Calculul Termic Al MAI
-
Author
victorina1988 -
Category
Documents
-
view
1.076 -
download
0
Embed Size (px)
Transcript of Calculul Termic Al MAI

Cuprinsul
Introducere
Calculul termic al motorului cu ardere internă
Puterea efectivă a motorului ndashPe
Selectarea unor coeficienţi şi exponenţi icircn calculul termic al MAI
Procesul de admisie
Procesul de comprimare
Procesul de ardere
Procesul de destindere
Indicii de performanţă a MAI
Determinarea dimensiunilor de bază (alezajul) al motorului termic Parametrii
comparativi ai motoarelor
Analiza dinamică a mecanismului motor
Construirea diagramei indicate
Construirea diagramei forţelor de inerţie a maselor cu mişcarea de translaţie Fj
Regula de bază a semnelor (plusmn)de acţionare a forţelor icircn mecanismului motor
Bibliografie
Concluzie
Elab CoalaVerif
1Mod Coala N document Semnăt Data
Introducere
Scopul temei de proiectare (tezei de curs) este de a consolida şi sistematiza
cunoştinţele la disciplina bdquoTractoare şi automobilerdquo de a contribui la icircnsuşirea
mai profundă a acestui compartiment de mare importanţă ndash bdquoCalculul termic şi
analiza dinamică a MAIrdquo care prezintă materialul iniţial pentru calcularea
indicilor energetici şi eficienţa economică a motoarelor termice Scopul folosirii
maşinilor electronice de calcul la realizarea lucrărilor de proiect la cursul
bdquoTractoare şi automobilerdquo contribuie la executarea a două cerinţe de bază
- reducerea timpului de efectuare a calculelor şi icircnţelegerea mai profundă a esenţei fenomenelor studiate
Executarea acestor cerinţe se efectuează după următoarele etape
- studierea particularităţilor constructive şi a parametrilor motorului de bază
- fundamentarea şi determinarea parametrilor principali şi alcătuirea tabelelor
cu datele iniţiale pentru calculul termic (tabela 3)
- familiarizarea cu programul de soluţionare a sarcinilor la maşini de calcul
- analiza rezultatelor soluţionării sarcinilor şi a parametrilor motorului calculat
icircn comparaţie cu cel contemporan
Elab CoalaVerif
2Mod Coala N document Semnăt Data
1CALCULUL TERMIC AL MOTORULUI CU ARDERE INTERNĂScopul principal al calculului termic ce il efectuam constă icircn - determinarea randamentului- calcularea consumului specific- alcătuirea bilanţului termic- determinarea dimensiunilor de bază a motorului La fel cu ajutorul calculului
termic se poate determina forţele şi momentele care acţionează icircn mecanismul motor şi pe această bază a valorificare momentul de inerţie şi dimensiunile volantului
Pentru efectuarea calculului termic este nevoie de parametrii iniţiali Aceşti
parametri sicircnt selectaţi icircn tabelul 1
Tabelul 1
Automobilu
(pototip)
Motorul(prototip)
Numărul de cilindri i
Gradul de comprimare ε
Consumul specific efectiv ge
1 2 3 4 5BMW
325 TDBMW 325 td 6 22 6644
Numărul
de turaţii
n min-1
Rezistenţa de tracţiune Rtr kN
Viteza iniţială Vi ms
Puterea Ne APP kW
Terenul de deplasare
6 7 8 9 104800 01 25 85 Drum asfaltat
Bazacircndu-ne pe datele iniţiale pentru a icircncepe calculul termic avem nevoie de a determina puterea motorului necesară pentru a icircndeplini sarcina dată
11Puterea efectivă a motorului ndash Ne se determină după expresia
kW
kW
unde m - masa totală a automobilului icircn kg
Elab CoalaVerif
3Mod Coala N document Semnăt Data
f ndash coeficientul de alunecare
12 Selectarea unor coeficienţi şi exponenţiicircn calculul termic al MAI
121Gradul de creştere a presiunii - λp
Acest grad pezintă raportul dintre presiunea căpătată la sfacircrşitul arderei către presiunea la sficircrşitul comprimării
λρ= =14
Valoarea gradului de crestere a presiunii λp trebuie să fie la un nivel icircncacirct presiunea la sfacircrşitul arderei să nu fie mai mare de (65-70) MPa atunci durabilitatea motorului va fi mai avansată
Pentru motoarele cu camera de ardere icircn piston gradului de crestere a presiunii λp =14 - 22
122 Parametrii mediului ambiant Pentru motoarele ordinare parametrii mediului ambiant sicircnt prezentaţi prin
P0-presiunea şi T0-temperatura aerului icircnconjurător Icircn calcule se admit P0=01 MPa şi T0=T+15=273+15=288K Pentru motoarele supraalimentate parametrii mediului ambiant sicircnt Ps Ts
adică presiunea şi temperatura fluidului proaspăt după suflantăDeaceea temeratura dupa suflanta o determinam din expresia
Ts=
Si vom obtine
T K
unde ns- exponentul politropic mediu al comprimării aerului după suflantă123Сoeficientul excesului de aer- Сoeficientul excesului de aer il aflam din raportul dintre cantitatea de aer Ld
disponibilă pentru arderea unui kilogram de combustibil şi cantitatea L0 necesară pentru arderea teoretică completă
=16
Valoarea coeficientului excesului de aer la diferite motoare Diesel =1420 Tinind cont de faptul ca puterea motorului nu este mare si turatiile la autoturismul dat sunt destul de joase coeficientu excesului de aer il vom lua 155
124Numărul de timpi ndashτPentru motoarele Diesel cu ciclul funcţional icircn patru timpi τ=2 iar la acele icircn
doi timpi τ =1
125Icircncălzirea necesară a aerului ndash ΔTElab CoalaVerif
4Mod Coala N document Semnăt Data
Pentru a obtine coeficientul de umplere mai ridicat la motoarele Diesel icircncălzirea aerului ce pătrunde icircn cilindrii motorului e de dorit să fie redusă la minimum icircn aşa mod coeficientul de umplere va fi ridicat
Deci icircn asemenea caz ΔT=(1025)0C avacircnd icircn vedere că la nivelul de sus e mai satisfăcut pentru motoarele cu sarcină considerabilă şi invers la motoarele cu sarcina scăzută Pentru motoarele cu supraalimentaţie la care se prevăd răcitoare după suflantă ΔT=(5hellip10)0CTinind cont de marca automobilului ce o avem vom considera pe ΔT=10 C
126Raportul SD Daca vom micsora raporul SD vom putea obtine o fortare a motorului fata
da turatii Si inveres daca vom mari raportul SD va creste viteza medie a pistonului ceea ce va duca automat la cresterea fortelor de inertie si in rezultat vom avea o uzare intensa a grupului piston cilindru cu pierderi in durabilitatea
motoruluiViteza medie a pistonului o vom calcula din formula wmp= iar
cilindreea unitara din formula Vs= Raport SD icircl menţinem conform datelor
tabelare tinind cont de faptul ca el variaza intre 0814 Ψ=SD=112
127Parametrii gazelor reziduale1271 Coeficientul gazelor reziduale ndash γr prezintă raportul numărului de
moli ai gazelor reziduale către numărul de moli ai fluidului proaspăt admis icircn
cilindru adică unde in calculele ce urmeaza trebuie sa il
obtinem in limetele γr=000002
13Procesul de admisie
131Presiunea la sfacircrşitul procesului de admisie -Pa
Pentru detrminarea presiunii la sfirsitul admisiei ne vom folosi de formula
unde ∆Pa ndash pierderile de presiune icircn galeria de admisie
Mărirea pierderilor gazodinamice depinde de viteza curgerii fluidului şi de
rezistenţele sistemului de admisie
Determinam presiunea gazelor reziduale Pr
Elab CoalaVerif
5Mod Coala N document Semnăt Data
Presiunea gazelor reziduale pentru motoarele supraalimentate se poate căpăta după expresia
MPa
Pentru motoarele supraalimentate MPa
MPa
MPa
Pa=01-001=009MPa
132Temperatura gazelor la sfacircrşitul admisiei - Ta depinde de temperatura
şi masa fluidului proaspăt admis icircn cilindri şi de masa şi temperatura gazelor
reziduale
Pentru motoarele supraalimentate
= K
Dupa efectuarea calculelor trebuie sa obtinem Ta icircn limiteleTa= (320400)K
133Coeficientul de umplere - ηu
Valoarea coeficientului de umplere icircn mare măsură depind de parametrii
energetici ai motorului (puterea şi momentul motor)Putem mentiona faptul ca cu
cicirct ηu e mai mare cu atacirct se foloseşte mai pe deplin şi cilindreea motorului
Vom determina coeficientul de umplere după următoarea expresie
=
Valoarea coeficientului de umplere se află icircn intervalul 0709Deoarece
am obtinut coeficientul de umplere mai ridicat putem spune ca avem un motor
supraalimentat
14Procesul de comprimare
Elab CoalaVerif
6Mod Coala N document Semnăt Data
Pentru efectuarea calculelor la procesulu de comprimare avem nevoie de
presiunea si temeratura la sfirsitul comprimariiDeasemenea trebuie de calculat
exponentul politropic al procesului de comprimare care se afla in limetele
132137 si se calculeaza dupa expresia lui Petrov
unde n - turaţiile nominale ale motorului min-1
141Presiunea la sfacircrşitul comprimării se determină după formula
MPa
pentru motoare supraalimentate presiunea la sfirsitul comprimarii trebuie sa fie
in intervalele 5090 MPa
142Temperatura la sfacircrşitul comprimării se determină prin relaţia
K
15Procesul de ardere
151Compoziţia şi cantitatea lubrifianţilor
Compoziţia lubrifianţilor lichizi o vom exprima prin conţinutul masic
(motorină) icircn kg
C=086 H2=013 O2=001
unde cantitatea de căldura disponibilă la ardere este
Qd=43000kJkg
Pentru aprecierea stării iniţiale a amestecului combustibil-aer trebuie să se
determine oxigenul minim necesar O2min pentru arderea completă a unui kilogram
de combustibil şi respectiv cantitatea de aer Lmin
152Conţinutul şi compoziţia produselor de gaze
Cantitatea de oxigen O2min este redată de relaţia
Cunoscacircnd compoziţia masică a aerului de 77 azot şi 23 oxigen se obţine
cantitatea minimă teoretică de aer necesară arderii complete
Elab CoalaVerif
7Mod Coala N document Semnăt Data
sau icircn k mol
Cantitatea gazelor reziduale se determină prin expresia
Cantitatea produselor de gaze arse pentru un kilogram de combustibil icircn
cazul
cacircnd αgt1
Cantitatea produselor pacircnă la ardere şi după arderese obţine din relaţiile
pacircnă la ardere
după ardere
Pentru a determina coeficient de variaţie μ avem nevoie de raportul dintre
numărul de kilomoli de gaze căpătate prin ardere şi numărul de kilomoli la
icircnceputul arderiiAstfel el va fi egal cu
153Căldura specifică a gazelor Sub această denumire putem subicircnţelege
cantitatea de căldură necesară pentru mărirea temperaturii unui mol de gaze la un
grad avacircnd unităţi de măsură kJk
1531Căldura specifică molara a fluidului proaspăt Cv1 pentru intervalul de
temperaturi (5003000) K se obţine după expresia
1532Căldura specifică molara a gazelor eşapate - C1v pacircnă la temperatura
de 3000 K şi coeficientul excesului de aer α=155 se determină din relaţiile
Elab CoalaVerif
8Mod Coala N document Semnăt Data
mCv ndash este căldura specifică molară avacircnd icircn vedere ca este V- const
Bazacircndu-ne pe expresiile susţinute putem confirma că
154Temperatura gazelor la sfacircrşitul procesului de ardere ndashTz
K
Unde
Unde A = 28315+
Rezolvacircnd ecuaţia pătrată determinăm valoarea Tz Pentru motoarele
Diesel Tz=(18002400)K
155 Presiunea gazelor la sfacircrşitul procesului de ardere ndash Pz
Pz ndash se determină prin relaţia
MPa
Şi se află icircn limitele Pz=(50120)MPa
156Gradul de destindere prealabilă ndashρ
se obţine după expresia
Elab CoalaVerif
9Mod Coala N document Semnăt Data
16Procesul de destindere
Determinam gradul de destindere si exponentul politropic de destindere care
vor fi calculate dupa formulele
Valoarea δ=7515 pentru motoarele Diesel ordinare
Exponentul politropic de destindere n2 il vom determina după expresia
Pornind de la expresiile de mai sus presiunea şi temperatura la sfacircrşitul
destinderii le vom obtine
MPa
K
K
17Indicii de performanţă a MAI
171Parametrii indicaţi
1711Presiunea medie indicată teoretică ndash Piacute
Elab CoalaVerif
10Mod Coala N document Semnăt Data
Presiunea medie indicată Piacuteo putem numi lucru mecanic al unitatii de cilindree
si o calculam dupa formula
1712Presiunea medie indicată reală ndash Pi se determină din diagrama
indicată reală Deci presiunea medie indicată reală o putem obtine conform
expresiei
MPa
1713Randamentul indicat ndashηi
Randamentul indicat al motorului ne demonstrează eficienţa utilizării
combustibilului icircn funcţionarea lui şi se determină după expresia
Valoarea ηi pentru motoarele Diesel icircn funcţionarea lor la regimul
nominal trebuie sa o obtinem intre valorile
ηі=035050
1714 Randamentul relativ ndash ηr El ţine seama de pierderile de căldură prin
pereţi de arderea completă şi se determină după relaţia
unde ηt - randamentul termic al motorului care are relaţia
unde K=141 exponentul adiabatic al fluidului la comprimare
Valoarea randamentului relativ al motoarelor contemporane este icircn limitele
Elab CoalaVerif
11Mod Coala N document Semnăt Data
=0508
1715 Consumul specific indicat de combustibil - gi se determină cu relaţia
unde Qd ndash puterea calorifică disponibilă a combustibilului icircn MJkg comb
172Indicii efectivi ai motoarelor cu ardere internă
Indicii efectivi ce caracterizează funcţionarea motoarelor şi se diferă de cei
indicativi cu acea parte de lucru pozitiv efectuat de gaze icircn cilindri distribuite la
punerea icircn funcţiune a dispozitivelor auxiliare şi mecanismelor proprii Această
diferenţă este icircnsemnată prin pierderi mecanice
1721 Determinarea pierderilor mecanice
Puterea pierderilor mecanice Nm consta din pierderile datorită frecării
pistonului şi segmenţilor de cilindri frecările din lagărele paliere şi din cuzineţii
de bielă puterea consumată pentru acţionarea pompei de lichid de răcire pompei
de ulei ventilatorului generatorului de curent pompei de injecţii şi puterea
consumată pentru schimbarea gazelor
Pentru efectuarea calculelor icircn prealabil şi determinarea mărimii Nm este
necesar să fie calculată presiune medie a pierderilor mecanice P t care
caracterizează pierderile mecanice icircn motor
Mărimea presiunei medie a pierderilor mecanice P t se determină prin
relaţia
MPa
unde wep este viteza medie a pistonului si se calculeaza dupa expresia
1722 Presiunea medie efectivă - Pe se calculează cu relaţia
MPa
Valoarea Pe la funcţionarea motoarelor icircn regim nominal e icircn limitele de
pacircnă la 175 MPa
Elab CoalaVerif
12Mod Coala N document Semnăt Data
1723 Randamentul mecanic ηm cu ajutorul căruia se apreciază rezultatul
pierderilor mecanice şi se determină după expresia
1724 Gradul de utilizare a căldurii disponsabile Apreciem randamentul
efectiv ndash ηe tinacircnd seama de toate pierderile termice şi mecanice
1725 Consumul specific efectiv de combustibil ge se calculează din relaţia
g MJ
18 Determinarea dimensiunilor de bază al motorului
termic
181 Determinarea volumului de lucru
Determinam cilindreea unitară după următoarele expresii
dm
unde Ne ndash este puterea efectivă a motorului calculată icircn prealabil icircn kw
Pe ndash presiunea medie efectivă icircn MPa
Efectuam verificărea calculului termic după puterea efectivă pentru a ne
convinge ca calculele efectuate pina la etapa data sunt corecte
Intrucit am obtinut puterea efectiva aproximativ egala cu valoare ei obtinuta
la inceputul proiectului putem afirma ca calculele sunt efectuate corect
Determinarea diametrului cilindrului D
Ţinacircnd cont de valorile date mai sus avem
Elab CoalaVerif
13Mod Coala N document Semnăt Data
la fel determinăm puterea indicată şi puterea pierderilor mecanice după
următoarele expresii
Determinam volumele ale cilindrului care sicircnt necesare pentru construirea
diagramei indicate
Volumul camerei de ardere sau volumul minim se determină prin formula
Volumul total Vt=Va sau volumul maxim
Vt=Vc+Vs=Va
Volumul cilindrului icircn punctul bdquoZrdquo al diagramei indicate
Vz=
unde ρ este coeficientul de destindere icircn prealabil
19Parametrii comparativi a motoarelor
191 Puterea specifică a motorului se determină prin formula
Elab CoalaVerif
14Mod Coala N document Semnăt Data
unde Ap - suprafaţa transversală pistonului dm2
192 Puterea litrică a motorului
2 ANALIZA DINAMICĂ A MECANIZMULUI MOTOR
21 Construirea diagramei indicate
Pentru proiectarea diagramei indicate am luat scara presiunii μp=0033
MPamm-1
Scara pe axa orizontală a cilindrului am luat-o astfel icircncacirct lungimea diagramei
indicate să fie aproximativ egală cu icircnălţimea ei
Pe linia verticală dusă din punctul Vc proiectam punctele Pr Pc Pg şi icircn
Punctul z se proiectează pe locul intersectării dreptelor ndash orizontală care trece
prin punctele z z Punctele caracteristice la unim consecutiv icircntre ele dupa care
obtinem politropia comprimarii
Pentru a construi politropa comprimării bdquoa-crdquo folosim datele obtinute din
formulele
care sunt prezente mai jos
Elab CoalaVerif
15Mod Coala N document Semnăt Data
Dupa construirea politropii comprimarii trecem la urmatoarea etapa a
construirii diagramei indicate unde vom construi politropia destinderii Pentru
construirea ei vom avea nevoie de a calcula si a determina punctele prin care va
trece aceasta Pentru aceasta vom calcula Px dupa care calculele obtinute le vom
inmulti la scara aleasa
Elab CoalaVerif
16Mod Coala N document Semnăt Data
Unind lent punctele obtinute pe diagrama indicată vom obţine liniile politropei
de comprimare şi destindere
Diagrama indicată reală ce diferă de cea teoretică cu bdquorotunjireardquo icircn punctele c
g z b fiindcă icircn condiţii reale de funcţionare a unui motor combustibilul este
injectat cu un avans şi aprinderea apare pacircnă a ajunge pistonul icircn punctul mort
superior unde are loc ridicarea presiunii la sfacircrşitul procesului de comprimare
Procesul de ardere decurge icircntr-un volum variabil pe linia c-Zg unde
deschiderea supapei de evacuare se icircncepe pacircnă la deplasarea pistonului icircn PMI
care aduce la reducerea presiunii la sfacircrşitul destinderii
Poziţia punctului c aproximativ il determinam după expresia
Pc=(115125)Pc
Punctul c este amplasat pe linia c-z
Presiunea maximală reală Pzg icircn procesul arderii il vom determina cu relaţia
Pzg=085 Pz=085times1118=95
Poziţia punctului b corespunde cu icircnceputul deschiderii supapei de evacuare
Punctul b se amplasează la mijlocul punctelor b şi a (fig 22) Pentru a aranja
puntele c şi b pe diagrama indicată reală e necesar de determinat unghiul
injectării combustibilului icircn avans fazele de distribuire a gazelor şi poziţia
corespunzătoare a pistonului pe diagramă
Icircn corespundere cu fazele de distribuire a gazelor şi unghiul icircn avans de
injectare a combustibilului determinăm deplasarea pistonului şi poziţia punctelor
pe diagrama indicată reală după expresia
X=
Unind lent punctele c şi c c şi zg zg cu linia politropică de destindere b şi
b b şi a la fel unind punctul r cu linia de admisie căpătăm diagrama indicată
reală
22Construirea diagramei forţelor de inerţie a maselor cu mişcare de
translaţie Fj
Elab CoalaVerif
17Mod Coala N document Semnăt Data
Diagrama forţelor de inerţie Pj o construim icircn formă de curbă a forţelor de
