Главная страница
Навигация по странице:

  • 5 Динамический расчет двигателя

  • 5.1 Привидение масс деталей КШМ

  • 5.2 Удельные силы инерции

  • Список использованных источников

  • Курсовой проект по дисциплине Локомотивные энергетические установки на тему Расчет основных параметров тепловозного двигателя


    Скачать 335.22 Kb.
    НазваниеКурсовой проект по дисциплине Локомотивные энергетические установки на тему Расчет основных параметров тепловозного двигателя
    Дата26.10.2020
    Размер335.22 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаKursovoy_proekt.docx
    ТипКурсовой проект
    #145864
    страница2 из 2
    1   2

    4 Построение расчетной индикаторной диаграммы
    При построении расчетной индикаторной диаграммы необходимо помнить, что в расчете рабочего процесса были приняты следующие допущения:

    –процесс наполнения начинается в ВМТ и проходит с постоянным давлением Ра;

    –процесс сжатия начинается в НМТ (точка «а»), проходит по политропе с постоянным показателем n1 и заканчивается в ВМТ (точка «с»);

    –процесс сгорания начинается в точке «с», выполнятся по линейным законам cy и yz и заканчивается в точке «z»;

    –процесс расширения начинается в точке «z», проходит по политропе с постоянным показателем n2 и заканчивается в НМТ (точка «в»);

    –процесс выхлопа начинается в НМТ, проходит с постоянным давлением Pr и заканчивается в ВМТ.

    По результатам расчета рабочего процесса строится расчетная индикаторная диаграмма двигателя (в координатах PV). Для этого в выбранных масштабах для Pj = Aj (мм) и Vi = Bi (мм) откладываются величины:














    Затем по уравнениям политроп строят кривые сжатия и расширения, задаваясь несколькими значениями объемов V1, V2, V3 и т.д., определяют соответствующие значения давлений р1, р2, р3и т.д.

    Например:

    -для сжатия

    -для расширения

    Полученная в результате расчётов диаграмма представлена на рисунке 1.


    Рисунок 1 – Индикаторная диаграмма рабочего цикла проектируемого двигателя

    5 Динамический расчет двигателя
    Динамический расчет выполняется для четырехтактного дизеля и включает определение сил и моментов сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме (КШМ).
    5.1 Привидение масс деталей КШМ
    В курсовом проекте выполняется приведение масс поршневого комплекта и части шатуна mr, совершающих возвратно-поступательное движение, для расчета и построения сил инерции Pj, и массы второй части шатуна, совершающей вращательное движение, для расчета сил Q, действующих на шатунную шейку.

    Рассчитаем приведенную идеальную массу:


    где =40 кг масса комплекта поршня;

    =60 кг масса комплектов главного шатуна;

    = 0,3,

    - расстояние от центра тяжести шатуна до оси шатунной шейки

    - длина шатуна
    Площадь поршня (м2) равна:





    Приведённая удельная масса mш определяется по формуле:





    где =60 кг, масса комплекта главного шатуна;
    5.2 Удельные силы инерции
    Удельные силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс одного цилиндра определяют по формуле:


    где λ=0,24

    mп – приведённая удельная масса, кг/м2;

    ω – угловая скорость вращения кривошипа, с-1;

    R – радиус кривошипа;








    Удельные центробежные силы инерции вращающихся масс сочлененных шатунов находятся по формуле:



    Удельная суммарная сила:

    Удельная тангенциальная сила:


    где β – угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра (град), определяемый по формуле:


    Удельная радиальная сила:


    Удельная нормальная сила:


    Суммарная удельная сила, действующая на шатунную шейку (Q) определяется по формуле:


    Угол поворота коленчатого вала θ находим по формуле:

    Сведем все полученные значения в таблицу 1.
    Таблица 1 – Удельные силы, действующие на поршень и КШМ

