифры из номера зачетной книжки	Прототип трактора		Прототип двигателя
	Тяговый класс	Марка	Марка	Номинальная мощность, кВт/л.с.	Номинальная частота вращения, об/мин

00…01	0.9…1.4	Т-30А-80	Д-120 Р2	22.1/30	2000
02…04	1.4	Т-45А	Д-130 Р3	33.1/45	2000
05…07	0.9…1.4	ВТЗ-2032.10	Д-120 Р2	22.1/30	2000
08…09	0.9…1.4	ВТЗ-2048А	Д-130 Р3	35.1/45	2000
10…11	1.4	ЛТЗ 60АВ	Д-65М1Л	44.1/60	2000
12…14	1.4	ЛТЗ 60АБ	Д-248	44.1/60	2000
15…17	1.4	ЛТЗ 60А	Д-144	36.8/50	1800
18…19	2	ЛТЗ 155 (краб)	Д-442-47	110/150	1850
20…21	2	РТ-М-160	ЯМЗ-236 Д-2	118/160	1800
22…24	1.4	Беларус-923	Д-245.5	65/89	1800
25…27	1.4…2	Беларус-1025	Д-245	77/105	2200
28…29	1.4…2	Беларус-1221	Д-260.2	96/130	2100
30…31	2	Беларус-1523	Д-260.1С	115/155	2100
32…34	3	Беларус-2023	Д-260.4	154/210	2100
35…37	3	Кировец-3140	Д-260	103/140	2100
38…39	3	Кировец-3160	Д-260.1	124/168	2100
40…41	3	Кировец-3180	Д-260.9	130/177	2100
42…44	3	Кировец-3200	Д-260.4	158/215	2100
45…47	3	ДТ-75Д	Д-440-22	72/98	1800
48…49	3	ВТ-100Д	Д-442-24/25	106/145	1800
50…51	3…4	ВТ-150	Д-442	147/200	1800
52…54	4…5	ВТ-250	Д-461	184/250	1800
55…57	3	ХТЗ-121	СМД-19Т.02	112/152	1850
58…59	3	ХТЗ-16331	КамАЗ-740.02	132/180	2200
60…61	3	Т-150	СМД-60	111/150	2000
62…64	3	Т-150К	СМД-62	119/165	2100
65…67	4	Т-4А.01	А-01М	96/130	1700
68…69	4	Т-402.01	Д-461-14	125/170	1700
70…71	4…5	Т-404	Д-461-13	110/150	1700
72…74	5	Т-250	Д-4601	184/250	1700
75…77	5	К-744Р-04	ЯМЗ-238 НД-4	184/250	1900
78…79	5	К-744 Р1	ЯМЗ-238 НД-5	221/300	1900
80…81	5	К-744 Р2	ЯМЗ-8481.10	257/350	1900
82…84	8	К-745	ЯМЗ-8481.04	309/420	1900
85…89	6	Т-130	Д-180.121-1	103/140	1070
90…95	6	Т-160	Д-180.111-1	125/170	1250
96…99	6	Т-170	Д-180.100-1	132/180	1250