inerţie relativ la 1 m2 a ariei pistonului pe segmentul cu lungimea A-B
deasemenea luam in consideratie si de unghiul de rotire a arborelui cotit
Forţa de inerţie o vom calcula după formula
unde
D-diametrul pistonului se ia drept egal cu diametrul cilindrului icircn m
m - masa totală a pieselor icircn mecanismul motor care se referă la mişcarea de
translaţie şi se determină cu relaţia
m=mp+0275mb1=087+0275 145=127 kg
unde mp ndash masa pieselor din grupul pistonului (pistonul segmenţii bolţul
pistonului siguranţe)
mb1 ndash masa unei părţi a bilei corespunzătoare la mişcarea de translaţie a
pistonului şi se determină cu relaţia
unde n ndash numărul de turaţie a arborelui cotitFolosind expresia determinăm valoarea Pj icircn două puncte extreme ale
pistonului in puctele α=00 1800
Aceasta diagrama o vom realiza după Metoda lui MTolleunde este necesar a calcula mărimea C-C1 Punctul de intersecţie a tangenţelor duse către curba diagramei forţelor de inerţie şi se determină după relaţia
Elab CoalaVerif
18Mod Coala N document Semnăt Data
23 Construirea diagramei generaleVom construi diagrama generala folosind metoda grafica Brix unde vom
efectua mai multe operatiiPrima etapa vom duce o axa orizontală cu o lungime de 24 de segmente egal fiecare co 10 mm care va insemna unghiul de rotaţie a arborelui cotit egal cu 300 Construim semicircumferinta care va avea raza R=S2 unde S va fi reprezentata de punctele AB dupa care o impartim in 6 parti egale si unim punctele obtinute pe semicercumferinta cu centru De la centrul O icircn
dreapta spre PMI depunem un segment egal cu relaţia unde obţinem
un nou centru O Din O se duc drepte paralele adică Din punctele obtinute ducem drepte perpendiculare la segmentul A-BIn acest mod obtinem punctele Folosind aceasta metoda vom obtine distantele intre punctele care reprezintă deplasarea pistonului respectiv unghiului de rotaţie a arborelui cotit 300 600 9001800 presiunea gazelor respectiv la unghiul 00 300 6007200 va fi depusă din punctele pe linia ciclului de funcţionare a motorului luacircnd icircn consideraţie scara presiunii μp
Pentru construirea diagramei forţelor de inerţie Fj =f( α ) ne folosim de diagramele efectuate precedent Din diagrama unde am determinat deplasarea pistonului in dependenta de unghiul de rotatie vom trage linii perpendiculare din punctele la diagrama indicata pe politopa comprimarii unde vom obtine puncte In acelasi mod efectuam cu punctele 12345 de pe segmentul A-B depunindule pe politropa destinderiiPunctele obtinute pe politropa de comprimare si destindere le trensferam pe diagrama fortelor de inertie tinind cont de scara gradata de la 30 pina la 720 Astfel obtinem diagrama fortelor de inertieDiagrama fortelor de gaze o realizam cu ajutorul diagramei fortelor de inertie si anume cu ajutorul P Iar diagrama totala reprezinta suma diagramei fortelor de inertie si de gaze
Construirea diagramei forţei TAxa orizontală se obţine ca şi la diagrama precedentăValoarea forţei T se
determină după expresiadata luacircnd icircn vedere mărimea forţei F din diagrama
desfăşurată şi valorile funcţiei trigonometrice ţinacircnd seama de
parametrii λ şi α care sunt redaţi icircn tabelul 5
Valorile calculate ale T se depun respectiv la unghiul cuvenit şi cu sensul după regula dată
Unind punctele forţate T de la α=0 (peste 300) pacircnă la α=7200 căpătăm diagrama forţei T icircn dependenţă de unghiul de rotaţie a arborelui cotit
Momentul motor depinde atacirct de sarcina motorului cărei variaţie antrenează modificarea diagramei indicate cacirct şi de turaţie prin a cărei schimbare se modifică regimul de presiuni din cilindru şi valoarea forţelor de inerţie
Elab CoalaVerif
19Mod Coala N document Semnăt Data
La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

Introducere
Scopul temei de proiectare (tezei de curs) este de a consolida şi sistematiza
cunoştinţele la disciplina bdquoTractoare şi automobilerdquo de a contribui la icircnsuşirea
mai profundă a acestui compartiment de mare importanţă ndash bdquoCalculul termic şi
analiza dinamică a MAIrdquo care prezintă materialul iniţial pentru calcularea
indicilor energetici şi eficienţa economică a motoarelor termice Scopul folosirii
maşinilor electronice de calcul la realizarea lucrărilor de proiect la cursul
bdquoTractoare şi automobilerdquo contribuie la executarea a două cerinţe de bază
- reducerea timpului de efectuare a calculelor şi icircnţelegerea mai profundă a esenţei fenomenelor studiate
Executarea acestor cerinţe se efectuează după următoarele etape
- studierea particularităţilor constructive şi a parametrilor motorului de bază
- fundamentarea şi determinarea parametrilor principali şi alcătuirea tabelelor
cu datele iniţiale pentru calculul termic (tabela 3)
- familiarizarea cu programul de soluţionare a sarcinilor la maşini de calcul
- analiza rezultatelor soluţionării sarcinilor şi a parametrilor motorului calculat
icircn comparaţie cu cel contemporan
Elab CoalaVerif
2Mod Coala N document Semnăt Data
1CALCULUL TERMIC AL MOTORULUI CU ARDERE INTERNĂScopul principal al calculului termic ce il efectuam constă icircn - determinarea randamentului- calcularea consumului specific- alcătuirea bilanţului termic- determinarea dimensiunilor de bază a motorului La fel cu ajutorul calculului
termic se poate determina forţele şi momentele care acţionează icircn mecanismul motor şi pe această bază a valorificare momentul de inerţie şi dimensiunile volantului
Pentru efectuarea calculului termic este nevoie de parametrii iniţiali Aceşti
parametri sicircnt selectaţi icircn tabelul 1
Tabelul 1
Automobilu
(pototip)
Motorul(prototip)
Numărul de cilindri i
Gradul de comprimare ε
Consumul specific efectiv ge
1 2 3 4 5BMW
325 TDBMW 325 td 6 22 6644
Numărul
de turaţii
n min-1
Rezistenţa de tracţiune Rtr kN
Viteza iniţială Vi ms
Puterea Ne APP kW
Terenul de deplasare
6 7 8 9 104800 01 25 85 Drum asfaltat
Bazacircndu-ne pe datele iniţiale pentru a icircncepe calculul termic avem nevoie de a determina puterea motorului necesară pentru a icircndeplini sarcina dată
11Puterea efectivă a motorului ndash Ne se determină după expresia
kW
kW
unde m - masa totală a automobilului icircn kg
Elab CoalaVerif
3Mod Coala N document Semnăt Data
f ndash coeficientul de alunecare
12 Selectarea unor coeficienţi şi exponenţiicircn calculul termic al MAI
121Gradul de creştere a presiunii - λp
Acest grad pezintă raportul dintre presiunea căpătată la sfacircrşitul arderei către presiunea la sficircrşitul comprimării
λρ= =14
Valoarea gradului de crestere a presiunii λp trebuie să fie la un nivel icircncacirct presiunea la sfacircrşitul arderei să nu fie mai mare de (65-70) MPa atunci durabilitatea motorului va fi mai avansată
Pentru motoarele cu camera de ardere icircn piston gradului de crestere a presiunii λp =14 - 22
122 Parametrii mediului ambiant Pentru motoarele ordinare parametrii mediului ambiant sicircnt prezentaţi prin
P0-presiunea şi T0-temperatura aerului icircnconjurător Icircn calcule se admit P0=01 MPa şi T0=T+15=273+15=288K Pentru motoarele supraalimentate parametrii mediului ambiant sicircnt Ps Ts
adică presiunea şi temperatura fluidului proaspăt după suflantăDeaceea temeratura dupa suflanta o determinam din expresia
Ts=
Si vom obtine
T K
unde ns- exponentul politropic mediu al comprimării aerului după suflantă123Сoeficientul excesului de aer- Сoeficientul excesului de aer il aflam din raportul dintre cantitatea de aer Ld
disponibilă pentru arderea unui kilogram de combustibil şi cantitatea L0 necesară pentru arderea teoretică completă
=16
Valoarea coeficientului excesului de aer la diferite motoare Diesel =1420 Tinind cont de faptul ca puterea motorului nu este mare si turatiile la autoturismul dat sunt destul de joase coeficientu excesului de aer il vom lua 155
124Numărul de timpi ndashτPentru motoarele Diesel cu ciclul funcţional icircn patru timpi τ=2 iar la acele icircn
doi timpi τ =1
125Icircncălzirea necesară a aerului ndash ΔTElab CoalaVerif
4Mod Coala N document Semnăt Data
Pentru a obtine coeficientul de umplere mai ridicat la motoarele Diesel icircncălzirea aerului ce pătrunde icircn cilindrii motorului e de dorit să fie redusă la minimum icircn aşa mod coeficientul de umplere va fi ridicat
Deci icircn asemenea caz ΔT=(1025)0C avacircnd icircn vedere că la nivelul de sus e mai satisfăcut pentru motoarele cu sarcină considerabilă şi invers la motoarele cu sarcina scăzută Pentru motoarele cu supraalimentaţie la care se prevăd răcitoare după suflantă ΔT=(5hellip10)0CTinind cont de marca automobilului ce o avem vom considera pe ΔT=10 C
126Raportul SD Daca vom micsora raporul SD vom putea obtine o fortare a motorului fata
da turatii Si inveres daca vom mari raportul SD va creste viteza medie a pistonului ceea ce va duca automat la cresterea fortelor de inertie si in rezultat vom avea o uzare intensa a grupului piston cilindru cu pierderi in durabilitatea
motoruluiViteza medie a pistonului o vom calcula din formula wmp= iar
cilindreea unitara din formula Vs= Raport SD icircl menţinem conform datelor
tabelare tinind cont de faptul ca el variaza intre 0814 Ψ=SD=112
127Parametrii gazelor reziduale1271 Coeficientul gazelor reziduale ndash γr prezintă raportul numărului de
moli ai gazelor reziduale către numărul de moli ai fluidului proaspăt admis icircn
cilindru adică unde in calculele ce urmeaza trebuie sa il
obtinem in limetele γr=000002
13Procesul de admisie
131Presiunea la sfacircrşitul procesului de admisie -Pa
Pentru detrminarea presiunii la sfirsitul admisiei ne vom folosi de formula
unde ∆Pa ndash pierderile de presiune icircn galeria de admisie
Mărirea pierderilor gazodinamice depinde de viteza curgerii fluidului şi de
rezistenţele sistemului de admisie
Determinam presiunea gazelor reziduale Pr
Elab CoalaVerif
5Mod Coala N document Semnăt Data
Presiunea gazelor reziduale pentru motoarele supraalimentate se poate căpăta după expresia
MPa
Pentru motoarele supraalimentate MPa
MPa
MPa
Pa=01-001=009MPa
132Temperatura gazelor la sfacircrşitul admisiei - Ta depinde de temperatura
şi masa fluidului proaspăt admis icircn cilindri şi de masa şi temperatura gazelor
reziduale
Pentru motoarele supraalimentate
= K
Dupa efectuarea calculelor trebuie sa obtinem Ta icircn limiteleTa= (320400)K
133Coeficientul de umplere - ηu
Valoarea coeficientului de umplere icircn mare măsură depind de parametrii
energetici ai motorului (puterea şi momentul motor)Putem mentiona faptul ca cu
cicirct ηu e mai mare cu atacirct se foloseşte mai pe deplin şi cilindreea motorului
Vom determina coeficientul de umplere după următoarea expresie
=
Valoarea coeficientului de umplere se află icircn intervalul 0709Deoarece
am obtinut coeficientul de umplere mai ridicat putem spune ca avem un motor
supraalimentat
14Procesul de comprimare
Elab CoalaVerif
6Mod Coala N document Semnăt Data
Pentru efectuarea calculelor la procesulu de comprimare avem nevoie de
presiunea si temeratura la sfirsitul comprimariiDeasemenea trebuie de calculat
exponentul politropic al procesului de comprimare care se afla in limetele
132137 si se calculeaza dupa expresia lui Petrov
unde n - turaţiile nominale ale motorului min-1
141Presiunea la sfacircrşitul comprimării se determină după formula
MPa
pentru motoare supraalimentate presiunea la sfirsitul comprimarii trebuie sa fie
in intervalele 5090 MPa
142Temperatura la sfacircrşitul comprimării se determină prin relaţia
K
15Procesul de ardere
151Compoziţia şi cantitatea lubrifianţilor
Compoziţia lubrifianţilor lichizi o vom exprima prin conţinutul masic
(motorină) icircn kg
C=086 H2=013 O2=001
unde cantitatea de căldura disponibilă la ardere este
Qd=43000kJkg
Pentru aprecierea stării iniţiale a amestecului combustibil-aer trebuie să se
determine oxigenul minim necesar O2min pentru arderea completă a unui kilogram
de combustibil şi respectiv cantitatea de aer Lmin
152Conţinutul şi compoziţia produselor de gaze
Cantitatea de oxigen O2min este redată de relaţia
Cunoscacircnd compoziţia masică a aerului de 77 azot şi 23 oxigen se obţine
cantitatea minimă teoretică de aer necesară arderii complete
Elab CoalaVerif
7Mod Coala N document Semnăt Data
sau icircn k mol
Cantitatea gazelor reziduale se determină prin expresia
Cantitatea produselor de gaze arse pentru un kilogram de combustibil icircn
cazul
cacircnd αgt1
Cantitatea produselor pacircnă la ardere şi după arderese obţine din relaţiile
pacircnă la ardere
după ardere
Pentru a determina coeficient de variaţie μ avem nevoie de raportul dintre
numărul de kilomoli de gaze căpătate prin ardere şi numărul de kilomoli la
icircnceputul arderiiAstfel el va fi egal cu
153Căldura specifică a gazelor Sub această denumire putem subicircnţelege
cantitatea de căldură necesară pentru mărirea temperaturii unui mol de gaze la un
grad avacircnd unităţi de măsură kJk
1531Căldura specifică molara a fluidului proaspăt Cv1 pentru intervalul de
temperaturi (5003000) K se obţine după expresia
1532Căldura specifică molara a gazelor eşapate - C1v pacircnă la temperatura
de 3000 K şi coeficientul excesului de aer α=155 se determină din relaţiile
Elab CoalaVerif
8Mod Coala N document Semnăt Data
mCv ndash este căldura specifică molară avacircnd icircn vedere ca este V- const
Bazacircndu-ne pe expresiile susţinute putem confirma că
154Temperatura gazelor la sfacircrşitul procesului de ardere ndashTz
K
Unde
Unde A = 28315+
Rezolvacircnd ecuaţia pătrată determinăm valoarea Tz Pentru motoarele
Diesel Tz=(18002400)K
155 Presiunea gazelor la sfacircrşitul procesului de ardere ndash Pz
Pz ndash se determină prin relaţia
MPa
Şi se află icircn limitele Pz=(50120)MPa
156Gradul de destindere prealabilă ndashρ
se obţine după expresia
Elab CoalaVerif
9Mod Coala N document Semnăt Data
16Procesul de destindere
Determinam gradul de destindere si exponentul politropic de destindere care
vor fi calculate dupa formulele
Valoarea δ=7515 pentru motoarele Diesel ordinare
Exponentul politropic de destindere n2 il vom determina după expresia
Pornind de la expresiile de mai sus presiunea şi temperatura la sfacircrşitul
destinderii le vom obtine
MPa
K
K
17Indicii de performanţă a MAI
171Parametrii indicaţi
1711Presiunea medie indicată teoretică ndash Piacute
Elab CoalaVerif
10Mod Coala N document Semnăt Data
Presiunea medie indicată Piacuteo putem numi lucru mecanic al unitatii de cilindree
si o calculam dupa formula
1712Presiunea medie indicată reală ndash Pi se determină din diagrama
indicată reală Deci presiunea medie indicată reală o putem obtine conform
expresiei
MPa
1713Randamentul indicat ndashηi
Randamentul indicat al motorului ne demonstrează eficienţa utilizării
combustibilului icircn funcţionarea lui şi se determină după expresia
Valoarea ηi pentru motoarele Diesel icircn funcţionarea lor la regimul
nominal trebuie sa o obtinem intre valorile
ηі=035050
1714 Randamentul relativ ndash ηr El ţine seama de pierderile de căldură prin
pereţi de arderea completă şi se determină după relaţia
unde ηt - randamentul termic al motorului care are relaţia
unde K=141 exponentul adiabatic al fluidului la comprimare
Valoarea randamentului relativ al motoarelor contemporane este icircn limitele
Elab CoalaVerif
11Mod Coala N document Semnăt Data
=0508
1715 Consumul specific indicat de combustibil - gi se determină cu relaţia
unde Qd ndash puterea calorifică disponibilă a combustibilului icircn MJkg comb
172Indicii efectivi ai motoarelor cu ardere internă
Indicii efectivi ce caracterizează funcţionarea motoarelor şi se diferă de cei
indicativi cu acea parte de lucru pozitiv efectuat de gaze icircn cilindri distribuite la
punerea icircn funcţiune a dispozitivelor auxiliare şi mecanismelor proprii Această
diferenţă este icircnsemnată prin pierderi mecanice
1721 Determinarea pierderilor mecanice
Puterea pierderilor mecanice Nm consta din pierderile datorită frecării
pistonului şi segmenţilor de cilindri frecările din lagărele paliere şi din cuzineţii
de bielă puterea consumată pentru acţionarea pompei de lichid de răcire pompei
de ulei ventilatorului generatorului de curent pompei de injecţii şi puterea
consumată pentru schimbarea gazelor
Pentru efectuarea calculelor icircn prealabil şi determinarea mărimii Nm este
necesar să fie calculată presiune medie a pierderilor mecanice P t care
caracterizează pierderile mecanice icircn motor
Mărimea presiunei medie a pierderilor mecanice P t se determină prin
relaţia
MPa
unde wep este viteza medie a pistonului si se calculeaza dupa expresia
1722 Presiunea medie efectivă - Pe se calculează cu relaţia
MPa
Valoarea Pe la funcţionarea motoarelor icircn regim nominal e icircn limitele de
pacircnă la 175 MPa
Elab CoalaVerif
12Mod Coala N document Semnăt Data
1723 Randamentul mecanic ηm cu ajutorul căruia se apreciază rezultatul
pierderilor mecanice şi se determină după expresia
1724 Gradul de utilizare a căldurii disponsabile Apreciem randamentul
efectiv ndash ηe tinacircnd seama de toate pierderile termice şi mecanice
1725 Consumul specific efectiv de combustibil ge se calculează din relaţia
g MJ
18 Determinarea dimensiunilor de bază al motorului
termic
181 Determinarea volumului de lucru
Determinam cilindreea unitară după următoarele expresii
dm
unde Ne ndash este puterea efectivă a motorului calculată icircn prealabil icircn kw
Pe ndash presiunea medie efectivă icircn MPa
Efectuam verificărea calculului termic după puterea efectivă pentru a ne
convinge ca calculele efectuate pina la etapa data sunt corecte
Intrucit am obtinut puterea efectiva aproximativ egala cu valoare ei obtinuta
la inceputul proiectului putem afirma ca calculele sunt efectuate corect
Determinarea diametrului cilindrului D
Ţinacircnd cont de valorile date mai sus avem
Elab CoalaVerif
13Mod Coala N document Semnăt Data
la fel determinăm puterea indicată şi puterea pierderilor mecanice după
următoarele expresii
Determinam volumele ale cilindrului care sicircnt necesare pentru construirea
diagramei indicate
Volumul camerei de ardere sau volumul minim se determină prin formula
Volumul total Vt=Va sau volumul maxim
Vt=Vc+Vs=Va
Volumul cilindrului icircn punctul bdquoZrdquo al diagramei indicate
Vz=
unde ρ este coeficientul de destindere icircn prealabil
19Parametrii comparativi a motoarelor
191 Puterea specifică a motorului se determină prin formula
Elab CoalaVerif
14Mod Coala N document Semnăt Data
unde Ap - suprafaţa transversală pistonului dm2
192 Puterea litrică a motorului