    φ,
    град


    φ,
    рад


    Pr,
    МПа


    Pj,
    МПа


    β

    P∑,
    МПа

    Pш,
    МПа


    Pτ,
    МПа


    PR,
    МПа


    PN,
    МПа


    0

    0,000

    0,10045

    -1,282

    0,000

    -1,182

    -1,182

    0,000

    -1,182

    0,000

    5

    0,087

    0,10045

    -1,274

    0,021

    -1,174

    -1,174

    -0,127

    -1,167

    -0,025

    10

    0,175

    0,10045

    -1,251

    0,042

    -1,151

    -1,152

    -0,247

    -1,125

    -0,048

    15

    0,262

    0,10045

    -1,214

    0,062

    -1,113

    -1,115

    -0,355

    -1,057

    -0,069

    20

    0,349

    0,10045

    -1,162

    0,082

    -1,061

    -1,065

    -0,445

    -0,967

    -0,087

    25

    0,436

    0,10045

    -1,097

    0,102

    -0,996

    -1,001

    -0,513

    -0,860

    -0,102

    30

    0,524

    0,10045

    -1,019

    0,120

    -0,919

    -0,926

    -0,556

    -0,740

    -0,111

    35

    0,611

    0,10045

    -0,932

    0,138

    -0,831

    -0,839

    -0,571

    -0,615

    -0,116

    40

    0,698

    0,10045

    -0,835

    0,155

    -0,735

    -0,744

    -0,560

    -0,489

    -0,115

    45

    0,785

    0,10045

    -0,731

    0,171

    -0,631

    -0,640

    -0,523

    -0,369

    -0,109

    50

    0,873

    0,10045

    -0,621

    0,185

    -0,521

    -0,530

    -0,462

    -0,260

    -0,097

    55

    0,960

    0,10045

    -0,508

    0,198

    -0,408

    -0,416

    -0,381

    -0,167

    -0,082

    60

    1,047

    0,10045

    -0,393

    0,209

    -0,292

    -0,299

    -0,284

    -0,092

    -0,062

    65

    1,134

    0,10045

    -0,277

    0,219

    -0,177

    -0,181

    -0,177

    -0,039

    -0,039

    70

    1,222

    0,10045

    -0,164

    0,227

    -0,063

    -0,065

    -0,064

    -0,008

    -0,015

    75

    1,309

    0,10045

    -0,053

    0,234

    0,048

    0,049

    0,049

    0,001

    0,011

    80

    1,396

    0,10045

    0,054

    0,239

    0,154

    0,159

    0,158

    -0,010

    0,037

    85

    1,484

    0,10045

    0,154

    0,241

    0,255

    0,262

    0,259

    -0,040

    0,063

    90

    1,571

    0,10045

    0,248

    0,242

    0,349

    0,359

    0,349

    -0,086

    0,086

    95

    1,658

    0,10045

    0,334

    0,241

    0,435

    0,448

    0,424

    -0,145

    0,107

    100

    1,745

    0,10045

    0,413

    0,239

    0,513

    0,528

    0,484

    -0,212

    0,125

    105

    1,833

    0,10045

    0,482

    0,234

    0,583

    0,599

    0,527

    -0,285

    0,139

    110

    1,920

    0,10045

    0,544

    0,227

    0,644

    0,661

    0,554

    -0,360

    0,149

    115

    2,007

    0,10045

    0,596

    0,219

    0,697

    0,714

    0,566

    -0,435

    0,155

    120

    2,094

    0,10045

    0,641

    0,209

    0,741

    0,758

    0,563

    -0,507

    0,158

    125

    2,182

    0,10045

    0,678

    0,198

    0,778

    0,794

    0,548

    -0,574

    0,156

    130

    2,269

    0,10045

    0,708

    0,185

    0,808

    0,822

    0,522

    -0,635

    0,151

    135

    2,356

    0,10045

    0,731

    0,171

    0,832

    0,844

    0,487

    -0,689

    0,143

    140

    2,443

    0,10045

    0,749

    0,155

    0,849

    0,860

    0,444

    -0,736

    0,133

    145

    2,531

    0,10045

    0,762

    0,138

    0,863

    0,871

    0,397

    -0,775

    0,120

    150

    2,618

    0,10045

    0,771

    0,120

    0,872

    0,878

    0,345

    -0,808

    0,105

    155

    2,705

    0,10045

    0,778

    0,102

    0,878

    0,883

    0,290

    -0,834

    0,090

    160

    2,793

    0,10045

    0,781

    0,082

    0,882

    0,885

    0,233

    -0,854

    0,073

    165

    2,880

    0,10045

    0,784

    0,062

    0,884

    0,886

    0,176

    -0,868

    0,055

    170

    2,967

    0,10045

    0,785

    0,042

    0,885

    0,886

    0,117

    -0,878

    0,037

    175

    3,054

    0,10045

    0,786

    0,021

    0,886

    0,886

    0,059

    -0,884

    0,019

    180

    3,142

    0,10045

    0,786

    0,000

    0,886

    0,886

    0,000

    -0,886

    0,000

    185

    3,229

    0,10062

    0,786

    -0,021

    0,886

    0,886

    -0,059

    -0,884

    -0,019

    190

    3,316

    0,10172

    0,785

    -0,042

    0,887

    0,888

    -0,118

    -0,880

    -0,037

    195

    3,403

    0,10358

    0,784

    -0,062

    0,887

    0,889

    -0,176

    -0,871

    -0,055

    200

    3,491

    0,10622

    0,781

    -0,082

    0,888

    0,891

    -0,235

    -0,859

    -0,073

    205

    3,578

    0,10971

    0,778

    -0,102

    0,887

    0,892

    -0,293

    -0,842

    -0,090

    210

    3,665

    0,11411

    0,771

    -0,120

    0,885

    0,892

    -0,350

    -0,820

    -0,107

    215

    3,752

    0,11950

    0,762

    -0,138

    0,882

    0,890

    -0,405

    -0,792

    -0,123

    220

    3,840

    0,12600

    0,749

    -0,155

    0,875

    0,886

    -0,458

    -0,758

    -0,137

    225

    3,927

    0,13375

    0,731

    -0,171

    0,865

    0,878

    -0,506

    -0,717

    -0,149

    230

    4,014

    0,14292

    0,708

    -0,185

    0,851

    0,865

    -0,549

    -0,669

    -0,159

    235

    4,102

    0,15371

    0,678

    -0,198

    0,832

    0,848

    -0,586

    -0,614

    -0,167

    240

    4,189

    0,16639

    0,641

    -0,209

    0,807

    0,825

    -0,613

    -0,552

    -0,172

    245

    4,276

    0,18129

    0,596

    -0,219

    0,778

    0,797

    -0,632

    -0,486

    -0,173

    250

    4,363

    0,19880

    0,544

    -0,227

    0,743

    0,762

    -0,639

    -0,415

    -0,172

    255

    4,451

    0,21944

    0,482

    -0,234

    0,702

    0,722

    -0,635

    -0,343

    -0,167

    260

    4,538

    0,24382

    0,413

    -0,239

    0,657

    0,676

    -0,619

    -0,271

    -0,160

    265

    4,625

    0,27276

    0,334

    -0,241

    0,607

    0,625

    -0,592

    -0,202

    -0,150

    270

    4,712

    0,30728

    0,248

    -0,242

    0,555

    0,572

    -0,555

    -0,137

    -0,137

    275

    4,800

    0,34871

    0,154

    -0,241

    0,503

    0,518

    -0,512

    -0,080

    -0,124

    280

    4,887

    0,39876

    0,054

    -0,239

    0,452

    0,466

    -0,465

    -0,030

    -0,110

    285

    4,974

    0,45971

    -0,053

    -0,234

    0,407

    0,418

    -0,418

    0,012

    -0,097

    290

    5,061

    0,53453

    -0,164

    -0,227

    0,371

    0,381

    -0,378

    0,046

    -0,086

    295

    5,149

    0,62724

    -0,277

    -0,219

    0,350

    0,358

    -0,350

    0,077

    -0,078

    300

    5,236

    0,74323

    -0,393

    -0,209

    0,350

    0,358

    -0,341

    0,111

    -0,074

    305

    5,323

    0,88982

    -0,508

    -0,198

    0,382

    0,389

    -0,357

    0,156

    -0,077

    310

    5,411

    1,07696

    -0,621

    -0,185