2 ANALIZA DINAMICĂ A MECANIZMULUI MOTOR
21 Construirea diagramei indicate
Pentru proiectarea diagramei indicate am luat scara presiunii μp=0033
MPamm-1
Scara pe axa orizontală a cilindrului am luat-o astfel icircncacirct lungimea diagramei
indicate să fie aproximativ egală cu icircnălţimea ei
Pe linia verticală dusă din punctul Vc proiectam punctele Pr Pc Pg şi icircn
Punctul z se proiectează pe locul intersectării dreptelor ndash orizontală care trece
prin punctele z z Punctele caracteristice la unim consecutiv icircntre ele dupa care
obtinem politropia comprimarii
Pentru a construi politropa comprimării bdquoa-crdquo folosim datele obtinute din
formulele
care sunt prezente mai jos
Elab CoalaVerif
15Mod Coala N document Semnăt Data
Dupa construirea politropii comprimarii trecem la urmatoarea etapa a
construirii diagramei indicate unde vom construi politropia destinderii Pentru
construirea ei vom avea nevoie de a calcula si a determina punctele prin care va
trece aceasta Pentru aceasta vom calcula Px dupa care calculele obtinute le vom
inmulti la scara aleasa
Elab CoalaVerif
16Mod Coala N document Semnăt Data
Unind lent punctele obtinute pe diagrama indicată vom obţine liniile politropei
de comprimare şi destindere
Diagrama indicată reală ce diferă de cea teoretică cu bdquorotunjireardquo icircn punctele c
g z b fiindcă icircn condiţii reale de funcţionare a unui motor combustibilul este
injectat cu un avans şi aprinderea apare pacircnă a ajunge pistonul icircn punctul mort
superior unde are loc ridicarea presiunii la sfacircrşitul procesului de comprimare
Procesul de ardere decurge icircntr-un volum variabil pe linia c-Zg unde
deschiderea supapei de evacuare se icircncepe pacircnă la deplasarea pistonului icircn PMI
care aduce la reducerea presiunii la sfacircrşitul destinderii
Poziţia punctului c aproximativ il determinam după expresia
Pc=(115125)Pc
Punctul c este amplasat pe linia c-z
Presiunea maximală reală Pzg icircn procesul arderii il vom determina cu relaţia
Pzg=085 Pz=085times1118=95
Poziţia punctului b corespunde cu icircnceputul deschiderii supapei de evacuare
Punctul b se amplasează la mijlocul punctelor b şi a (fig 22) Pentru a aranja
puntele c şi b pe diagrama indicată reală e necesar de determinat unghiul
injectării combustibilului icircn avans fazele de distribuire a gazelor şi poziţia
corespunzătoare a pistonului pe diagramă
Icircn corespundere cu fazele de distribuire a gazelor şi unghiul icircn avans de
injectare a combustibilului determinăm deplasarea pistonului şi poziţia punctelor
pe diagrama indicată reală după expresia
X=
Unind lent punctele c şi c c şi zg zg cu linia politropică de destindere b şi
b b şi a la fel unind punctul r cu linia de admisie căpătăm diagrama indicată
reală
22Construirea diagramei forţelor de inerţie a maselor cu mişcare de
translaţie Fj
Elab CoalaVerif
17Mod Coala N document Semnăt Data
Diagrama forţelor de inerţie Pj o construim icircn formă de curbă a forţelor de
inerţie relativ la 1 m2 a ariei pistonului pe segmentul cu lungimea A-B
deasemenea luam in consideratie si de unghiul de rotire a arborelui cotit
Forţa de inerţie o vom calcula după formula
unde
D-diametrul pistonului se ia drept egal cu diametrul cilindrului icircn m
m - masa totală a pieselor icircn mecanismul motor care se referă la mişcarea de
translaţie şi se determină cu relaţia
m=mp+0275mb1=087+0275 145=127 kg
unde mp ndash masa pieselor din grupul pistonului (pistonul segmenţii bolţul
pistonului siguranţe)
mb1 ndash masa unei părţi a bilei corespunzătoare la mişcarea de translaţie a
pistonului şi se determină cu relaţia
unde n ndash numărul de turaţie a arborelui cotitFolosind expresia determinăm valoarea Pj icircn două puncte extreme ale
pistonului in puctele α=00 1800
Aceasta diagrama o vom realiza după Metoda lui MTolleunde este necesar a calcula mărimea C-C1 Punctul de intersecţie a tangenţelor duse către curba diagramei forţelor de inerţie şi se determină după relaţia
Elab CoalaVerif
18Mod Coala N document Semnăt Data
23 Construirea diagramei generaleVom construi diagrama generala folosind metoda grafica Brix unde vom
efectua mai multe operatiiPrima etapa vom duce o axa orizontală cu o lungime de 24 de segmente egal fiecare co 10 mm care va insemna unghiul de rotaţie a arborelui cotit egal cu 300 Construim semicircumferinta care va avea raza R=S2 unde S va fi reprezentata de punctele AB dupa care o impartim in 6 parti egale si unim punctele obtinute pe semicercumferinta cu centru De la centrul O icircn
dreapta spre PMI depunem un segment egal cu relaţia unde obţinem
un nou centru O Din O se duc drepte paralele adică Din punctele obtinute ducem drepte perpendiculare la segmentul A-BIn acest mod obtinem punctele Folosind aceasta metoda vom obtine distantele intre punctele care reprezintă deplasarea pistonului respectiv unghiului de rotaţie a arborelui cotit 300 600 9001800 presiunea gazelor respectiv la unghiul 00 300 6007200 va fi depusă din punctele pe linia ciclului de funcţionare a motorului luacircnd icircn consideraţie scara presiunii μp
Pentru construirea diagramei forţelor de inerţie Fj =f( α ) ne folosim de diagramele efectuate precedent Din diagrama unde am determinat deplasarea pistonului in dependenta de unghiul de rotatie vom trage linii perpendiculare din punctele la diagrama indicata pe politopa comprimarii unde vom obtine puncte In acelasi mod efectuam cu punctele 12345 de pe segmentul A-B depunindule pe politropa destinderiiPunctele obtinute pe politropa de comprimare si destindere le trensferam pe diagrama fortelor de inertie tinind cont de scara gradata de la 30 pina la 720 Astfel obtinem diagrama fortelor de inertieDiagrama fortelor de gaze o realizam cu ajutorul diagramei fortelor de inertie si anume cu ajutorul P Iar diagrama totala reprezinta suma diagramei fortelor de inertie si de gaze
Construirea diagramei forţei TAxa orizontală se obţine ca şi la diagrama precedentăValoarea forţei T se
determină după expresiadata luacircnd icircn vedere mărimea forţei F din diagrama
desfăşurată şi valorile funcţiei trigonometrice ţinacircnd seama de
parametrii λ şi α care sunt redaţi icircn tabelul 5
Valorile calculate ale T se depun respectiv la unghiul cuvenit şi cu sensul după regula dată
Unind punctele forţate T de la α=0 (peste 300) pacircnă la α=7200 căpătăm diagrama forţei T icircn dependenţă de unghiul de rotaţie a arborelui cotit
Momentul motor depinde atacirct de sarcina motorului cărei variaţie antrenează modificarea diagramei indicate cacirct şi de turaţie prin a cărei schimbare se modifică regimul de presiuni din cilindru şi valoarea forţelor de inerţie
Elab CoalaVerif
19Mod Coala N document Semnăt Data
La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

1CALCULUL TERMIC AL MOTORULUI CU ARDERE INTERNĂScopul principal al calculului termic ce il efectuam constă icircn - determinarea randamentului- calcularea consumului specific- alcătuirea bilanţului termic- determinarea dimensiunilor de bază a motorului La fel cu ajutorul calculului
termic se poate determina forţele şi momentele care acţionează icircn mecanismul motor şi pe această bază a valorificare momentul de inerţie şi dimensiunile volantului
Pentru efectuarea calculului termic este nevoie de parametrii iniţiali Aceşti
parametri sicircnt selectaţi icircn tabelul 1
Tabelul 1
Automobilu
(pototip)
Motorul(prototip)
Numărul de cilindri i
Gradul de comprimare ε
Consumul specific efectiv ge
1 2 3 4 5BMW
325 TDBMW 325 td 6 22 6644
Numărul
de turaţii
n min-1
Rezistenţa de tracţiune Rtr kN
Viteza iniţială Vi ms
Puterea Ne APP kW
Terenul de deplasare
6 7 8 9 104800 01 25 85 Drum asfaltat
Bazacircndu-ne pe datele iniţiale pentru a icircncepe calculul termic avem nevoie de a determina puterea motorului necesară pentru a icircndeplini sarcina dată
11Puterea efectivă a motorului ndash Ne se determină după expresia
kW
kW
unde m - masa totală a automobilului icircn kg
Elab CoalaVerif
3Mod Coala N document Semnăt Data
f ndash coeficientul de alunecare
12 Selectarea unor coeficienţi şi exponenţiicircn calculul termic al MAI
121Gradul de creştere a presiunii - λp
Acest grad pezintă raportul dintre presiunea căpătată la sfacircrşitul arderei către presiunea la sficircrşitul comprimării
λρ= =14
Valoarea gradului de crestere a presiunii λp trebuie să fie la un nivel icircncacirct presiunea la sfacircrşitul arderei să nu fie mai mare de (65-70) MPa atunci durabilitatea motorului va fi mai avansată
Pentru motoarele cu camera de ardere icircn piston gradului de crestere a presiunii λp =14 - 22
122 Parametrii mediului ambiant Pentru motoarele ordinare parametrii mediului ambiant sicircnt prezentaţi prin
P0-presiunea şi T0-temperatura aerului icircnconjurător Icircn calcule se admit P0=01 MPa şi T0=T+15=273+15=288K Pentru motoarele supraalimentate parametrii mediului ambiant sicircnt Ps Ts
adică presiunea şi temperatura fluidului proaspăt după suflantăDeaceea temeratura dupa suflanta o determinam din expresia
Ts=
Si vom obtine
T K
unde ns- exponentul politropic mediu al comprimării aerului după suflantă123Сoeficientul excesului de aer- Сoeficientul excesului de aer il aflam din raportul dintre cantitatea de aer Ld
disponibilă pentru arderea unui kilogram de combustibil şi cantitatea L0 necesară pentru arderea teoretică completă
=16
Valoarea coeficientului excesului de aer la diferite motoare Diesel =1420 Tinind cont de faptul ca puterea motorului nu este mare si turatiile la autoturismul dat sunt destul de joase coeficientu excesului de aer il vom lua 155
124Numărul de timpi ndashτPentru motoarele Diesel cu ciclul funcţional icircn patru timpi τ=2 iar la acele icircn
doi timpi τ =1
125Icircncălzirea necesară a aerului ndash ΔTElab CoalaVerif
4Mod Coala N document Semnăt Data
Pentru a obtine coeficientul de umplere mai ridicat la motoarele Diesel icircncălzirea aerului ce pătrunde icircn cilindrii motorului e de dorit să fie redusă la minimum icircn aşa mod coeficientul de umplere va fi ridicat
Deci icircn asemenea caz ΔT=(1025)0C avacircnd icircn vedere că la nivelul de sus e mai satisfăcut pentru motoarele cu sarcină considerabilă şi invers la motoarele cu sarcina scăzută Pentru motoarele cu supraalimentaţie la care se prevăd răcitoare după suflantă ΔT=(5hellip10)0CTinind cont de marca automobilului ce o avem vom considera pe ΔT=10 C
126Raportul SD Daca vom micsora raporul SD vom putea obtine o fortare a motorului fata
da turatii Si inveres daca vom mari raportul SD va creste viteza medie a pistonului ceea ce va duca automat la cresterea fortelor de inertie si in rezultat vom avea o uzare intensa a grupului piston cilindru cu pierderi in durabilitatea
motoruluiViteza medie a pistonului o vom calcula din formula wmp= iar
cilindreea unitara din formula Vs= Raport SD icircl menţinem conform datelor
tabelare tinind cont de faptul ca el variaza intre 0814 Ψ=SD=112
127Parametrii gazelor reziduale1271 Coeficientul gazelor reziduale ndash γr prezintă raportul numărului de
moli ai gazelor reziduale către numărul de moli ai fluidului proaspăt admis icircn
cilindru adică unde in calculele ce urmeaza trebuie sa il
obtinem in limetele γr=000002
13Procesul de admisie
131Presiunea la sfacircrşitul procesului de admisie -Pa
Pentru detrminarea presiunii la sfirsitul admisiei ne vom folosi de formula
unde ∆Pa ndash pierderile de presiune icircn galeria de admisie
Mărirea pierderilor gazodinamice depinde de viteza curgerii fluidului şi de
rezistenţele sistemului de admisie
Determinam presiunea gazelor reziduale Pr
Elab CoalaVerif
5Mod Coala N document Semnăt Data
Presiunea gazelor reziduale pentru motoarele supraalimentate se poate căpăta după expresia
MPa
Pentru motoarele supraalimentate MPa
MPa
MPa
Pa=01-001=009MPa
132Temperatura gazelor la sfacircrşitul admisiei - Ta depinde de temperatura
şi masa fluidului proaspăt admis icircn cilindri şi de masa şi temperatura gazelor
reziduale
Pentru motoarele supraalimentate
= K
Dupa efectuarea calculelor trebuie sa obtinem Ta icircn limiteleTa= (320400)K
133Coeficientul de umplere - ηu
Valoarea coeficientului de umplere icircn mare măsură depind de parametrii
energetici ai motorului (puterea şi momentul motor)Putem mentiona faptul ca cu
cicirct ηu e mai mare cu atacirct se foloseşte mai pe deplin şi cilindreea motorului
Vom determina coeficientul de umplere după următoarea expresie
=
Valoarea coeficientului de umplere se află icircn intervalul 0709Deoarece
am obtinut coeficientul de umplere mai ridicat putem spune ca avem un motor
supraalimentat
14Procesul de comprimare
Elab CoalaVerif
6Mod Coala N document Semnăt Data
Pentru efectuarea calculelor la procesulu de comprimare avem nevoie de
presiunea si temeratura la sfirsitul comprimariiDeasemenea trebuie de calculat
exponentul politropic al procesului de comprimare care se afla in limetele
132137 si se calculeaza dupa expresia lui Petrov
unde n - turaţiile nominale ale motorului min-1
141Presiunea la sfacircrşitul comprimării se determină după formula
MPa
pentru motoare supraalimentate presiunea la sfirsitul comprimarii trebuie sa fie
in intervalele 5090 MPa
142Temperatura la sfacircrşitul comprimării se determină prin relaţia
K
15Procesul de ardere
151Compoziţia şi cantitatea lubrifianţilor
Compoziţia lubrifianţilor lichizi o vom exprima prin conţinutul masic
(motorină) icircn kg
C=086 H2=013 O2=001
unde cantitatea de căldura disponibilă la ardere este
Qd=43000kJkg
Pentru aprecierea stării iniţiale a amestecului combustibil-aer trebuie să se
determine oxigenul minim necesar O2min pentru arderea completă a unui kilogram
de combustibil şi respectiv cantitatea de aer Lmin
152Conţinutul şi compoziţia produselor de gaze
Cantitatea de oxigen O2min este redată de relaţia
Cunoscacircnd compoziţia masică a aerului de 77 azot şi 23 oxigen se obţine
cantitatea minimă teoretică de aer necesară arderii complete
Elab CoalaVerif
7Mod Coala N document Semnăt Data
sau icircn k mol
Cantitatea gazelor reziduale se determină prin expresia
Cantitatea produselor de gaze arse pentru un kilogram de combustibil icircn
cazul
cacircnd αgt1
Cantitatea produselor pacircnă la ardere şi după arderese obţine din relaţiile
pacircnă la ardere
după ardere
Pentru a determina coeficient de variaţie μ avem nevoie de raportul dintre
numărul de kilomoli de gaze căpătate prin ardere şi numărul de kilomoli la
icircnceputul arderiiAstfel el va fi egal cu
153Căldura specifică a gazelor Sub această denumire putem subicircnţelege
cantitatea de căldură necesară pentru mărirea temperaturii unui mol de gaze la un
grad avacircnd unităţi de măsură kJk
1531Căldura specifică molara a fluidului proaspăt Cv1 pentru intervalul de
temperaturi (5003000) K se obţine după expresia
1532Căldura specifică molara a gazelor eşapate - C1v pacircnă la temperatura
de 3000 K şi coeficientul excesului de aer α=155 se determină din relaţiile
Elab CoalaVerif
8Mod Coala N document Semnăt Data
mCv ndash este căldura specifică molară avacircnd icircn vedere ca este V- const
Bazacircndu-ne pe expresiile susţinute putem confirma că
154Temperatura gazelor la sfacircrşitul procesului de ardere ndashTz
K
Unde
Unde A = 28315+
Rezolvacircnd ecuaţia pătrată determinăm valoarea Tz Pentru motoarele
Diesel Tz=(18002400)K
155 Presiunea gazelor la sfacircrşitul procesului de ardere ndash Pz
Pz ndash se determină prin relaţia
MPa
Şi se află icircn limitele Pz=(50120)MPa
156Gradul de destindere prealabilă ndashρ
se obţine după expresia
Elab CoalaVerif
9Mod Coala N document Semnăt Data
16Procesul de destindere
Determinam gradul de destindere si exponentul politropic de destindere care
vor fi calculate dupa formulele
Valoarea δ=7515 pentru motoarele Diesel ordinare
Exponentul politropic de destindere n2 il vom determina după expresia
Pornind de la expresiile de mai sus presiunea şi temperatura la sfacircrşitul
destinderii le vom obtine
MPa
K
K
17Indicii de performanţă a MAI
171Parametrii indicaţi
1711Presiunea medie indicată teoretică ndash Piacute
Elab CoalaVerif
10Mod Coala N document Semnăt Data
Presiunea medie indicată Piacuteo putem numi lucru mecanic al unitatii de cilindree
si o calculam dupa formula
1712Presiunea medie indicată reală ndash Pi se determină din diagrama
indicată reală Deci presiunea medie indicată reală o putem obtine conform
expresiei
MPa
1713Randamentul indicat ndashηi
Randamentul indicat al motorului ne demonstrează eficienţa utilizării
combustibilului icircn funcţionarea lui şi se determină după expresia
Valoarea ηi pentru motoarele Diesel icircn funcţionarea lor la regimul
nominal trebuie sa o obtinem intre valorile
ηі=035050
1714 Randamentul relativ ndash ηr El ţine seama de pierderile de căldură prin
pereţi de arderea completă şi se determină după relaţia
unde ηt - randamentul termic al motorului care are relaţia
unde K=141 exponentul adiabatic al fluidului la comprimare
Valoarea randamentului relativ al motoarelor contemporane este icircn limitele
Elab CoalaVerif
11Mod Coala N document Semnăt Data
=0508
1715 Consumul specific indicat de combustibil - gi se determină cu relaţia
unde Qd ndash puterea calorifică disponibilă a combustibilului icircn MJkg comb
172Indicii efectivi ai motoarelor cu ardere internă
Indicii efectivi ce caracterizează funcţionarea motoarelor şi se diferă de cei
indicativi cu acea parte de lucru pozitiv efectuat de gaze icircn cilindri distribuite la
punerea icircn funcţiune a dispozitivelor auxiliare şi mecanismelor proprii Această
diferenţă este icircnsemnată prin pierderi mecanice
1721 Determinarea pierderilor mecanice
Puterea pierderilor mecanice Nm consta din pierderile datorită frecării
pistonului şi segmenţilor de cilindri frecările din lagărele paliere şi din cuzineţii
de bielă puterea consumată pentru acţionarea pompei de lichid de răcire pompei
de ulei ventilatorului generatorului de curent pompei de injecţii şi puterea
consumată pentru schimbarea gazelor
Pentru efectuarea calculelor icircn prealabil şi determinarea mărimii Nm este
necesar să fie calculată presiune medie a pierderilor mecanice P t care
caracterizează pierderile mecanice icircn motor
Mărimea presiunei medie a pierderilor mecanice P t se determină prin
relaţia
MPa
unde wep este viteza medie a pistonului si se calculeaza dupa expresia
1722 Presiunea medie efectivă - Pe se calculează cu relaţia
MPa
Valoarea Pe la funcţionarea motoarelor icircn regim nominal e icircn limitele de
pacircnă la 175 MPa
Elab CoalaVerif
12Mod Coala N document Semnăt Data
1723 Randamentul mecanic ηm cu ajutorul căruia se apreciază rezultatul
pierderilor mecanice şi se determină după expresia
1724 Gradul de utilizare a căldurii disponsabile Apreciem randamentul
efectiv ndash ηe tinacircnd seama de toate pierderile termice şi mecanice
1725 Consumul specific efectiv de combustibil ge se calculează din relaţia
g MJ
18 Determinarea dimensiunilor de bază al motorului
termic
181 Determinarea volumului de lucru
Determinam cilindreea unitară după următoarele expresii
dm
unde Ne ndash este puterea efectivă a motorului calculată icircn prealabil icircn kw
Pe ndash presiunea medie efectivă icircn MPa
Efectuam verificărea calculului termic după puterea efectivă pentru a ne
convinge ca calculele efectuate pina la etapa data sunt corecte
Intrucit am obtinut puterea efectiva aproximativ egala cu valoare ei obtinuta
la inceputul proiectului putem afirma ca calculele sunt efectuate corect
Determinarea diametrului cilindrului D
Ţinacircnd cont de valorile date mai sus avem
Elab CoalaVerif
13Mod Coala N document Semnăt Data
la fel determinăm puterea indicată şi puterea pierderilor mecanice după
următoarele expresii
Determinam volumele ale cilindrului care sicircnt necesare pentru construirea
diagramei indicate
Volumul camerei de ardere sau volumul minim se determină prin formula
Volumul total Vt=Va sau volumul maxim
Vt=Vc+Vs=Va
Volumul cilindrului icircn punctul bdquoZrdquo al diagramei indicate
Vz=
unde ρ este coeficientul de destindere icircn prealabil
19Parametrii comparativi a motoarelor
191 Puterea specifică a motorului se determină prin formula
Elab CoalaVerif
14Mod Coala N document Semnăt Data
unde Ap - suprafaţa transversală pistonului dm2
192 Puterea litrică a motorului
2 ANALIZA DINAMICĂ A MECANIZMULUI MOTOR
21 Construirea diagramei indicate
Pentru proiectarea diagramei indicate am luat scara presiunii μp=0033
MPamm-1
Scara pe axa orizontală a cilindrului am luat-o astfel icircncacirct lungimea diagramei
indicate să fie aproximativ egală cu icircnălţimea ei
Pe linia verticală dusă din punctul Vc proiectam punctele Pr Pc Pg şi icircn
Punctul z se proiectează pe locul intersectării dreptelor ndash orizontală care trece
prin punctele z z Punctele caracteristice la unim consecutiv icircntre ele dupa care
obtinem politropia comprimarii
Pentru a construi politropa comprimării bdquoa-crdquo folosim datele obtinute din
formulele
care sunt prezente mai jos
Elab CoalaVerif
15Mod Coala N document Semnăt Data
Dupa construirea politropii comprimarii trecem la urmatoarea etapa a
construirii diagramei indicate unde vom construi politropia destinderii Pentru
construirea ei vom avea nevoie de a calcula si a determina punctele prin care va
trece aceasta Pentru aceasta vom calcula Px dupa care calculele obtinute le vom
inmulti la scara aleasa
Elab CoalaVerif
16Mod Coala N document Semnăt Data
Unind lent punctele obtinute pe diagrama indicată vom obţine liniile politropei
de comprimare şi destindere
Diagrama indicată reală ce diferă de cea teoretică cu bdquorotunjireardquo icircn punctele c
g z b fiindcă icircn condiţii reale de funcţionare a unui motor combustibilul este
injectat cu un avans şi aprinderea apare pacircnă a ajunge pistonul icircn punctul mort
superior unde are loc ridicarea presiunii la sfacircrşitul procesului de comprimare
Procesul de ardere decurge icircntr-un volum variabil pe linia c-Zg unde
deschiderea supapei de evacuare se icircncepe pacircnă la deplasarea pistonului icircn PMI
care aduce la reducerea presiunii la sfacircrşitul destinderii
Poziţia punctului c aproximativ il determinam după expresia
Pc=(115125)Pc
Punctul c este amplasat pe linia c-z
Presiunea maximală reală Pzg icircn procesul arderii il vom determina cu relaţia
Pzg=085 Pz=085times1118=95
Poziţia punctului b corespunde cu icircnceputul deschiderii supapei de evacuare
Punctul b se amplasează la mijlocul punctelor b şi a (fig 22) Pentru a aranja
puntele c şi b pe diagrama indicată reală e necesar de determinat unghiul
injectării combustibilului icircn avans fazele de distribuire a gazelor şi poziţia
corespunzătoare a pistonului pe diagramă
Icircn corespundere cu fazele de distribuire a gazelor şi unghiul icircn avans de
injectare a combustibilului determinăm deplasarea pistonului şi poziţia punctelor
pe diagrama indicată reală după expresia
X=
Unind lent punctele c şi c c şi zg zg cu linia politropică de destindere b şi
b b şi a la fel unind punctul r cu linia de admisie căpătăm diagrama indicată
reală
22Construirea diagramei forţelor de inerţie a maselor cu mişcare de
translaţie Fj
Elab CoalaVerif
17Mod Coala N document Semnăt Data
Diagrama forţelor de inerţie Pj o construim icircn formă de curbă a forţelor de
inerţie relativ la 1 m2 a ariei pistonului pe segmentul cu lungimea A-B
deasemenea luam in consideratie si de unghiul de rotire a arborelui cotit
Forţa de inerţie o vom calcula după formula
unde
D-diametrul pistonului se ia drept egal cu diametrul cilindrului icircn m
m - masa totală a pieselor icircn mecanismul motor care se referă la mişcarea de
translaţie şi se determină cu relaţia
m=mp+0275mb1=087+0275 145=127 kg
unde mp ndash masa pieselor din grupul pistonului (pistonul segmenţii bolţul
pistonului siguranţe)
mb1 ndash masa unei părţi a bilei corespunzătoare la mişcarea de translaţie a
pistonului şi se determină cu relaţia
unde n ndash numărul de turaţie a arborelui cotitFolosind expresia determinăm valoarea Pj icircn două puncte extreme ale
pistonului in puctele α=00 1800
Aceasta diagrama o vom realiza după Metoda lui MTolleunde este necesar a calcula mărimea C-C1 Punctul de intersecţie a tangenţelor duse către curba diagramei forţelor de inerţie şi se determină după relaţia
Elab CoalaVerif
18Mod Coala N document Semnăt Data
23 Construirea diagramei generaleVom construi diagrama generala folosind metoda grafica Brix unde vom
efectua mai multe operatiiPrima etapa vom duce o axa orizontală cu o lungime de 24 de segmente egal fiecare co 10 mm care va insemna unghiul de rotaţie a arborelui cotit egal cu 300 Construim semicircumferinta care va avea raza R=S2 unde S va fi reprezentata de punctele AB dupa care o impartim in 6 parti egale si unim punctele obtinute pe semicercumferinta cu centru De la centrul O icircn
dreapta spre PMI depunem un segment egal cu relaţia unde obţinem
un nou centru O Din O se duc drepte paralele adică Din punctele obtinute ducem drepte perpendiculare la segmentul A-BIn acest mod obtinem punctele Folosind aceasta metoda vom obtine distantele intre punctele care reprezintă deplasarea pistonului respectiv unghiului de rotaţie a arborelui cotit 300 600 9001800 presiunea gazelor respectiv la unghiul 00 300 6007200 va fi depusă din punctele pe linia ciclului de funcţionare a motorului luacircnd icircn consideraţie scara presiunii μp
Pentru construirea diagramei forţelor de inerţie Fj =f( α ) ne folosim de diagramele efectuate precedent Din diagrama unde am determinat deplasarea pistonului in dependenta de unghiul de rotatie vom trage linii perpendiculare din punctele la diagrama indicata pe politopa comprimarii unde vom obtine puncte In acelasi mod efectuam cu punctele 12345 de pe segmentul A-B depunindule pe politropa destinderiiPunctele obtinute pe politropa de comprimare si destindere le trensferam pe diagrama fortelor de inertie tinind cont de scara gradata de la 30 pina la 720 Astfel obtinem diagrama fortelor de inertieDiagrama fortelor de gaze o realizam cu ajutorul diagramei fortelor de inertie si anume cu ajutorul P Iar diagrama totala reprezinta suma diagramei fortelor de inertie si de gaze
Construirea diagramei forţei TAxa orizontală se obţine ca şi la diagrama precedentăValoarea forţei T se
determină după expresiadata luacircnd icircn vedere mărimea forţei F din diagrama
desfăşurată şi valorile funcţiei trigonometrice ţinacircnd seama de
parametrii λ şi α care sunt redaţi icircn tabelul 5
Valorile calculate ale T se depun respectiv la unghiul cuvenit şi cu sensul după regula dată
Unind punctele forţate T de la α=0 (peste 300) pacircnă la α=7200 căpătăm diagrama forţei T icircn dependenţă de unghiul de rotaţie a arborelui cotit
Momentul motor depinde atacirct de sarcina motorului cărei variaţie antrenează modificarea diagramei indicate cacirct şi de turaţie prin a cărei schimbare se modifică regimul de presiuni din cilindru şi valoarea forţelor de inerţie
Elab CoalaVerif
19Mod Coala N document Semnăt Data
La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

f ndash coeficientul de alunecare
12 Selectarea unor coeficienţi şi exponenţiicircn calculul termic al MAI
121Gradul de creştere a presiunii - λp
Acest grad pezintă raportul dintre presiunea căpătată la sfacircrşitul arderei către presiunea la sficircrşitul comprimării
λρ= =14
Valoarea gradului de crestere a presiunii λp trebuie să fie la un nivel icircncacirct presiunea la sfacircrşitul arderei să nu fie mai mare de (65-70) MPa atunci durabilitatea motorului va fi mai avansată
Pentru motoarele cu camera de ardere icircn piston gradului de crestere a presiunii λp =14 - 22
122 Parametrii mediului ambiant Pentru motoarele ordinare parametrii mediului ambiant sicircnt prezentaţi prin
P0-presiunea şi T0-temperatura aerului icircnconjurător Icircn calcule se admit P0=01 MPa şi T0=T+15=273+15=288K Pentru motoarele supraalimentate parametrii mediului ambiant sicircnt Ps Ts
adică presiunea şi temperatura fluidului proaspăt după suflantăDeaceea temeratura dupa suflanta o determinam din expresia
Ts=
Si vom obtine
T K
unde ns- exponentul politropic mediu al comprimării aerului după suflantă123Сoeficientul excesului de aer- Сoeficientul excesului de aer il aflam din raportul dintre cantitatea de aer Ld
disponibilă pentru arderea unui kilogram de combustibil şi cantitatea L0 necesară pentru arderea teoretică completă
=16
Valoarea coeficientului excesului de aer la diferite motoare Diesel =1420 Tinind cont de faptul ca puterea motorului nu este mare si turatiile la autoturismul dat sunt destul de joase coeficientu excesului de aer il vom lua 155
124Numărul de timpi ndashτPentru motoarele Diesel cu ciclul funcţional icircn patru timpi τ=2 iar la acele icircn
doi timpi τ =1
125Icircncălzirea necesară a aerului ndash ΔTElab CoalaVerif
4Mod Coala N document Semnăt Data
Pentru a obtine coeficientul de umplere mai ridicat la motoarele Diesel icircncălzirea aerului ce pătrunde icircn cilindrii motorului e de dorit să fie redusă la minimum icircn aşa mod coeficientul de umplere va fi ridicat
Deci icircn asemenea caz ΔT=(1025)0C avacircnd icircn vedere că la nivelul de sus e mai satisfăcut pentru motoarele cu sarcină considerabilă şi invers la motoarele cu sarcina scăzută Pentru motoarele cu supraalimentaţie la care se prevăd răcitoare după suflantă ΔT=(5hellip10)0CTinind cont de marca automobilului ce o avem vom considera pe ΔT=10 C
126Raportul SD Daca vom micsora raporul SD vom putea obtine o fortare a motorului fata
da turatii Si inveres daca vom mari raportul SD va creste viteza medie a pistonului ceea ce va duca automat la cresterea fortelor de inertie si in rezultat vom avea o uzare intensa a grupului piston cilindru cu pierderi in durabilitatea
motoruluiViteza medie a pistonului o vom calcula din formula wmp= iar
cilindreea unitara din formula Vs= Raport SD icircl menţinem conform datelor
tabelare tinind cont de faptul ca el variaza intre 0814 Ψ=SD=112
127Parametrii gazelor reziduale1271 Coeficientul gazelor reziduale ndash γr prezintă raportul numărului de
moli ai gazelor reziduale către numărul de moli ai fluidului proaspăt admis icircn
cilindru adică unde in calculele ce urmeaza trebuie sa il
obtinem in limetele γr=000002
13Procesul de admisie
131Presiunea la sfacircrşitul procesului de admisie -Pa
Pentru detrminarea presiunii la sfirsitul admisiei ne vom folosi de formula
unde ∆Pa ndash pierderile de presiune icircn galeria de admisie
Mărirea pierderilor gazodinamice depinde de viteza curgerii fluidului şi de
rezistenţele sistemului de admisie
Determinam presiunea gazelor reziduale Pr
Elab CoalaVerif
5Mod Coala N document Semnăt Data
Presiunea gazelor reziduale pentru motoarele supraalimentate se poate căpăta după expresia
MPa
Pentru motoarele supraalimentate MPa
MPa
MPa
Pa=01-001=009MPa
132Temperatura gazelor la sfacircrşitul admisiei - Ta depinde de temperatura
şi masa fluidului proaspăt admis icircn cilindri şi de masa şi temperatura gazelor
reziduale
Pentru motoarele supraalimentate
= K
Dupa efectuarea calculelor trebuie sa obtinem Ta icircn limiteleTa= (320400)K
133Coeficientul de umplere - ηu
Valoarea coeficientului de umplere icircn mare măsură depind de parametrii
energetici ai motorului (puterea şi momentul motor)Putem mentiona faptul ca cu
cicirct ηu e mai mare cu atacirct se foloseşte mai pe deplin şi cilindreea motorului
Vom determina coeficientul de umplere după următoarea expresie
=
Valoarea coeficientului de umplere se află icircn intervalul 0709Deoarece
am obtinut coeficientul de umplere mai ridicat putem spune ca avem un motor
supraalimentat
14Procesul de comprimare
Elab CoalaVerif
6Mod Coala N document Semnăt Data
Pentru efectuarea calculelor la procesulu de comprimare avem nevoie de
presiunea si temeratura la sfirsitul comprimariiDeasemenea trebuie de calculat
exponentul politropic al procesului de comprimare care se afla in limetele
132137 si se calculeaza dupa expresia lui Petrov
unde n - turaţiile nominale ale motorului min-1
141Presiunea la sfacircrşitul comprimării se determină după formula
MPa
pentru motoare supraalimentate presiunea la sfirsitul comprimarii trebuie sa fie
in intervalele 5090 MPa
142Temperatura la sfacircrşitul comprimării se determină prin relaţia
K
15Procesul de ardere
151Compoziţia şi cantitatea lubrifianţilor
Compoziţia lubrifianţilor lichizi o vom exprima prin conţinutul masic
(motorină) icircn kg
C=086 H2=013 O2=001
unde cantitatea de căldura disponibilă la ardere este
Qd=43000kJkg
Pentru aprecierea stării iniţiale a amestecului combustibil-aer trebuie să se
determine oxigenul minim necesar O2min pentru arderea completă a unui kilogram
de combustibil şi respectiv cantitatea de aer Lmin
152Conţinutul şi compoziţia produselor de gaze
Cantitatea de oxigen O2min este redată de relaţia
Cunoscacircnd compoziţia masică a aerului de 77 azot şi 23 oxigen se obţine
cantitatea minimă teoretică de aer necesară arderii complete
Elab CoalaVerif
7Mod Coala N document Semnăt Data
sau icircn k mol
Cantitatea gazelor reziduale se determină prin expresia
Cantitatea produselor de gaze arse pentru un kilogram de combustibil icircn
cazul
cacircnd αgt1
Cantitatea produselor pacircnă la ardere şi după arderese obţine din relaţiile
pacircnă la ardere
după ardere
Pentru a determina coeficient de variaţie μ avem nevoie de raportul dintre
numărul de kilomoli de gaze căpătate prin ardere şi numărul de kilomoli la
icircnceputul arderiiAstfel el va fi egal cu
153Căldura specifică a gazelor Sub această denumire putem subicircnţelege
cantitatea de căldură necesară pentru mărirea temperaturii unui mol de gaze la un
grad avacircnd unităţi de măsură kJk
1531Căldura specifică molara a fluidului proaspăt Cv1 pentru intervalul de
temperaturi (5003000) K se obţine după expresia
1532Căldura specifică molara a gazelor eşapate - C1v pacircnă la temperatura
de 3000 K şi coeficientul excesului de aer α=155 se determină din relaţiile
Elab CoalaVerif
8Mod Coala N document Semnăt Data
mCv ndash este căldura specifică molară avacircnd icircn vedere ca este V- const
Bazacircndu-ne pe expresiile susţinute putem confirma că
154Temperatura gazelor la sfacircrşitul procesului de ardere ndashTz
K
Unde
Unde A = 28315+
Rezolvacircnd ecuaţia pătrată determinăm valoarea Tz Pentru motoarele
Diesel Tz=(18002400)K
155 Presiunea gazelor la sfacircrşitul procesului de ardere ndash Pz
Pz ndash se determină prin relaţia
MPa
Şi se află icircn limitele Pz=(50120)MPa
156Gradul de destindere prealabilă ndashρ
se obţine după expresia
Elab CoalaVerif
9Mod Coala N document Semnăt Data
16Procesul de destindere
Determinam gradul de destindere si exponentul politropic de destindere care
vor fi calculate dupa formulele
Valoarea δ=7515 pentru motoarele Diesel ordinare
Exponentul politropic de destindere n2 il vom determina după expresia
Pornind de la expresiile de mai sus presiunea şi temperatura la sfacircrşitul
destinderii le vom obtine
MPa
K
K
17Indicii de performanţă a MAI
171Parametrii indicaţi
1711Presiunea medie indicată teoretică ndash Piacute
Elab CoalaVerif
10Mod Coala N document Semnăt Data
Presiunea medie indicată Piacuteo putem numi lucru mecanic al unitatii de cilindree
si o calculam dupa formula
1712Presiunea medie indicată reală ndash Pi se determină din diagrama
indicată reală Deci presiunea medie indicată reală o putem obtine conform
expresiei
MPa
1713Randamentul indicat ndashηi
Randamentul indicat al motorului ne demonstrează eficienţa utilizării
combustibilului icircn funcţionarea lui şi se determină după expresia
Valoarea ηi pentru motoarele Diesel icircn funcţionarea lor la regimul
nominal trebuie sa o obtinem intre valorile
ηі=035050
1714 Randamentul relativ ndash ηr El ţine seama de pierderile de căldură prin
pereţi de arderea completă şi se determină după relaţia
unde ηt - randamentul termic al motorului care are relaţia
unde K=141 exponentul adiabatic al fluidului la comprimare
Valoarea randamentului relativ al motoarelor contemporane este icircn limitele
Elab CoalaVerif
11Mod Coala N document Semnăt Data
=0508
1715 Consumul specific indicat de combustibil - gi se determină cu relaţia
unde Qd ndash puterea calorifică disponibilă a combustibilului icircn MJkg comb
172Indicii efectivi ai motoarelor cu ardere internă
Indicii efectivi ce caracterizează funcţionarea motoarelor şi se diferă de cei
indicativi cu acea parte de lucru pozitiv efectuat de gaze icircn cilindri distribuite la
punerea icircn funcţiune a dispozitivelor auxiliare şi mecanismelor proprii Această
diferenţă este icircnsemnată prin pierderi mecanice
1721 Determinarea pierderilor mecanice
Puterea pierderilor mecanice Nm consta din pierderile datorită frecării
pistonului şi segmenţilor de cilindri frecările din lagărele paliere şi din cuzineţii
de bielă puterea consumată pentru acţionarea pompei de lichid de răcire pompei
de ulei ventilatorului generatorului de curent pompei de injecţii şi puterea
consumată pentru schimbarea gazelor
Pentru efectuarea calculelor icircn prealabil şi determinarea mărimii Nm este