    0,455

    0,463

    -0,404

    0,228

    -0,085

    315

    5,498

    1,31813

    -0,731

    -0,171

    0,587

    0,596

    -0,487

    0,344

    -0,101

    320

    5,585

    1,63130

    -0,835

    -0,155

    0,796

    0,806

    -0,607

    0,530

    -0,124

    325

    5,672

    2,03961

    -0,932

    -0,138

    1,108

    1,118

    -0,762

    0,819

    -0,154

    330

    5,760

    2,57044

    -1,019

    -0,120

    1,551

    1,562

    -0,938

    1,249

    -0,187

    335

    5,847

    3,25033

    -1,097

    -0,102

    2,154

    2,165

    -1,109

    1,859

    -0,220

    340

    5,934

    4,09042

    -1,162

    -0,082

    2,929

    2,939

    -1,228

    2,670

    -0,241

    345

    6,021

    5,05673

    -1,214

    -0,062

    3,843

    3,851

    -1,226

    3,650

    -0,239

    350

    6,109

    6,02913

    -1,251

    -0,042

    4,778

    4,782

    -1,026

    4,671

    -0,199

    355

    6,196

    6,78531

    -1,274

    -0,021

    5,511

    5,512

    -0,595

    5,480

    -0,115

    360

    6,283

    7,07553

    -1,282

    0,000

    5,793

    5,793

    0,000

    5,793

    0,000

    361

    6,301

    6,17000

    -1,282

    0,004

    4,888

    4,888

    0,106

    4,887

    0,020

    365

    6,370

    6,17000

    -1,274

    0,021

    4,896

    4,897

    0,529

    4,868

    0,102

    370

    6,458

    6,17000

    -1,251

    0,042

    4,919

    4,923

    1,056

    4,808

    0,205

    375

    6,545

    6,17000

    -1,214

    0,062

    4,956

    4,966

    1,581

    4,708

    0,308

    380

    6,632

    6,17000

    -1,162

    0,082

    5,008

    5,025

    2,101

    4,565

    0,413

    385

    6,720

    5,84289

    -1,097

    0,102

    4,746

    4,771

    2,444

    4,097

    0,484

    390

    6,807

    4,71714

    -1,019

    0,120

    3,698

    3,725

    2,236

    2,979

    0,447

    395

    6,894

    3,82347

    -0,932

    0,138

    2,892

    2,919

    1,988

    2,138

    0,402

    400

    6,981

    3,12493

    -0,835

    0,155

    2,290

    2,318

    1,746

    1,524

    0,358

    405

    7,069

    2,58091

    -0,731

    0,171

    1,850

    1,877

    1,533

    1,083

    0,319

    410

    7,156

    2,15593

    -0,621

    0,185

    1,534

    1,561

    1,360

    0,766

    0,287

    415

    7,243

    1,82172

    -0,508

    0,198

    1,314

    1,340

    1,227

    0,538

    0,263

    420

    7,330

    1,55667

    -0,393

    0,209

    1,164

    1,190

    1,132

    0,368

    0,247

    425

    7,418

    1,34454

    -0,277

    0,219

    1,067

    1,093

    1,068

    0,235

    0,238

    430

    7,505

    1,17318

    -0,164

    0,227

    1,010

    1,036

    1,029

    0,126

    0,234

    435

    7,592

    1,03354

    -0,053

    0,234

    0,981

    1,008

    1,008

    0,028

    0,234

    440

    7,679

    0,91878

    0,054

    0,239

    0,972

    1,001

    0,999

    -0,064

    0,237

    445

    7,767

    0,82374

    0,154

    0,241

    0,978

    1,007

    0,995

    -0,155

    0,241

    450

    7,854

    0,74450

    0,248

    0,242

    0,993

    1,023

    0,993

    -0,245

    0,245

    455

    7,941

    0,67800

    0,334

    0,241

    1,012

    1,043

    0,987

    -0,337

    0,249

    460

    8,029

    0,62191

    0,413

    0,239

    1,035

    1,065

    0,975

    -0,428

    0,252

    465

    8,116

    0,57438

    0,482

    0,234

    1,057

    1,086

    0,956

    -0,517

    0,252

    470

    8,203

    0,53395

    0,544

    0,227

    1,078

    1,106

    0,927

    -0,603

    0,249

    475

    8,290

    0,49947

    0,596

    0,219

    1,096

    1,123

    0,890

    -0,684

    0,244

    480

    8,378

    0,47001

    0,641

    0,209

    1,111

    1,136

    0,844

    -0,760

    0,236

    485

    8,465

    0,44484

    0,678

    0,198

    1,123

    1,145

    0,791

    -0,828

    0,225

    490

    8,552

    0,42334

    0,708

    0,185

    1,131

    1,151

    0,730

    -0,889

    0,212

    495

    8,639

    0,40503

    0,731

    0,171

    1,136

    1,153

    0,665

    -0,942

    0,196

    500

    8,727

    0,38951

    0,749

    0,155

    1,138

    1,152

    0,596

    -0,986

    0,178

    505

    8,814

    0,37646

    0,762

    0,138

    1,139

    1,149

    0,523

    -1,023

    0,158

    510

    8,901

    0,36561

    0,771

    0,120

    1,137

    1,145

    0,449

    -1,053

    0,137

    515

    8,988

    0,35675

    0,778

    0,102

    1,134

    1,140

    0,375

    -1,077

    0,116

    520

    9,076

    0,34971

    0,781

    0,082

    1,131

    1,135

    0,299

    -1,095

    0,093

    525

    9,163

    0,34437

    0,784

    0,062

    1,128

    1,130

    0,224

    -1,108

    0,070

    530

    9,250

    0,34062

    0,785

    0,042

    1,126

    1,127

    0,149

    -1,117

    0,047

    535

    9,338

    0,33839

    0,786

    0,021

    1,124

    1,124

    0,075

    -1,122

    0,024

    540

    9,425

    0,33766

    0,786

    0,000

    1,123

    1,123

    0,000

    -1,123

    0,000

    541

    9,442

    0,08300

    0,786

    -0,004

    0,869

    0,869

    -0,012

    -0,869

    -0,004

    545

    9,512

    0,08300

    0,786

    -0,021

    0,869

    0,869

    -0,058

    -0,867

    -0,018

    550

    9,599

    0,08300

    0,785

    -0,042

    0,868

    0,869

    -0,115

    -0,861

    -0,036

    555

    9,687

    0,08300

    0,784

    -0,062

    0,867

    0,868

    -0,172

    -0,851

    -0,054

    560

    9,774

    0,08300

    0,781

    -0,082

    0,864

    0,867

    -0,229

    -0,837

    -0,071

    565

    9,861

    0,08300

    0,778

    -0,102

    0,861

    0,865

    -0,284

    -0,817

    -0,088

    570

    9,948

    0,08300

    0,771

    -0,120

    0,854

    0,861

    -0,338

    -0,791

    -0,103

    575

    10,036

    0,08300

    0,762

    -0,138

    0,845

    0,853

    -0,388

    -0,760

    -0,117

    580

    10,123

    0,08300

    0,749

    -0,155

    0,832

    0,842

    -0,435

    -0,721

    -0,130

    585

    10,210

    0,08300

    0,731

    -0,171

    0,814

    0,826

    -0,477

    -0,675

    -0,140

    590

    10,297

    0,08300

    0,708

    -0,185

    0,791

    0,804

    -0,511

    -0,622

    -0,148

    595

    10,385

    0,08300

    0,678

    -0,198

    0,761

    0,776

    -0,536

    -0,561

    -0,153

    600

    10,472

    0,08300

    0,641

    -0,209

    0,724

    0,740

    -0,550

    -0,495

    -0,154

    605

    10,559

    0,08300

    0,596

    -0,219

    0,679

    0,696

    -0,552

    -0,424

    -0,151

    610

    10,647

    0,08300

    0,544

    -0,227

    0,627

    0,643

    -0,539

    -0,351

    -0,145

    615

    10,734

    0,08300

    0,482

    -0,234

    0,565

    0,581

    -0,511

    -0,277

    -0,135

    620

    10,821

    0,08300

    0,413

    -0,239

    0,496

    0,510

    -0,467