necesar să fie calculată presiune medie a pierderilor mecanice P t care
caracterizează pierderile mecanice icircn motor
Mărimea presiunei medie a pierderilor mecanice P t se determină prin
relaţia
MPa
unde wep este viteza medie a pistonului si se calculeaza dupa expresia
1722 Presiunea medie efectivă - Pe se calculează cu relaţia
MPa
Valoarea Pe la funcţionarea motoarelor icircn regim nominal e icircn limitele de
pacircnă la 175 MPa
Elab CoalaVerif
12Mod Coala N document Semnăt Data
1723 Randamentul mecanic ηm cu ajutorul căruia se apreciază rezultatul
pierderilor mecanice şi se determină după expresia
1724 Gradul de utilizare a căldurii disponsabile Apreciem randamentul
efectiv ndash ηe tinacircnd seama de toate pierderile termice şi mecanice
1725 Consumul specific efectiv de combustibil ge se calculează din relaţia
g MJ
18 Determinarea dimensiunilor de bază al motorului
termic
181 Determinarea volumului de lucru
Determinam cilindreea unitară după următoarele expresii
dm
unde Ne ndash este puterea efectivă a motorului calculată icircn prealabil icircn kw
Pe ndash presiunea medie efectivă icircn MPa
Efectuam verificărea calculului termic după puterea efectivă pentru a ne
convinge ca calculele efectuate pina la etapa data sunt corecte
Intrucit am obtinut puterea efectiva aproximativ egala cu valoare ei obtinuta
la inceputul proiectului putem afirma ca calculele sunt efectuate corect
Determinarea diametrului cilindrului D
Ţinacircnd cont de valorile date mai sus avem
Elab CoalaVerif
13Mod Coala N document Semnăt Data
la fel determinăm puterea indicată şi puterea pierderilor mecanice după
următoarele expresii
Determinam volumele ale cilindrului care sicircnt necesare pentru construirea
diagramei indicate
Volumul camerei de ardere sau volumul minim se determină prin formula
Volumul total Vt=Va sau volumul maxim
Vt=Vc+Vs=Va
Volumul cilindrului icircn punctul bdquoZrdquo al diagramei indicate
Vz=
unde ρ este coeficientul de destindere icircn prealabil
19Parametrii comparativi a motoarelor
191 Puterea specifică a motorului se determină prin formula
Elab CoalaVerif
14Mod Coala N document Semnăt Data
unde Ap - suprafaţa transversală pistonului dm2
192 Puterea litrică a motorului
2 ANALIZA DINAMICĂ A MECANIZMULUI MOTOR
21 Construirea diagramei indicate
Pentru proiectarea diagramei indicate am luat scara presiunii μp=0033
MPamm-1
Scara pe axa orizontală a cilindrului am luat-o astfel icircncacirct lungimea diagramei
indicate să fie aproximativ egală cu icircnălţimea ei
Pe linia verticală dusă din punctul Vc proiectam punctele Pr Pc Pg şi icircn
Punctul z se proiectează pe locul intersectării dreptelor ndash orizontală care trece
prin punctele z z Punctele caracteristice la unim consecutiv icircntre ele dupa care
obtinem politropia comprimarii
Pentru a construi politropa comprimării bdquoa-crdquo folosim datele obtinute din
formulele
care sunt prezente mai jos
Elab CoalaVerif
15Mod Coala N document Semnăt Data
Dupa construirea politropii comprimarii trecem la urmatoarea etapa a
construirii diagramei indicate unde vom construi politropia destinderii Pentru
construirea ei vom avea nevoie de a calcula si a determina punctele prin care va
trece aceasta Pentru aceasta vom calcula Px dupa care calculele obtinute le vom
inmulti la scara aleasa
Elab CoalaVerif
16Mod Coala N document Semnăt Data
Unind lent punctele obtinute pe diagrama indicată vom obţine liniile politropei
de comprimare şi destindere
Diagrama indicată reală ce diferă de cea teoretică cu bdquorotunjireardquo icircn punctele c
g z b fiindcă icircn condiţii reale de funcţionare a unui motor combustibilul este
injectat cu un avans şi aprinderea apare pacircnă a ajunge pistonul icircn punctul mort
superior unde are loc ridicarea presiunii la sfacircrşitul procesului de comprimare
Procesul de ardere decurge icircntr-un volum variabil pe linia c-Zg unde
deschiderea supapei de evacuare se icircncepe pacircnă la deplasarea pistonului icircn PMI
care aduce la reducerea presiunii la sfacircrşitul destinderii
Poziţia punctului c aproximativ il determinam după expresia
Pc=(115125)Pc
Punctul c este amplasat pe linia c-z
Presiunea maximală reală Pzg icircn procesul arderii il vom determina cu relaţia
Pzg=085 Pz=085times1118=95
Poziţia punctului b corespunde cu icircnceputul deschiderii supapei de evacuare
Punctul b se amplasează la mijlocul punctelor b şi a (fig 22) Pentru a aranja
puntele c şi b pe diagrama indicată reală e necesar de determinat unghiul
injectării combustibilului icircn avans fazele de distribuire a gazelor şi poziţia
corespunzătoare a pistonului pe diagramă
Icircn corespundere cu fazele de distribuire a gazelor şi unghiul icircn avans de
injectare a combustibilului determinăm deplasarea pistonului şi poziţia punctelor
pe diagrama indicată reală după expresia
X=
Unind lent punctele c şi c c şi zg zg cu linia politropică de destindere b şi
b b şi a la fel unind punctul r cu linia de admisie căpătăm diagrama indicată
reală
22Construirea diagramei forţelor de inerţie a maselor cu mişcare de
translaţie Fj
Elab CoalaVerif
17Mod Coala N document Semnăt Data
Diagrama forţelor de inerţie Pj o construim icircn formă de curbă a forţelor de
inerţie relativ la 1 m2 a ariei pistonului pe segmentul cu lungimea A-B
deasemenea luam in consideratie si de unghiul de rotire a arborelui cotit
Forţa de inerţie o vom calcula după formula
unde
D-diametrul pistonului se ia drept egal cu diametrul cilindrului icircn m
m - masa totală a pieselor icircn mecanismul motor care se referă la mişcarea de
translaţie şi se determină cu relaţia
m=mp+0275mb1=087+0275 145=127 kg
unde mp ndash masa pieselor din grupul pistonului (pistonul segmenţii bolţul
pistonului siguranţe)
mb1 ndash masa unei părţi a bilei corespunzătoare la mişcarea de translaţie a
pistonului şi se determină cu relaţia
unde n ndash numărul de turaţie a arborelui cotitFolosind expresia determinăm valoarea Pj icircn două puncte extreme ale
pistonului in puctele α=00 1800
Aceasta diagrama o vom realiza după Metoda lui MTolleunde este necesar a calcula mărimea C-C1 Punctul de intersecţie a tangenţelor duse către curba diagramei forţelor de inerţie şi se determină după relaţia
Elab CoalaVerif
18Mod Coala N document Semnăt Data
23 Construirea diagramei generaleVom construi diagrama generala folosind metoda grafica Brix unde vom
efectua mai multe operatiiPrima etapa vom duce o axa orizontală cu o lungime de 24 de segmente egal fiecare co 10 mm care va insemna unghiul de rotaţie a arborelui cotit egal cu 300 Construim semicircumferinta care va avea raza R=S2 unde S va fi reprezentata de punctele AB dupa care o impartim in 6 parti egale si unim punctele obtinute pe semicercumferinta cu centru De la centrul O icircn
dreapta spre PMI depunem un segment egal cu relaţia unde obţinem
un nou centru O Din O se duc drepte paralele adică Din punctele obtinute ducem drepte perpendiculare la segmentul A-BIn acest mod obtinem punctele Folosind aceasta metoda vom obtine distantele intre punctele care reprezintă deplasarea pistonului respectiv unghiului de rotaţie a arborelui cotit 300 600 9001800 presiunea gazelor respectiv la unghiul 00 300 6007200 va fi depusă din punctele pe linia ciclului de funcţionare a motorului luacircnd icircn consideraţie scara presiunii μp
Pentru construirea diagramei forţelor de inerţie Fj =f( α ) ne folosim de diagramele efectuate precedent Din diagrama unde am determinat deplasarea pistonului in dependenta de unghiul de rotatie vom trage linii perpendiculare din punctele la diagrama indicata pe politopa comprimarii unde vom obtine puncte In acelasi mod efectuam cu punctele 12345 de pe segmentul A-B depunindule pe politropa destinderiiPunctele obtinute pe politropa de comprimare si destindere le trensferam pe diagrama fortelor de inertie tinind cont de scara gradata de la 30 pina la 720 Astfel obtinem diagrama fortelor de inertieDiagrama fortelor de gaze o realizam cu ajutorul diagramei fortelor de inertie si anume cu ajutorul P Iar diagrama totala reprezinta suma diagramei fortelor de inertie si de gaze
Construirea diagramei forţei TAxa orizontală se obţine ca şi la diagrama precedentăValoarea forţei T se
determină după expresiadata luacircnd icircn vedere mărimea forţei F din diagrama
desfăşurată şi valorile funcţiei trigonometrice ţinacircnd seama de
parametrii λ şi α care sunt redaţi icircn tabelul 5
Valorile calculate ale T se depun respectiv la unghiul cuvenit şi cu sensul după regula dată
Unind punctele forţate T de la α=0 (peste 300) pacircnă la α=7200 căpătăm diagrama forţei T icircn dependenţă de unghiul de rotaţie a arborelui cotit
Momentul motor depinde atacirct de sarcina motorului cărei variaţie antrenează modificarea diagramei indicate cacirct şi de turaţie prin a cărei schimbare se modifică regimul de presiuni din cilindru şi valoarea forţelor de inerţie
Elab CoalaVerif
19Mod Coala N document Semnăt Data
La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

Pentru a obtine coeficientul de umplere mai ridicat la motoarele Diesel icircncălzirea aerului ce pătrunde icircn cilindrii motorului e de dorit să fie redusă la minimum icircn aşa mod coeficientul de umplere va fi ridicat
Deci icircn asemenea caz ΔT=(1025)0C avacircnd icircn vedere că la nivelul de sus e mai satisfăcut pentru motoarele cu sarcină considerabilă şi invers la motoarele cu sarcina scăzută Pentru motoarele cu supraalimentaţie la care se prevăd răcitoare după suflantă ΔT=(5hellip10)0CTinind cont de marca automobilului ce o avem vom considera pe ΔT=10 C
126Raportul SD Daca vom micsora raporul SD vom putea obtine o fortare a motorului fata
da turatii Si inveres daca vom mari raportul SD va creste viteza medie a pistonului ceea ce va duca automat la cresterea fortelor de inertie si in rezultat vom avea o uzare intensa a grupului piston cilindru cu pierderi in durabilitatea
motoruluiViteza medie a pistonului o vom calcula din formula wmp= iar
cilindreea unitara din formula Vs= Raport SD icircl menţinem conform datelor
tabelare tinind cont de faptul ca el variaza intre 0814 Ψ=SD=112
127Parametrii gazelor reziduale1271 Coeficientul gazelor reziduale ndash γr prezintă raportul numărului de
moli ai gazelor reziduale către numărul de moli ai fluidului proaspăt admis icircn
cilindru adică unde in calculele ce urmeaza trebuie sa il
obtinem in limetele γr=000002
13Procesul de admisie
131Presiunea la sfacircrşitul procesului de admisie -Pa
Pentru detrminarea presiunii la sfirsitul admisiei ne vom folosi de formula
unde ∆Pa ndash pierderile de presiune icircn galeria de admisie
Mărirea pierderilor gazodinamice depinde de viteza curgerii fluidului şi de
rezistenţele sistemului de admisie
Determinam presiunea gazelor reziduale Pr
Elab CoalaVerif
5Mod Coala N document Semnăt Data
Presiunea gazelor reziduale pentru motoarele supraalimentate se poate căpăta după expresia
MPa
Pentru motoarele supraalimentate MPa
MPa
MPa
Pa=01-001=009MPa
132Temperatura gazelor la sfacircrşitul admisiei - Ta depinde de temperatura
şi masa fluidului proaspăt admis icircn cilindri şi de masa şi temperatura gazelor
reziduale
Pentru motoarele supraalimentate
= K
Dupa efectuarea calculelor trebuie sa obtinem Ta icircn limiteleTa= (320400)K
133Coeficientul de umplere - ηu
Valoarea coeficientului de umplere icircn mare măsură depind de parametrii
energetici ai motorului (puterea şi momentul motor)Putem mentiona faptul ca cu
cicirct ηu e mai mare cu atacirct se foloseşte mai pe deplin şi cilindreea motorului
Vom determina coeficientul de umplere după următoarea expresie
=
Valoarea coeficientului de umplere se află icircn intervalul 0709Deoarece
am obtinut coeficientul de umplere mai ridicat putem spune ca avem un motor
supraalimentat
14Procesul de comprimare
Elab CoalaVerif
6Mod Coala N document Semnăt Data
Pentru efectuarea calculelor la procesulu de comprimare avem nevoie de
presiunea si temeratura la sfirsitul comprimariiDeasemenea trebuie de calculat
exponentul politropic al procesului de comprimare care se afla in limetele
132137 si se calculeaza dupa expresia lui Petrov
unde n - turaţiile nominale ale motorului min-1
141Presiunea la sfacircrşitul comprimării se determină după formula
MPa
pentru motoare supraalimentate presiunea la sfirsitul comprimarii trebuie sa fie
in intervalele 5090 MPa
142Temperatura la sfacircrşitul comprimării se determină prin relaţia
K
15Procesul de ardere
151Compoziţia şi cantitatea lubrifianţilor
Compoziţia lubrifianţilor lichizi o vom exprima prin conţinutul masic
(motorină) icircn kg
C=086 H2=013 O2=001
unde cantitatea de căldura disponibilă la ardere este
Qd=43000kJkg
Pentru aprecierea stării iniţiale a amestecului combustibil-aer trebuie să se
determine oxigenul minim necesar O2min pentru arderea completă a unui kilogram
de combustibil şi respectiv cantitatea de aer Lmin
152Conţinutul şi compoziţia produselor de gaze
Cantitatea de oxigen O2min este redată de relaţia
Cunoscacircnd compoziţia masică a aerului de 77 azot şi 23 oxigen se obţine
cantitatea minimă teoretică de aer necesară arderii complete
Elab CoalaVerif
7Mod Coala N document Semnăt Data
sau icircn k mol
Cantitatea gazelor reziduale se determină prin expresia
Cantitatea produselor de gaze arse pentru un kilogram de combustibil icircn
cazul
cacircnd αgt1
Cantitatea produselor pacircnă la ardere şi după arderese obţine din relaţiile
pacircnă la ardere
după ardere
Pentru a determina coeficient de variaţie μ avem nevoie de raportul dintre
numărul de kilomoli de gaze căpătate prin ardere şi numărul de kilomoli la
icircnceputul arderiiAstfel el va fi egal cu
153Căldura specifică a gazelor Sub această denumire putem subicircnţelege
cantitatea de căldură necesară pentru mărirea temperaturii unui mol de gaze la un
grad avacircnd unităţi de măsură kJk
1531Căldura specifică molara a fluidului proaspăt Cv1 pentru intervalul de
temperaturi (5003000) K se obţine după expresia
1532Căldura specifică molara a gazelor eşapate - C1v pacircnă la temperatura
de 3000 K şi coeficientul excesului de aer α=155 se determină din relaţiile
Elab CoalaVerif
8Mod Coala N document Semnăt Data
mCv ndash este căldura specifică molară avacircnd icircn vedere ca este V- const
Bazacircndu-ne pe expresiile susţinute putem confirma că
154Temperatura gazelor la sfacircrşitul procesului de ardere ndashTz
K
Unde
Unde A = 28315+
Rezolvacircnd ecuaţia pătrată determinăm valoarea Tz Pentru motoarele
Diesel Tz=(18002400)K
155 Presiunea gazelor la sfacircrşitul procesului de ardere ndash Pz
Pz ndash se determină prin relaţia
MPa
Şi se află icircn limitele Pz=(50120)MPa
156Gradul de destindere prealabilă ndashρ
se obţine după expresia
Elab CoalaVerif
9Mod Coala N document Semnăt Data
16Procesul de destindere
Determinam gradul de destindere si exponentul politropic de destindere care
vor fi calculate dupa formulele
Valoarea δ=7515 pentru motoarele Diesel ordinare
Exponentul politropic de destindere n2 il vom determina după expresia
Pornind de la expresiile de mai sus presiunea şi temperatura la sfacircrşitul
destinderii le vom obtine
MPa
K
K
17Indicii de performanţă a MAI
171Parametrii indicaţi
1711Presiunea medie indicată teoretică ndash Piacute
Elab CoalaVerif
10Mod Coala N document Semnăt Data
Presiunea medie indicată Piacuteo putem numi lucru mecanic al unitatii de cilindree
si o calculam dupa formula
1712Presiunea medie indicată reală ndash Pi se determină din diagrama
indicată reală Deci presiunea medie indicată reală o putem obtine conform
expresiei
MPa
1713Randamentul indicat ndashηi
Randamentul indicat al motorului ne demonstrează eficienţa utilizării
combustibilului icircn funcţionarea lui şi se determină după expresia
Valoarea ηi pentru motoarele Diesel icircn funcţionarea lor la regimul
nominal trebuie sa o obtinem intre valorile
ηі=035050
1714 Randamentul relativ ndash ηr El ţine seama de pierderile de căldură prin
pereţi de arderea completă şi se determină după relaţia
unde ηt - randamentul termic al motorului care are relaţia
unde K=141 exponentul adiabatic al fluidului la comprimare
Valoarea randamentului relativ al motoarelor contemporane este icircn limitele
Elab CoalaVerif
11Mod Coala N document Semnăt Data
=0508
1715 Consumul specific indicat de combustibil - gi se determină cu relaţia
unde Qd ndash puterea calorifică disponibilă a combustibilului icircn MJkg comb
172Indicii efectivi ai motoarelor cu ardere internă
Indicii efectivi ce caracterizează funcţionarea motoarelor şi se diferă de cei
indicativi cu acea parte de lucru pozitiv efectuat de gaze icircn cilindri distribuite la
punerea icircn funcţiune a dispozitivelor auxiliare şi mecanismelor proprii Această
diferenţă este icircnsemnată prin pierderi mecanice
1721 Determinarea pierderilor mecanice
Puterea pierderilor mecanice Nm consta din pierderile datorită frecării
pistonului şi segmenţilor de cilindri frecările din lagărele paliere şi din cuzineţii
de bielă puterea consumată pentru acţionarea pompei de lichid de răcire pompei
de ulei ventilatorului generatorului de curent pompei de injecţii şi puterea
consumată pentru schimbarea gazelor
Pentru efectuarea calculelor icircn prealabil şi determinarea mărimii Nm este
necesar să fie calculată presiune medie a pierderilor mecanice P t care
caracterizează pierderile mecanice icircn motor
Mărimea presiunei medie a pierderilor mecanice P t se determină prin
relaţia
MPa
unde wep este viteza medie a pistonului si se calculeaza dupa expresia
1722 Presiunea medie efectivă - Pe se calculează cu relaţia
MPa
Valoarea Pe la funcţionarea motoarelor icircn regim nominal e icircn limitele de
pacircnă la 175 MPa
Elab CoalaVerif
12Mod Coala N document Semnăt Data
1723 Randamentul mecanic ηm cu ajutorul căruia se apreciază rezultatul
pierderilor mecanice şi se determină după expresia
1724 Gradul de utilizare a căldurii disponsabile Apreciem randamentul
efectiv ndash ηe tinacircnd seama de toate pierderile termice şi mecanice
1725 Consumul specific efectiv de combustibil ge se calculează din relaţia
g MJ
18 Determinarea dimensiunilor de bază al motorului
termic
181 Determinarea volumului de lucru
Determinam cilindreea unitară după următoarele expresii
dm
unde Ne ndash este puterea efectivă a motorului calculată icircn prealabil icircn kw
Pe ndash presiunea medie efectivă icircn MPa
Efectuam verificărea calculului termic după puterea efectivă pentru a ne
convinge ca calculele efectuate pina la etapa data sunt corecte
Intrucit am obtinut puterea efectiva aproximativ egala cu valoare ei obtinuta
la inceputul proiectului putem afirma ca calculele sunt efectuate corect
Determinarea diametrului cilindrului D
Ţinacircnd cont de valorile date mai sus avem
Elab CoalaVerif
13Mod Coala N document Semnăt Data
la fel determinăm puterea indicată şi puterea pierderilor mecanice după
următoarele expresii
Determinam volumele ale cilindrului care sicircnt necesare pentru construirea
diagramei indicate
Volumul camerei de ardere sau volumul minim se determină prin formula
Volumul total Vt=Va sau volumul maxim
Vt=Vc+Vs=Va
Volumul cilindrului icircn punctul bdquoZrdquo al diagramei indicate
Vz=
unde ρ este coeficientul de destindere icircn prealabil
19Parametrii comparativi a motoarelor
191 Puterea specifică a motorului se determină prin formula
Elab CoalaVerif
14Mod Coala N document Semnăt Data
unde Ap - suprafaţa transversală pistonului dm2
192 Puterea litrică a motorului
2 ANALIZA DINAMICĂ A MECANIZMULUI MOTOR
21 Construirea diagramei indicate
Pentru proiectarea diagramei indicate am luat scara presiunii μp=0033
MPamm-1
Scara pe axa orizontală a cilindrului am luat-o astfel icircncacirct lungimea diagramei
indicate să fie aproximativ egală cu icircnălţimea ei
Pe linia verticală dusă din punctul Vc proiectam punctele Pr Pc Pg şi icircn
Punctul z se proiectează pe locul intersectării dreptelor ndash orizontală care trece
prin punctele z z Punctele caracteristice la unim consecutiv icircntre ele dupa care
obtinem politropia comprimarii
Pentru a construi politropa comprimării bdquoa-crdquo folosim datele obtinute din
formulele
care sunt prezente mai jos
Elab CoalaVerif
15Mod Coala N document Semnăt Data
Dupa construirea politropii comprimarii trecem la urmatoarea etapa a
construirii diagramei indicate unde vom construi politropia destinderii Pentru
construirea ei vom avea nevoie de a calcula si a determina punctele prin care va
trece aceasta Pentru aceasta vom calcula Px dupa care calculele obtinute le vom
inmulti la scara aleasa
Elab CoalaVerif
16Mod Coala N document Semnăt Data
Unind lent punctele obtinute pe diagrama indicată vom obţine liniile politropei
de comprimare şi destindere
Diagrama indicată reală ce diferă de cea teoretică cu bdquorotunjireardquo icircn punctele c
g z b fiindcă icircn condiţii reale de funcţionare a unui motor combustibilul este
injectat cu un avans şi aprinderea apare pacircnă a ajunge pistonul icircn punctul mort
superior unde are loc ridicarea presiunii la sfacircrşitul procesului de comprimare
Procesul de ardere decurge icircntr-un volum variabil pe linia c-Zg unde
deschiderea supapei de evacuare se icircncepe pacircnă la deplasarea pistonului icircn PMI
care aduce la reducerea presiunii la sfacircrşitul destinderii
Poziţia punctului c aproximativ il determinam după expresia
Pc=(115125)Pc
Punctul c este amplasat pe linia c-z
Presiunea maximală reală Pzg icircn procesul arderii il vom determina cu relaţia
Pzg=085 Pz=085times1118=95
Poziţia punctului b corespunde cu icircnceputul deschiderii supapei de evacuare
Punctul b se amplasează la mijlocul punctelor b şi a (fig 22) Pentru a aranja
puntele c şi b pe diagrama indicată reală e necesar de determinat unghiul
injectării combustibilului icircn avans fazele de distribuire a gazelor şi poziţia
corespunzătoare a pistonului pe diagramă
Icircn corespundere cu fazele de distribuire a gazelor şi unghiul icircn avans de
injectare a combustibilului determinăm deplasarea pistonului şi poziţia punctelor
pe diagrama indicată reală după expresia
X=
Unind lent punctele c şi c c şi zg zg cu linia politropică de destindere b şi
b b şi a la fel unind punctul r cu linia de admisie căpătăm diagrama indicată
reală
22Construirea diagramei forţelor de inerţie a maselor cu mişcare de
translaţie Fj
Elab CoalaVerif
17Mod Coala N document Semnăt Data
Diagrama forţelor de inerţie Pj o construim icircn formă de curbă a forţelor de
inerţie relativ la 1 m2 a ariei pistonului pe segmentul cu lungimea A-B
deasemenea luam in consideratie si de unghiul de rotire a arborelui cotit
Forţa de inerţie o vom calcula după formula
unde
D-diametrul pistonului se ia drept egal cu diametrul cilindrului icircn m
m - masa totală a pieselor icircn mecanismul motor care se referă la mişcarea de
translaţie şi se determină cu relaţia
m=mp+0275mb1=087+0275 145=127 kg
unde mp ndash masa pieselor din grupul pistonului (pistonul segmenţii bolţul
pistonului siguranţe)
mb1 ndash masa unei părţi a bilei corespunzătoare la mişcarea de translaţie a
pistonului şi se determină cu relaţia
unde n ndash numărul de turaţie a arborelui cotitFolosind expresia determinăm valoarea Pj icircn două puncte extreme ale
pistonului in puctele α=00 1800
Aceasta diagrama o vom realiza după Metoda lui MTolleunde este necesar a calcula mărimea C-C1 Punctul de intersecţie a tangenţelor duse către curba diagramei forţelor de inerţie şi se determină după relaţia
Elab CoalaVerif
18Mod Coala N document Semnăt Data
23 Construirea diagramei generaleVom construi diagrama generala folosind metoda grafica Brix unde vom
efectua mai multe operatiiPrima etapa vom duce o axa orizontală cu o lungime de 24 de segmente egal fiecare co 10 mm care va insemna unghiul de rotaţie a arborelui cotit egal cu 300 Construim semicircumferinta care va avea raza R=S2 unde S va fi reprezentata de punctele AB dupa care o impartim in 6 parti egale si unim punctele obtinute pe semicercumferinta cu centru De la centrul O icircn
dreapta spre PMI depunem un segment egal cu relaţia unde obţinem
un nou centru O Din O se duc drepte paralele adică Din punctele obtinute ducem drepte perpendiculare la segmentul A-BIn acest mod obtinem punctele Folosind aceasta metoda vom obtine distantele intre punctele care reprezintă deplasarea pistonului respectiv unghiului de rotaţie a arborelui cotit 300 600 9001800 presiunea gazelor respectiv la unghiul 00 300 6007200 va fi depusă din punctele pe linia ciclului de funcţionare a motorului luacircnd icircn consideraţie scara presiunii μp
Pentru construirea diagramei forţelor de inerţie Fj =f( α ) ne folosim de diagramele efectuate precedent Din diagrama unde am determinat deplasarea pistonului in dependenta de unghiul de rotatie vom trage linii perpendiculare din punctele la diagrama indicata pe politopa comprimarii unde vom obtine puncte In acelasi mod efectuam cu punctele 12345 de pe segmentul A-B depunindule pe politropa destinderiiPunctele obtinute pe politropa de comprimare si destindere le trensferam pe diagrama fortelor de inertie tinind cont de scara gradata de la 30 pina la 720 Astfel obtinem diagrama fortelor de inertieDiagrama fortelor de gaze o realizam cu ajutorul diagramei fortelor de inertie si anume cu ajutorul P Iar diagrama totala reprezinta suma diagramei fortelor de inertie si de gaze
Construirea diagramei forţei TAxa orizontală se obţine ca şi la diagrama precedentăValoarea forţei T se
determină după expresiadata luacircnd icircn vedere mărimea forţei F din diagrama
desfăşurată şi valorile funcţiei trigonometrice ţinacircnd seama de
parametrii λ şi α care sunt redaţi icircn tabelul 5
Valorile calculate ale T se depun respectiv la unghiul cuvenit şi cu sensul după regula dată
Unind punctele forţate T de la α=0 (peste 300) pacircnă la α=7200 căpătăm diagrama forţei T icircn dependenţă de unghiul de rotaţie a arborelui cotit
Momentul motor depinde atacirct de sarcina motorului cărei variaţie antrenează modificarea diagramei indicate cacirct şi de turaţie prin a cărei schimbare se modifică regimul de presiuni din cilindru şi valoarea forţelor de inerţie
Elab CoalaVerif
19Mod Coala N document Semnăt Data
La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

Presiunea gazelor reziduale pentru motoarele supraalimentate se poate căpăta după expresia
MPa
Pentru motoarele supraalimentate MPa
MPa
MPa
Pa=01-001=009MPa
132Temperatura gazelor la sfacircrşitul admisiei - Ta depinde de temperatura
şi masa fluidului proaspăt admis icircn cilindri şi de masa şi temperatura gazelor
reziduale
Pentru motoarele supraalimentate
= K
Dupa efectuarea calculelor trebuie sa obtinem Ta icircn limiteleTa= (320400)K
133Coeficientul de umplere - ηu
Valoarea coeficientului de umplere icircn mare măsură depind de parametrii
energetici ai motorului (puterea şi momentul motor)Putem mentiona faptul ca cu
cicirct ηu e mai mare cu atacirct se foloseşte mai pe deplin şi cilindreea motorului
Vom determina coeficientul de umplere după următoarea expresie
=
Valoarea coeficientului de umplere se află icircn intervalul 0709Deoarece
am obtinut coeficientul de umplere mai ridicat putem spune ca avem un motor
supraalimentat
14Procesul de comprimare
Elab CoalaVerif
6Mod Coala N document Semnăt Data
Pentru efectuarea calculelor la procesulu de comprimare avem nevoie de
presiunea si temeratura la sfirsitul comprimariiDeasemenea trebuie de calculat
exponentul politropic al procesului de comprimare care se afla in limetele
132137 si se calculeaza dupa expresia lui Petrov
unde n - turaţiile nominale ale motorului min-1
141Presiunea la sfacircrşitul comprimării se determină după formula
MPa
pentru motoare supraalimentate presiunea la sfirsitul comprimarii trebuie sa fie
in intervalele 5090 MPa
142Temperatura la sfacircrşitul comprimării se determină prin relaţia
K
15Procesul de ardere
151Compoziţia şi cantitatea lubrifianţilor
Compoziţia lubrifianţilor lichizi o vom exprima prin conţinutul masic
(motorină) icircn kg
C=086 H2=013 O2=001
unde cantitatea de căldura disponibilă la ardere este
Qd=43000kJkg
Pentru aprecierea stării iniţiale a amestecului combustibil-aer trebuie să se
determine oxigenul minim necesar O2min pentru arderea completă a unui kilogram
de combustibil şi respectiv cantitatea de aer Lmin
152Conţinutul şi compoziţia produselor de gaze
Cantitatea de oxigen O2min este redată de relaţia
Cunoscacircnd compoziţia masică a aerului de 77 azot şi 23 oxigen se obţine
cantitatea minimă teoretică de aer necesară arderii complete
Elab CoalaVerif
7Mod Coala N document Semnăt Data
sau icircn k mol
Cantitatea gazelor reziduale se determină prin expresia
Cantitatea produselor de gaze arse pentru un kilogram de combustibil icircn
cazul
cacircnd αgt1
Cantitatea produselor pacircnă la ardere şi după arderese obţine din relaţiile
pacircnă la ardere
după ardere
Pentru a determina coeficient de variaţie μ avem nevoie de raportul dintre
numărul de kilomoli de gaze căpătate prin ardere şi numărul de kilomoli la
icircnceputul arderiiAstfel el va fi egal cu
153Căldura specifică a gazelor Sub această denumire putem subicircnţelege
cantitatea de căldură necesară pentru mărirea temperaturii unui mol de gaze la un
grad avacircnd unităţi de măsură kJk
1531Căldura specifică molara a fluidului proaspăt Cv1 pentru intervalul de
temperaturi (5003000) K se obţine după expresia
1532Căldura specifică molara a gazelor eşapate - C1v pacircnă la temperatura
de 3000 K şi coeficientul excesului de aer α=155 se determină din relaţiile
Elab CoalaVerif
8Mod Coala N document Semnăt Data
mCv ndash este căldura specifică molară avacircnd icircn vedere ca este V- const
Bazacircndu-ne pe expresiile susţinute putem confirma că
154Temperatura gazelor la sfacircrşitul procesului de ardere ndashTz
K
Unde
Unde A = 28315+
Rezolvacircnd ecuaţia pătrată determinăm valoarea Tz Pentru motoarele
Diesel Tz=(18002400)K
155 Presiunea gazelor la sfacircrşitul procesului de ardere ndash Pz
Pz ndash se determină prin relaţia
MPa
Şi se află icircn limitele Pz=(50120)MPa
156Gradul de destindere prealabilă ndashρ
se obţine după expresia
Elab CoalaVerif
9Mod Coala N document Semnăt Data
16Procesul de destindere
Determinam gradul de destindere si exponentul politropic de destindere care
vor fi calculate dupa formulele
Valoarea δ=7515 pentru motoarele Diesel ordinare
Exponentul politropic de destindere n2 il vom determina după expresia
Pornind de la expresiile de mai sus presiunea şi temperatura la sfacircrşitul
destinderii le vom obtine
MPa
K
K
17Indicii de performanţă a MAI
171Parametrii indicaţi
1711Presiunea medie indicată teoretică ndash Piacute
Elab CoalaVerif
10Mod Coala N document Semnăt Data
Presiunea medie indicată Piacuteo putem numi lucru mecanic al unitatii de cilindree
si o calculam dupa formula
1712Presiunea medie indicată reală ndash Pi se determină din diagrama
indicată reală Deci presiunea medie indicată reală o putem obtine conform
expresiei
MPa
1713Randamentul indicat ndashηi
Randamentul indicat al motorului ne demonstrează eficienţa utilizării
combustibilului icircn funcţionarea lui şi se determină după expresia
Valoarea ηi pentru motoarele Diesel icircn funcţionarea lor la regimul
nominal trebuie sa o obtinem intre valorile
ηі=035050
1714 Randamentul relativ ndash ηr El ţine seama de pierderile de căldură prin
pereţi de arderea completă şi se determină după relaţia
unde ηt - randamentul termic al motorului care are relaţia
unde K=141 exponentul adiabatic al fluidului la comprimare
Valoarea randamentului relativ al motoarelor contemporane este icircn limitele
Elab CoalaVerif
11Mod Coala N document Semnăt Data
=0508
1715 Consumul specific indicat de combustibil - gi se determină cu relaţia
unde Qd ndash puterea calorifică disponibilă a combustibilului icircn MJkg comb
172Indicii efectivi ai motoarelor cu ardere internă
Indicii efectivi ce caracterizează funcţionarea motoarelor şi se diferă de cei
indicativi cu acea parte de lucru pozitiv efectuat de gaze icircn cilindri distribuite la
punerea icircn funcţiune a dispozitivelor auxiliare şi mecanismelor proprii Această
diferenţă este icircnsemnată prin pierderi mecanice
1721 Determinarea pierderilor mecanice
Puterea pierderilor mecanice Nm consta din pierderile datorită frecării
pistonului şi segmenţilor de cilindri frecările din lagărele paliere şi din cuzineţii
de bielă puterea consumată pentru acţionarea pompei de lichid de răcire pompei
de ulei ventilatorului generatorului de curent pompei de injecţii şi puterea
consumată pentru schimbarea gazelor
Pentru efectuarea calculelor icircn prealabil şi determinarea mărimii Nm este
necesar să fie calculată presiune medie a pierderilor mecanice P t care
caracterizează pierderile mecanice icircn motor
Mărimea presiunei medie a pierderilor mecanice P t se determină prin
relaţia
MPa
unde wep este viteza medie a pistonului si se calculeaza dupa expresia
1722 Presiunea medie efectivă - Pe se calculează cu relaţia
MPa
Valoarea Pe la funcţionarea motoarelor icircn regim nominal e icircn limitele de
pacircnă la 175 MPa
Elab CoalaVerif
12Mod Coala N document Semnăt Data
1723 Randamentul mecanic ηm cu ajutorul căruia se apreciază rezultatul
pierderilor mecanice şi se determină după expresia
1724 Gradul de utilizare a căldurii disponsabile Apreciem randamentul
efectiv ndash ηe tinacircnd seama de toate pierderile termice şi mecanice
1725 Consumul specific efectiv de combustibil ge se calculează din relaţia
g MJ
18 Determinarea dimensiunilor de bază al motorului
termic
181 Determinarea volumului de lucru
Determinam cilindreea unitară după următoarele expresii
dm
unde Ne ndash este puterea efectivă a motorului calculată icircn prealabil icircn kw
Pe ndash presiunea medie efectivă icircn MPa
Efectuam verificărea calculului termic după puterea efectivă pentru a ne
convinge ca calculele efectuate pina la etapa data sunt corecte
Intrucit am obtinut puterea efectiva aproximativ egala cu valoare ei obtinuta
la inceputul proiectului putem afirma ca calculele sunt efectuate corect
Determinarea diametrului cilindrului D
Ţinacircnd cont de valorile date mai sus avem
Elab CoalaVerif
13Mod Coala N document Semnăt Data
la fel determinăm puterea indicată şi puterea pierderilor mecanice după
următoarele expresii
Determinam volumele ale cilindrului care sicircnt necesare pentru construirea
diagramei indicate
Volumul camerei de ardere sau volumul minim se determină prin formula
Volumul total Vt=Va sau volumul maxim
Vt=Vc+Vs=Va
Volumul cilindrului icircn punctul bdquoZrdquo al diagramei indicate
Vz=
unde ρ este coeficientul de destindere icircn prealabil
19Parametrii comparativi a motoarelor
191 Puterea specifică a motorului se determină prin formula
Elab CoalaVerif
14Mod Coala N document Semnăt Data
unde Ap - suprafaţa transversală pistonului dm2
192 Puterea litrică a motorului
2 ANALIZA DINAMICĂ A MECANIZMULUI MOTOR
21 Construirea diagramei indicate
Pentru proiectarea diagramei indicate am luat scara presiunii μp=0033
MPamm-1
Scara pe axa orizontală a cilindrului am luat-o astfel icircncacirct lungimea diagramei
indicate să fie aproximativ egală cu icircnălţimea ei
Pe linia verticală dusă din punctul Vc proiectam punctele Pr Pc Pg şi icircn
Punctul z se proiectează pe locul intersectării dreptelor ndash orizontală care trece
prin punctele z z Punctele caracteristice la unim consecutiv icircntre ele dupa care
obtinem politropia comprimarii
Pentru a construi politropa comprimării bdquoa-crdquo folosim datele obtinute din
formulele
care sunt prezente mai jos
Elab CoalaVerif
15Mod Coala N document Semnăt Data
Dupa construirea politropii comprimarii trecem la urmatoarea etapa a
construirii diagramei indicate unde vom construi politropia destinderii Pentru
construirea ei vom avea nevoie de a calcula si a determina punctele prin care va
trece aceasta Pentru aceasta vom calcula Px dupa care calculele obtinute le vom
inmulti la scara aleasa
Elab CoalaVerif
16Mod Coala N document Semnăt Data
Unind lent punctele obtinute pe diagrama indicată vom obţine liniile politropei
de comprimare şi destindere
Diagrama indicată reală ce diferă de cea teoretică cu bdquorotunjireardquo icircn punctele c
g z b fiindcă icircn condiţii reale de funcţionare a unui motor combustibilul este
injectat cu un avans şi aprinderea apare pacircnă a ajunge pistonul icircn punctul mort
superior unde are loc ridicarea presiunii la sfacircrşitul procesului de comprimare
Procesul de ardere decurge icircntr-un volum variabil pe linia c-Zg unde
deschiderea supapei de evacuare se icircncepe pacircnă la deplasarea pistonului icircn PMI
care aduce la reducerea presiunii la sfacircrşitul destinderii
Poziţia punctului c aproximativ il determinam după expresia
Pc=(115125)Pc
Punctul c este amplasat pe linia c-z
Presiunea maximală reală Pzg icircn procesul arderii il vom determina cu relaţia
Pzg=085 Pz=085times1118=95
Poziţia punctului b corespunde cu icircnceputul deschiderii supapei de evacuare
Punctul b se amplasează la mijlocul punctelor b şi a (fig 22) Pentru a aranja