    -0,205

    -0,121

    625

    10,908

    0,08300

    0,334

    -0,241

    0,417

    0,430

    -0,407

    -0,139

    -0,103

    630

    10,996

    0,08300

    0,248

    -0,242

    0,331

    0,341

    -0,331

    -0,082

    -0,082

    635

    11,083

    0,08300

    0,154

    -0,241

    0,237

    0,244

    -0,241

    -0,038

    -0,058

    640

    11,170

    0,08300

    0,054

    -0,239

    0,137

    0,141

    -0,140

    -0,009

    -0,033

    645

    11,257

    0,08300

    -0,053

    -0,234

    0,030

    0,031

    -0,031

    0,001

    -0,007

    650

    11,345

    0,08300

    -0,164

    -0,227

    -0,081

    -0,083

    0,082

    -0,010

    0,019

    655

    11,432

    0,08300

    -0,277

    -0,219

    -0,194

    -0,199

    0,195

    -0,043

    0,043

    660

    11,519

    0,08300

    -0,393

    -0,209

    -0,310

    -0,317

    0,301

    -0,098

    0,066

    665

    11,606

    0,08300

    -0,508

    -0,198

    -0,425

    -0,434

    0,397

    -0,174

    0,085

    670

    11,694

    0,08300

    -0,621

    -0,185

    -0,538

    -0,548

    0,477

    -0,269

    0,101

    675

    11,781

    0,08300

    -0,731

    -0,171

    -0,648

    -0,658

    0,537

    -0,379

    0,112

    680

    11,868

    0,08300

    -0,835

    -0,155

    -0,752

    -0,761

    0,573

    -0,501

    0,117

    685

    11,956

    0,08300

    -0,932

    -0,138

    -0,849

    -0,857

    0,583

    -0,628

    0,118

    690

    12,043

    0,08300

    -1,019

    -0,120

    -0,936

    -0,943

    0,566

    -0,754

    0,113

    695

    12,130

    0,08300

    -1,097

    -0,102

    -1,014

    -1,019

    0,522

    -0,875

    0,103

    700

    12,217

    0,08300

    -1,162

    -0,082

    -1,079

    -1,082

    0,452

    -0,983

    0,089

    705

    12,305

    0,08300

    -1,214

    -0,062

    -1,131

    -1,133

    0,361

    -1,074

    0,070

    710

    12,392

    0,08300

    -1,251

    -0,042

    -1,168

    -1,169

    0,251

    -1,142

    0,049

    715

    12,479

    0,08300

    -1,274

    -0,021

    -1,191

    -1,192

    0,129

    -1,185

    0,025

    720

    12,566

    0,08300

    -1,282

    0,000

    -1,199

    -1,199

    0,000

    -1,199

    0,000




    Рисунок 2 – Развернутая индикаторная диаграмма сил давления газов, удельных сил инерции и удельных суммарных сил



    Рисунок 3 – Развернутая индикаторная диаграмма удельных
    тангенциальных, радиальных и нормальных сил
    Заключение
    В данном курсовом проекте был проведен расчет проектируемого тепловозного двигателя на основе дизеля ПД1М(6ЧН31/33).

    Результатом расчёта рабочего процесса двигателя стала индикаторная диаграмма, построенная по полученным значениям. Итогом динамического расчёта стали две развёрнутые индикаторные диаграммы.

    Проведённые в данном курсовом проекте расчёты важны при проектировании любого двигателя, так как позволяют заранее предсказывать эксплуатационные особенности будущего изделия и уже на этапе проектирования максимально устранить возможные проблемы.
    Список использованных источников
    1. Кудинов В.А. Техническая термодинамика и теплопередача/В.А. Кудинов,Э.М. Карташов,Е.В. Стефанюк – 2-е изд.,перераб. и доп.- М. : Издательство Юрайт,2013.- 566 с. –серия:Бакалавр.Базовый курс.

    2. Симсон, А.Э. Двигатели внутреннего сгорания (тепловозные дизели и газотурбинные установки). Учебник / Симсон А.Э., Хомич А.З., Куриц А.А., и др. – М.: Транспорт, 1980. – 384 с.
    1   2


    написать администратору сайта