puntele c şi b pe diagrama indicată reală e necesar de determinat unghiul
injectării combustibilului icircn avans fazele de distribuire a gazelor şi poziţia
corespunzătoare a pistonului pe diagramă
Icircn corespundere cu fazele de distribuire a gazelor şi unghiul icircn avans de
injectare a combustibilului determinăm deplasarea pistonului şi poziţia punctelor
pe diagrama indicată reală după expresia
X=
Unind lent punctele c şi c c şi zg zg cu linia politropică de destindere b şi
b b şi a la fel unind punctul r cu linia de admisie căpătăm diagrama indicată
reală
22Construirea diagramei forţelor de inerţie a maselor cu mişcare de
translaţie Fj
Elab CoalaVerif
17Mod Coala N document Semnăt Data
Diagrama forţelor de inerţie Pj o construim icircn formă de curbă a forţelor de
inerţie relativ la 1 m2 a ariei pistonului pe segmentul cu lungimea A-B
deasemenea luam in consideratie si de unghiul de rotire a arborelui cotit
Forţa de inerţie o vom calcula după formula
unde
D-diametrul pistonului se ia drept egal cu diametrul cilindrului icircn m
m - masa totală a pieselor icircn mecanismul motor care se referă la mişcarea de
translaţie şi se determină cu relaţia
m=mp+0275mb1=087+0275 145=127 kg
unde mp ndash masa pieselor din grupul pistonului (pistonul segmenţii bolţul
pistonului siguranţe)
mb1 ndash masa unei părţi a bilei corespunzătoare la mişcarea de translaţie a
pistonului şi se determină cu relaţia
unde n ndash numărul de turaţie a arborelui cotitFolosind expresia determinăm valoarea Pj icircn două puncte extreme ale
pistonului in puctele α=00 1800
Aceasta diagrama o vom realiza după Metoda lui MTolleunde este necesar a calcula mărimea C-C1 Punctul de intersecţie a tangenţelor duse către curba diagramei forţelor de inerţie şi se determină după relaţia
Elab CoalaVerif
18Mod Coala N document Semnăt Data
23 Construirea diagramei generaleVom construi diagrama generala folosind metoda grafica Brix unde vom
efectua mai multe operatiiPrima etapa vom duce o axa orizontală cu o lungime de 24 de segmente egal fiecare co 10 mm care va insemna unghiul de rotaţie a arborelui cotit egal cu 300 Construim semicircumferinta care va avea raza R=S2 unde S va fi reprezentata de punctele AB dupa care o impartim in 6 parti egale si unim punctele obtinute pe semicercumferinta cu centru De la centrul O icircn
dreapta spre PMI depunem un segment egal cu relaţia unde obţinem
un nou centru O Din O se duc drepte paralele adică Din punctele obtinute ducem drepte perpendiculare la segmentul A-BIn acest mod obtinem punctele Folosind aceasta metoda vom obtine distantele intre punctele care reprezintă deplasarea pistonului respectiv unghiului de rotaţie a arborelui cotit 300 600 9001800 presiunea gazelor respectiv la unghiul 00 300 6007200 va fi depusă din punctele pe linia ciclului de funcţionare a motorului luacircnd icircn consideraţie scara presiunii μp
Pentru construirea diagramei forţelor de inerţie Fj =f( α ) ne folosim de diagramele efectuate precedent Din diagrama unde am determinat deplasarea pistonului in dependenta de unghiul de rotatie vom trage linii perpendiculare din punctele la diagrama indicata pe politopa comprimarii unde vom obtine puncte In acelasi mod efectuam cu punctele 12345 de pe segmentul A-B depunindule pe politropa destinderiiPunctele obtinute pe politropa de comprimare si destindere le trensferam pe diagrama fortelor de inertie tinind cont de scara gradata de la 30 pina la 720 Astfel obtinem diagrama fortelor de inertieDiagrama fortelor de gaze o realizam cu ajutorul diagramei fortelor de inertie si anume cu ajutorul P Iar diagrama totala reprezinta suma diagramei fortelor de inertie si de gaze
Construirea diagramei forţei TAxa orizontală se obţine ca şi la diagrama precedentăValoarea forţei T se
determină după expresiadata luacircnd icircn vedere mărimea forţei F din diagrama
desfăşurată şi valorile funcţiei trigonometrice ţinacircnd seama de
parametrii λ şi α care sunt redaţi icircn tabelul 5
Valorile calculate ale T se depun respectiv la unghiul cuvenit şi cu sensul după regula dată
Unind punctele forţate T de la α=0 (peste 300) pacircnă la α=7200 căpătăm diagrama forţei T icircn dependenţă de unghiul de rotaţie a arborelui cotit
Momentul motor depinde atacirct de sarcina motorului cărei variaţie antrenează modificarea diagramei indicate cacirct şi de turaţie prin a cărei schimbare se modifică regimul de presiuni din cilindru şi valoarea forţelor de inerţie
Elab CoalaVerif
19Mod Coala N document Semnăt Data
La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

Pentru efectuarea calculelor la procesulu de comprimare avem nevoie de
presiunea si temeratura la sfirsitul comprimariiDeasemenea trebuie de calculat
exponentul politropic al procesului de comprimare care se afla in limetele
132137 si se calculeaza dupa expresia lui Petrov
unde n - turaţiile nominale ale motorului min-1
141Presiunea la sfacircrşitul comprimării se determină după formula
MPa
pentru motoare supraalimentate presiunea la sfirsitul comprimarii trebuie sa fie
in intervalele 5090 MPa
142Temperatura la sfacircrşitul comprimării se determină prin relaţia
K
15Procesul de ardere
151Compoziţia şi cantitatea lubrifianţilor
Compoziţia lubrifianţilor lichizi o vom exprima prin conţinutul masic
(motorină) icircn kg
C=086 H2=013 O2=001
unde cantitatea de căldura disponibilă la ardere este
Qd=43000kJkg
Pentru aprecierea stării iniţiale a amestecului combustibil-aer trebuie să se
determine oxigenul minim necesar O2min pentru arderea completă a unui kilogram
de combustibil şi respectiv cantitatea de aer Lmin
152Conţinutul şi compoziţia produselor de gaze
Cantitatea de oxigen O2min este redată de relaţia
Cunoscacircnd compoziţia masică a aerului de 77 azot şi 23 oxigen se obţine
cantitatea minimă teoretică de aer necesară arderii complete
Elab CoalaVerif
7Mod Coala N document Semnăt Data
sau icircn k mol
Cantitatea gazelor reziduale se determină prin expresia
Cantitatea produselor de gaze arse pentru un kilogram de combustibil icircn
cazul
cacircnd αgt1
Cantitatea produselor pacircnă la ardere şi după arderese obţine din relaţiile
pacircnă la ardere
după ardere
Pentru a determina coeficient de variaţie μ avem nevoie de raportul dintre
numărul de kilomoli de gaze căpătate prin ardere şi numărul de kilomoli la
icircnceputul arderiiAstfel el va fi egal cu
153Căldura specifică a gazelor Sub această denumire putem subicircnţelege
cantitatea de căldură necesară pentru mărirea temperaturii unui mol de gaze la un
grad avacircnd unităţi de măsură kJk
1531Căldura specifică molara a fluidului proaspăt Cv1 pentru intervalul de
temperaturi (5003000) K se obţine după expresia
1532Căldura specifică molara a gazelor eşapate - C1v pacircnă la temperatura
de 3000 K şi coeficientul excesului de aer α=155 se determină din relaţiile
Elab CoalaVerif
8Mod Coala N document Semnăt Data
mCv ndash este căldura specifică molară avacircnd icircn vedere ca este V- const
Bazacircndu-ne pe expresiile susţinute putem confirma că
154Temperatura gazelor la sfacircrşitul procesului de ardere ndashTz
K
Unde
Unde A = 28315+
Rezolvacircnd ecuaţia pătrată determinăm valoarea Tz Pentru motoarele
Diesel Tz=(18002400)K
155 Presiunea gazelor la sfacircrşitul procesului de ardere ndash Pz
Pz ndash se determină prin relaţia
MPa
Şi se află icircn limitele Pz=(50120)MPa
156Gradul de destindere prealabilă ndashρ
se obţine după expresia
Elab CoalaVerif
9Mod Coala N document Semnăt Data
16Procesul de destindere
Determinam gradul de destindere si exponentul politropic de destindere care
vor fi calculate dupa formulele
Valoarea δ=7515 pentru motoarele Diesel ordinare
Exponentul politropic de destindere n2 il vom determina după expresia
Pornind de la expresiile de mai sus presiunea şi temperatura la sfacircrşitul
destinderii le vom obtine
MPa
K
K
17Indicii de performanţă a MAI
171Parametrii indicaţi
1711Presiunea medie indicată teoretică ndash Piacute
Elab CoalaVerif
10Mod Coala N document Semnăt Data
Presiunea medie indicată Piacuteo putem numi lucru mecanic al unitatii de cilindree
si o calculam dupa formula
1712Presiunea medie indicată reală ndash Pi se determină din diagrama
indicată reală Deci presiunea medie indicată reală o putem obtine conform
expresiei
MPa
1713Randamentul indicat ndashηi
Randamentul indicat al motorului ne demonstrează eficienţa utilizării
combustibilului icircn funcţionarea lui şi se determină după expresia
Valoarea ηi pentru motoarele Diesel icircn funcţionarea lor la regimul
nominal trebuie sa o obtinem intre valorile
ηі=035050
1714 Randamentul relativ ndash ηr El ţine seama de pierderile de căldură prin
pereţi de arderea completă şi se determină după relaţia
unde ηt - randamentul termic al motorului care are relaţia
unde K=141 exponentul adiabatic al fluidului la comprimare
Valoarea randamentului relativ al motoarelor contemporane este icircn limitele
Elab CoalaVerif
11Mod Coala N document Semnăt Data
=0508
1715 Consumul specific indicat de combustibil - gi se determină cu relaţia
unde Qd ndash puterea calorifică disponibilă a combustibilului icircn MJkg comb
172Indicii efectivi ai motoarelor cu ardere internă
Indicii efectivi ce caracterizează funcţionarea motoarelor şi se diferă de cei
indicativi cu acea parte de lucru pozitiv efectuat de gaze icircn cilindri distribuite la
punerea icircn funcţiune a dispozitivelor auxiliare şi mecanismelor proprii Această
diferenţă este icircnsemnată prin pierderi mecanice
1721 Determinarea pierderilor mecanice
Puterea pierderilor mecanice Nm consta din pierderile datorită frecării
pistonului şi segmenţilor de cilindri frecările din lagărele paliere şi din cuzineţii
de bielă puterea consumată pentru acţionarea pompei de lichid de răcire pompei
de ulei ventilatorului generatorului de curent pompei de injecţii şi puterea
consumată pentru schimbarea gazelor
Pentru efectuarea calculelor icircn prealabil şi determinarea mărimii Nm este
necesar să fie calculată presiune medie a pierderilor mecanice P t care
caracterizează pierderile mecanice icircn motor
Mărimea presiunei medie a pierderilor mecanice P t se determină prin
relaţia
MPa
unde wep este viteza medie a pistonului si se calculeaza dupa expresia
1722 Presiunea medie efectivă - Pe se calculează cu relaţia
MPa
Valoarea Pe la funcţionarea motoarelor icircn regim nominal e icircn limitele de
pacircnă la 175 MPa
Elab CoalaVerif
12Mod Coala N document Semnăt Data
1723 Randamentul mecanic ηm cu ajutorul căruia se apreciază rezultatul
pierderilor mecanice şi se determină după expresia
1724 Gradul de utilizare a căldurii disponsabile Apreciem randamentul
efectiv ndash ηe tinacircnd seama de toate pierderile termice şi mecanice
1725 Consumul specific efectiv de combustibil ge se calculează din relaţia
g MJ
18 Determinarea dimensiunilor de bază al motorului
termic
181 Determinarea volumului de lucru
Determinam cilindreea unitară după următoarele expresii
dm
unde Ne ndash este puterea efectivă a motorului calculată icircn prealabil icircn kw
Pe ndash presiunea medie efectivă icircn MPa
Efectuam verificărea calculului termic după puterea efectivă pentru a ne
convinge ca calculele efectuate pina la etapa data sunt corecte
Intrucit am obtinut puterea efectiva aproximativ egala cu valoare ei obtinuta
la inceputul proiectului putem afirma ca calculele sunt efectuate corect
Determinarea diametrului cilindrului D
Ţinacircnd cont de valorile date mai sus avem
Elab CoalaVerif
13Mod Coala N document Semnăt Data
la fel determinăm puterea indicată şi puterea pierderilor mecanice după
următoarele expresii
Determinam volumele ale cilindrului care sicircnt necesare pentru construirea
diagramei indicate
Volumul camerei de ardere sau volumul minim se determină prin formula
Volumul total Vt=Va sau volumul maxim
Vt=Vc+Vs=Va
Volumul cilindrului icircn punctul bdquoZrdquo al diagramei indicate
Vz=
unde ρ este coeficientul de destindere icircn prealabil
19Parametrii comparativi a motoarelor
191 Puterea specifică a motorului se determină prin formula
Elab CoalaVerif
14Mod Coala N document Semnăt Data
unde Ap - suprafaţa transversală pistonului dm2
192 Puterea litrică a motorului
2 ANALIZA DINAMICĂ A MECANIZMULUI MOTOR
21 Construirea diagramei indicate
Pentru proiectarea diagramei indicate am luat scara presiunii μp=0033
MPamm-1
Scara pe axa orizontală a cilindrului am luat-o astfel icircncacirct lungimea diagramei
indicate să fie aproximativ egală cu icircnălţimea ei
Pe linia verticală dusă din punctul Vc proiectam punctele Pr Pc Pg şi icircn
Punctul z se proiectează pe locul intersectării dreptelor ndash orizontală care trece
prin punctele z z Punctele caracteristice la unim consecutiv icircntre ele dupa care
obtinem politropia comprimarii
Pentru a construi politropa comprimării bdquoa-crdquo folosim datele obtinute din
formulele
care sunt prezente mai jos
Elab CoalaVerif
15Mod Coala N document Semnăt Data
Dupa construirea politropii comprimarii trecem la urmatoarea etapa a
construirii diagramei indicate unde vom construi politropia destinderii Pentru
construirea ei vom avea nevoie de a calcula si a determina punctele prin care va
trece aceasta Pentru aceasta vom calcula Px dupa care calculele obtinute le vom
inmulti la scara aleasa
Elab CoalaVerif
16Mod Coala N document Semnăt Data
Unind lent punctele obtinute pe diagrama indicată vom obţine liniile politropei
de comprimare şi destindere
Diagrama indicată reală ce diferă de cea teoretică cu bdquorotunjireardquo icircn punctele c
g z b fiindcă icircn condiţii reale de funcţionare a unui motor combustibilul este
injectat cu un avans şi aprinderea apare pacircnă a ajunge pistonul icircn punctul mort
superior unde are loc ridicarea presiunii la sfacircrşitul procesului de comprimare
Procesul de ardere decurge icircntr-un volum variabil pe linia c-Zg unde
deschiderea supapei de evacuare se icircncepe pacircnă la deplasarea pistonului icircn PMI
care aduce la reducerea presiunii la sfacircrşitul destinderii
Poziţia punctului c aproximativ il determinam după expresia
Pc=(115125)Pc
Punctul c este amplasat pe linia c-z
Presiunea maximală reală Pzg icircn procesul arderii il vom determina cu relaţia
Pzg=085 Pz=085times1118=95
Poziţia punctului b corespunde cu icircnceputul deschiderii supapei de evacuare
Punctul b se amplasează la mijlocul punctelor b şi a (fig 22) Pentru a aranja
puntele c şi b pe diagrama indicată reală e necesar de determinat unghiul
injectării combustibilului icircn avans fazele de distribuire a gazelor şi poziţia
corespunzătoare a pistonului pe diagramă
Icircn corespundere cu fazele de distribuire a gazelor şi unghiul icircn avans de
injectare a combustibilului determinăm deplasarea pistonului şi poziţia punctelor
pe diagrama indicată reală după expresia
X=
Unind lent punctele c şi c c şi zg zg cu linia politropică de destindere b şi
b b şi a la fel unind punctul r cu linia de admisie căpătăm diagrama indicată
reală
22Construirea diagramei forţelor de inerţie a maselor cu mişcare de
translaţie Fj
Elab CoalaVerif
17Mod Coala N document Semnăt Data
Diagrama forţelor de inerţie Pj o construim icircn formă de curbă a forţelor de
inerţie relativ la 1 m2 a ariei pistonului pe segmentul cu lungimea A-B
deasemenea luam in consideratie si de unghiul de rotire a arborelui cotit
Forţa de inerţie o vom calcula după formula
unde
D-diametrul pistonului se ia drept egal cu diametrul cilindrului icircn m
m - masa totală a pieselor icircn mecanismul motor care se referă la mişcarea de
translaţie şi se determină cu relaţia
m=mp+0275mb1=087+0275 145=127 kg
unde mp ndash masa pieselor din grupul pistonului (pistonul segmenţii bolţul
pistonului siguranţe)
mb1 ndash masa unei părţi a bilei corespunzătoare la mişcarea de translaţie a
pistonului şi se determină cu relaţia
unde n ndash numărul de turaţie a arborelui cotitFolosind expresia determinăm valoarea Pj icircn două puncte extreme ale
pistonului in puctele α=00 1800
Aceasta diagrama o vom realiza după Metoda lui MTolleunde este necesar a calcula mărimea C-C1 Punctul de intersecţie a tangenţelor duse către curba diagramei forţelor de inerţie şi se determină după relaţia
Elab CoalaVerif
18Mod Coala N document Semnăt Data
23 Construirea diagramei generaleVom construi diagrama generala folosind metoda grafica Brix unde vom
efectua mai multe operatiiPrima etapa vom duce o axa orizontală cu o lungime de 24 de segmente egal fiecare co 10 mm care va insemna unghiul de rotaţie a arborelui cotit egal cu 300 Construim semicircumferinta care va avea raza R=S2 unde S va fi reprezentata de punctele AB dupa care o impartim in 6 parti egale si unim punctele obtinute pe semicercumferinta cu centru De la centrul O icircn
dreapta spre PMI depunem un segment egal cu relaţia unde obţinem
un nou centru O Din O se duc drepte paralele adică Din punctele obtinute ducem drepte perpendiculare la segmentul A-BIn acest mod obtinem punctele Folosind aceasta metoda vom obtine distantele intre punctele care reprezintă deplasarea pistonului respectiv unghiului de rotaţie a arborelui cotit 300 600 9001800 presiunea gazelor respectiv la unghiul 00 300 6007200 va fi depusă din punctele pe linia ciclului de funcţionare a motorului luacircnd icircn consideraţie scara presiunii μp
Pentru construirea diagramei forţelor de inerţie Fj =f( α ) ne folosim de diagramele efectuate precedent Din diagrama unde am determinat deplasarea pistonului in dependenta de unghiul de rotatie vom trage linii perpendiculare din punctele la diagrama indicata pe politopa comprimarii unde vom obtine puncte In acelasi mod efectuam cu punctele 12345 de pe segmentul A-B depunindule pe politropa destinderiiPunctele obtinute pe politropa de comprimare si destindere le trensferam pe diagrama fortelor de inertie tinind cont de scara gradata de la 30 pina la 720 Astfel obtinem diagrama fortelor de inertieDiagrama fortelor de gaze o realizam cu ajutorul diagramei fortelor de inertie si anume cu ajutorul P Iar diagrama totala reprezinta suma diagramei fortelor de inertie si de gaze
Construirea diagramei forţei TAxa orizontală se obţine ca şi la diagrama precedentăValoarea forţei T se
determină după expresiadata luacircnd icircn vedere mărimea forţei F din diagrama
desfăşurată şi valorile funcţiei trigonometrice ţinacircnd seama de
parametrii λ şi α care sunt redaţi icircn tabelul 5
Valorile calculate ale T se depun respectiv la unghiul cuvenit şi cu sensul după regula dată
Unind punctele forţate T de la α=0 (peste 300) pacircnă la α=7200 căpătăm diagrama forţei T icircn dependenţă de unghiul de rotaţie a arborelui cotit
Momentul motor depinde atacirct de sarcina motorului cărei variaţie antrenează modificarea diagramei indicate cacirct şi de turaţie prin a cărei schimbare se modifică regimul de presiuni din cilindru şi valoarea forţelor de inerţie
Elab CoalaVerif
19Mod Coala N document Semnăt Data
La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

sau icircn k mol
Cantitatea gazelor reziduale se determină prin expresia
Cantitatea produselor de gaze arse pentru un kilogram de combustibil icircn
cazul
cacircnd αgt1
Cantitatea produselor pacircnă la ardere şi după arderese obţine din relaţiile
pacircnă la ardere
după ardere
Pentru a determina coeficient de variaţie μ avem nevoie de raportul dintre
numărul de kilomoli de gaze căpătate prin ardere şi numărul de kilomoli la
icircnceputul arderiiAstfel el va fi egal cu
153Căldura specifică a gazelor Sub această denumire putem subicircnţelege
cantitatea de căldură necesară pentru mărirea temperaturii unui mol de gaze la un
grad avacircnd unităţi de măsură kJk
1531Căldura specifică molara a fluidului proaspăt Cv1 pentru intervalul de
temperaturi (5003000) K se obţine după expresia
1532Căldura specifică molara a gazelor eşapate - C1v pacircnă la temperatura
de 3000 K şi coeficientul excesului de aer α=155 se determină din relaţiile
Elab CoalaVerif
8Mod Coala N document Semnăt Data
mCv ndash este căldura specifică molară avacircnd icircn vedere ca este V- const
Bazacircndu-ne pe expresiile susţinute putem confirma că
154Temperatura gazelor la sfacircrşitul procesului de ardere ndashTz
K
Unde
Unde A = 28315+
Rezolvacircnd ecuaţia pătrată determinăm valoarea Tz Pentru motoarele
Diesel Tz=(18002400)K
155 Presiunea gazelor la sfacircrşitul procesului de ardere ndash Pz
Pz ndash se determină prin relaţia
MPa
Şi se află icircn limitele Pz=(50120)MPa
156Gradul de destindere prealabilă ndashρ
se obţine după expresia
Elab CoalaVerif
9Mod Coala N document Semnăt Data
16Procesul de destindere
Determinam gradul de destindere si exponentul politropic de destindere care
vor fi calculate dupa formulele
Valoarea δ=7515 pentru motoarele Diesel ordinare
Exponentul politropic de destindere n2 il vom determina după expresia
Pornind de la expresiile de mai sus presiunea şi temperatura la sfacircrşitul
destinderii le vom obtine
MPa
K
K
17Indicii de performanţă a MAI
171Parametrii indicaţi
1711Presiunea medie indicată teoretică ndash Piacute
Elab CoalaVerif
10Mod Coala N document Semnăt Data
Presiunea medie indicată Piacuteo putem numi lucru mecanic al unitatii de cilindree
si o calculam dupa formula
1712Presiunea medie indicată reală ndash Pi se determină din diagrama
indicată reală Deci presiunea medie indicată reală o putem obtine conform
expresiei
MPa
1713Randamentul indicat ndashηi
Randamentul indicat al motorului ne demonstrează eficienţa utilizării
combustibilului icircn funcţionarea lui şi se determină după expresia
Valoarea ηi pentru motoarele Diesel icircn funcţionarea lor la regimul
nominal trebuie sa o obtinem intre valorile
ηі=035050
1714 Randamentul relativ ndash ηr El ţine seama de pierderile de căldură prin
pereţi de arderea completă şi se determină după relaţia
unde ηt - randamentul termic al motorului care are relaţia
unde K=141 exponentul adiabatic al fluidului la comprimare
Valoarea randamentului relativ al motoarelor contemporane este icircn limitele
Elab CoalaVerif
11Mod Coala N document Semnăt Data
=0508
1715 Consumul specific indicat de combustibil - gi se determină cu relaţia
unde Qd ndash puterea calorifică disponibilă a combustibilului icircn MJkg comb
172Indicii efectivi ai motoarelor cu ardere internă
Indicii efectivi ce caracterizează funcţionarea motoarelor şi se diferă de cei
indicativi cu acea parte de lucru pozitiv efectuat de gaze icircn cilindri distribuite la
punerea icircn funcţiune a dispozitivelor auxiliare şi mecanismelor proprii Această
diferenţă este icircnsemnată prin pierderi mecanice
1721 Determinarea pierderilor mecanice
Puterea pierderilor mecanice Nm consta din pierderile datorită frecării
pistonului şi segmenţilor de cilindri frecările din lagărele paliere şi din cuzineţii
de bielă puterea consumată pentru acţionarea pompei de lichid de răcire pompei
de ulei ventilatorului generatorului de curent pompei de injecţii şi puterea
consumată pentru schimbarea gazelor
Pentru efectuarea calculelor icircn prealabil şi determinarea mărimii Nm este
necesar să fie calculată presiune medie a pierderilor mecanice P t care
caracterizează pierderile mecanice icircn motor
Mărimea presiunei medie a pierderilor mecanice P t se determină prin
relaţia
MPa
unde wep este viteza medie a pistonului si se calculeaza dupa expresia
1722 Presiunea medie efectivă - Pe se calculează cu relaţia
MPa
Valoarea Pe la funcţionarea motoarelor icircn regim nominal e icircn limitele de
pacircnă la 175 MPa
Elab CoalaVerif
12Mod Coala N document Semnăt Data
1723 Randamentul mecanic ηm cu ajutorul căruia se apreciază rezultatul
pierderilor mecanice şi se determină după expresia
1724 Gradul de utilizare a căldurii disponsabile Apreciem randamentul
efectiv ndash ηe tinacircnd seama de toate pierderile termice şi mecanice
1725 Consumul specific efectiv de combustibil ge se calculează din relaţia
g MJ
18 Determinarea dimensiunilor de bază al motorului
termic
181 Determinarea volumului de lucru
Determinam cilindreea unitară după următoarele expresii
dm
unde Ne ndash este puterea efectivă a motorului calculată icircn prealabil icircn kw
Pe ndash presiunea medie efectivă icircn MPa
Efectuam verificărea calculului termic după puterea efectivă pentru a ne
convinge ca calculele efectuate pina la etapa data sunt corecte
Intrucit am obtinut puterea efectiva aproximativ egala cu valoare ei obtinuta
la inceputul proiectului putem afirma ca calculele sunt efectuate corect
Determinarea diametrului cilindrului D
Ţinacircnd cont de valorile date mai sus avem
Elab CoalaVerif
13Mod Coala N document Semnăt Data
la fel determinăm puterea indicată şi puterea pierderilor mecanice după
următoarele expresii
Determinam volumele ale cilindrului care sicircnt necesare pentru construirea
diagramei indicate
Volumul camerei de ardere sau volumul minim se determină prin formula
Volumul total Vt=Va sau volumul maxim
Vt=Vc+Vs=Va
Volumul cilindrului icircn punctul bdquoZrdquo al diagramei indicate
Vz=
unde ρ este coeficientul de destindere icircn prealabil
19Parametrii comparativi a motoarelor
191 Puterea specifică a motorului se determină prin formula
Elab CoalaVerif
14Mod Coala N document Semnăt Data
unde Ap - suprafaţa transversală pistonului dm2
192 Puterea litrică a motorului
2 ANALIZA DINAMICĂ A MECANIZMULUI MOTOR
21 Construirea diagramei indicate
Pentru proiectarea diagramei indicate am luat scara presiunii μp=0033
MPamm-1
Scara pe axa orizontală a cilindrului am luat-o astfel icircncacirct lungimea diagramei
indicate să fie aproximativ egală cu icircnălţimea ei
Pe linia verticală dusă din punctul Vc proiectam punctele Pr Pc Pg şi icircn
Punctul z se proiectează pe locul intersectării dreptelor ndash orizontală care trece
prin punctele z z Punctele caracteristice la unim consecutiv icircntre ele dupa care
obtinem politropia comprimarii
Pentru a construi politropa comprimării bdquoa-crdquo folosim datele obtinute din
formulele
care sunt prezente mai jos
Elab CoalaVerif
15Mod Coala N document Semnăt Data
Dupa construirea politropii comprimarii trecem la urmatoarea etapa a
construirii diagramei indicate unde vom construi politropia destinderii Pentru
construirea ei vom avea nevoie de a calcula si a determina punctele prin care va
trece aceasta Pentru aceasta vom calcula Px dupa care calculele obtinute le vom
inmulti la scara aleasa
Elab CoalaVerif
16Mod Coala N document Semnăt Data
Unind lent punctele obtinute pe diagrama indicată vom obţine liniile politropei
de comprimare şi destindere
Diagrama indicată reală ce diferă de cea teoretică cu bdquorotunjireardquo icircn punctele c
g z b fiindcă icircn condiţii reale de funcţionare a unui motor combustibilul este
injectat cu un avans şi aprinderea apare pacircnă a ajunge pistonul icircn punctul mort
superior unde are loc ridicarea presiunii la sfacircrşitul procesului de comprimare
Procesul de ardere decurge icircntr-un volum variabil pe linia c-Zg unde
deschiderea supapei de evacuare se icircncepe pacircnă la deplasarea pistonului icircn PMI
care aduce la reducerea presiunii la sfacircrşitul destinderii
Poziţia punctului c aproximativ il determinam după expresia
Pc=(115125)Pc
Punctul c este amplasat pe linia c-z
Presiunea maximală reală Pzg icircn procesul arderii il vom determina cu relaţia
Pzg=085 Pz=085times1118=95
Poziţia punctului b corespunde cu icircnceputul deschiderii supapei de evacuare
Punctul b se amplasează la mijlocul punctelor b şi a (fig 22) Pentru a aranja
puntele c şi b pe diagrama indicată reală e necesar de determinat unghiul
injectării combustibilului icircn avans fazele de distribuire a gazelor şi poziţia
corespunzătoare a pistonului pe diagramă
Icircn corespundere cu fazele de distribuire a gazelor şi unghiul icircn avans de
injectare a combustibilului determinăm deplasarea pistonului şi poziţia punctelor
pe diagrama indicată reală după expresia
X=
Unind lent punctele c şi c c şi zg zg cu linia politropică de destindere b şi
b b şi a la fel unind punctul r cu linia de admisie căpătăm diagrama indicată
reală
22Construirea diagramei forţelor de inerţie a maselor cu mişcare de
translaţie Fj
Elab CoalaVerif
17Mod Coala N document Semnăt Data
Diagrama forţelor de inerţie Pj o construim icircn formă de curbă a forţelor de
inerţie relativ la 1 m2 a ariei pistonului pe segmentul cu lungimea A-B
deasemenea luam in consideratie si de unghiul de rotire a arborelui cotit
Forţa de inerţie o vom calcula după formula
unde
D-diametrul pistonului se ia drept egal cu diametrul cilindrului icircn m
m - masa totală a pieselor icircn mecanismul motor care se referă la mişcarea de
translaţie şi se determină cu relaţia
m=mp+0275mb1=087+0275 145=127 kg
unde mp ndash masa pieselor din grupul pistonului (pistonul segmenţii bolţul
pistonului siguranţe)
mb1 ndash masa unei părţi a bilei corespunzătoare la mişcarea de translaţie a
pistonului şi se determină cu relaţia
unde n ndash numărul de turaţie a arborelui cotitFolosind expresia determinăm valoarea Pj icircn două puncte extreme ale
pistonului in puctele α=00 1800
Aceasta diagrama o vom realiza după Metoda lui MTolleunde este necesar a calcula mărimea C-C1 Punctul de intersecţie a tangenţelor duse către curba diagramei forţelor de inerţie şi se determină după relaţia
Elab CoalaVerif
18Mod Coala N document Semnăt Data
23 Construirea diagramei generaleVom construi diagrama generala folosind metoda grafica Brix unde vom
efectua mai multe operatiiPrima etapa vom duce o axa orizontală cu o lungime de 24 de segmente egal fiecare co 10 mm care va insemna unghiul de rotaţie a arborelui cotit egal cu 300 Construim semicircumferinta care va avea raza R=S2 unde S va fi reprezentata de punctele AB dupa care o impartim in 6 parti egale si unim punctele obtinute pe semicercumferinta cu centru De la centrul O icircn
dreapta spre PMI depunem un segment egal cu relaţia unde obţinem
un nou centru O Din O se duc drepte paralele adică Din punctele obtinute ducem drepte perpendiculare la segmentul A-BIn acest mod obtinem punctele Folosind aceasta metoda vom obtine distantele intre punctele care reprezintă deplasarea pistonului respectiv unghiului de rotaţie a arborelui cotit 300 600 9001800 presiunea gazelor respectiv la unghiul 00 300 6007200 va fi depusă din punctele pe linia ciclului de funcţionare a motorului luacircnd icircn consideraţie scara presiunii μp
Pentru construirea diagramei forţelor de inerţie Fj =f( α ) ne folosim de diagramele efectuate precedent Din diagrama unde am determinat deplasarea pistonului in dependenta de unghiul de rotatie vom trage linii perpendiculare din punctele la diagrama indicata pe politopa comprimarii unde vom obtine puncte In acelasi mod efectuam cu punctele 12345 de pe segmentul A-B depunindule pe politropa destinderiiPunctele obtinute pe politropa de comprimare si destindere le trensferam pe diagrama fortelor de inertie tinind cont de scara gradata de la 30 pina la 720 Astfel obtinem diagrama fortelor de inertieDiagrama fortelor de gaze o realizam cu ajutorul diagramei fortelor de inertie si anume cu ajutorul P Iar diagrama totala reprezinta suma diagramei fortelor de inertie si de gaze
Construirea diagramei forţei TAxa orizontală se obţine ca şi la diagrama precedentăValoarea forţei T se
determină după expresiadata luacircnd icircn vedere mărimea forţei F din diagrama
desfăşurată şi valorile funcţiei trigonometrice ţinacircnd seama de
parametrii λ şi α care sunt redaţi icircn tabelul 5
Valorile calculate ale T se depun respectiv la unghiul cuvenit şi cu sensul după regula dată
Unind punctele forţate T de la α=0 (peste 300) pacircnă la α=7200 căpătăm diagrama forţei T icircn dependenţă de unghiul de rotaţie a arborelui cotit
Momentul motor depinde atacirct de sarcina motorului cărei variaţie antrenează modificarea diagramei indicate cacirct şi de turaţie prin a cărei schimbare se modifică regimul de presiuni din cilindru şi valoarea forţelor de inerţie
Elab CoalaVerif
19Mod Coala N document Semnăt Data
La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

mCv ndash este căldura specifică molară avacircnd icircn vedere ca este V- const
Bazacircndu-ne pe expresiile susţinute putem confirma că
154Temperatura gazelor la sfacircrşitul procesului de ardere ndashTz
K
Unde
Unde A = 28315+
Rezolvacircnd ecuaţia pătrată determinăm valoarea Tz Pentru motoarele
Diesel Tz=(18002400)K
155 Presiunea gazelor la sfacircrşitul procesului de ardere ndash Pz
Pz ndash se determină prin relaţia
MPa
Şi se află icircn limitele Pz=(50120)MPa
156Gradul de destindere prealabilă ndashρ
se obţine după expresia
Elab CoalaVerif
9Mod Coala N document Semnăt Data
16Procesul de destindere
Determinam gradul de destindere si exponentul politropic de destindere care
vor fi calculate dupa formulele
Valoarea δ=7515 pentru motoarele Diesel ordinare
Exponentul politropic de destindere n2 il vom determina după expresia
Pornind de la expresiile de mai sus presiunea şi temperatura la sfacircrşitul
destinderii le vom obtine
MPa
K
K
17Indicii de performanţă a MAI
171Parametrii indicaţi
1711Presiunea medie indicată teoretică ndash Piacute
Elab CoalaVerif
10Mod Coala N document Semnăt Data
Presiunea medie indicată Piacuteo putem numi lucru mecanic al unitatii de cilindree
si o calculam dupa formula
1712Presiunea medie indicată reală ndash Pi se determină din diagrama
indicată reală Deci presiunea medie indicată reală o putem obtine conform
expresiei
MPa
1713Randamentul indicat ndashηi
Randamentul indicat al motorului ne demonstrează eficienţa utilizării
combustibilului icircn funcţionarea lui şi se determină după expresia
Valoarea ηi pentru motoarele Diesel icircn funcţionarea lor la regimul
nominal trebuie sa o obtinem intre valorile
ηі=035050
1714 Randamentul relativ ndash ηr El ţine seama de pierderile de căldură prin
pereţi de arderea completă şi se determină după relaţia
unde ηt - randamentul termic al motorului care are relaţia
unde K=141 exponentul adiabatic al fluidului la comprimare
Valoarea randamentului relativ al motoarelor contemporane este icircn limitele
Elab CoalaVerif
11Mod Coala N document Semnăt Data
=0508
1715 Consumul specific indicat de combustibil - gi se determină cu relaţia
unde Qd ndash puterea calorifică disponibilă a combustibilului icircn MJkg comb
172Indicii efectivi ai motoarelor cu ardere internă
Indicii efectivi ce caracterizează funcţionarea motoarelor şi se diferă de cei
indicativi cu acea parte de lucru pozitiv efectuat de gaze icircn cilindri distribuite la
punerea icircn funcţiune a dispozitivelor auxiliare şi mecanismelor proprii Această
diferenţă este icircnsemnată prin pierderi mecanice
1721 Determinarea pierderilor mecanice
Puterea pierderilor mecanice Nm consta din pierderile datorită frecării
pistonului şi segmenţilor de cilindri frecările din lagărele paliere şi din cuzineţii
de bielă puterea consumată pentru acţionarea pompei de lichid de răcire pompei
de ulei ventilatorului generatorului de curent pompei de injecţii şi puterea
consumată pentru schimbarea gazelor
Pentru efectuarea calculelor icircn prealabil şi determinarea mărimii Nm este
necesar să fie calculată presiune medie a pierderilor mecanice P t care
caracterizează pierderile mecanice icircn motor
Mărimea presiunei medie a pierderilor mecanice P t se determină prin
relaţia
MPa
unde wep este viteza medie a pistonului si se calculeaza dupa expresia
1722 Presiunea medie efectivă - Pe se calculează cu relaţia
MPa
Valoarea Pe la funcţionarea motoarelor icircn regim nominal e icircn limitele de
pacircnă la 175 MPa
Elab CoalaVerif
12Mod Coala N document Semnăt Data
1723 Randamentul mecanic ηm cu ajutorul căruia se apreciază rezultatul
pierderilor mecanice şi se determină după expresia
1724 Gradul de utilizare a căldurii disponsabile Apreciem randamentul
efectiv ndash ηe tinacircnd seama de toate pierderile termice şi mecanice
1725 Consumul specific efectiv de combustibil ge se calculează din relaţia
g MJ
18 Determinarea dimensiunilor de bază al motorului
termic
181 Determinarea volumului de lucru
Determinam cilindreea unitară după următoarele expresii
dm
unde Ne ndash este puterea efectivă a motorului calculată icircn prealabil icircn kw
Pe ndash presiunea medie efectivă icircn MPa
Efectuam verificărea calculului termic după puterea efectivă pentru a ne
convinge ca calculele efectuate pina la etapa data sunt corecte
Intrucit am obtinut puterea efectiva aproximativ egala cu valoare ei obtinuta
la inceputul proiectului putem afirma ca calculele sunt efectuate corect
Determinarea diametrului cilindrului D
Ţinacircnd cont de valorile date mai sus avem
Elab CoalaVerif
13Mod Coala N document Semnăt Data
la fel determinăm puterea indicată şi puterea pierderilor mecanice după
următoarele expresii
Determinam volumele ale cilindrului care sicircnt necesare pentru construirea
diagramei indicate
Volumul camerei de ardere sau volumul minim se determină prin formula
Volumul total Vt=Va sau volumul maxim
Vt=Vc+Vs=Va
Volumul cilindrului icircn punctul bdquoZrdquo al diagramei indicate
Vz=
unde ρ este coeficientul de destindere icircn prealabil
19Parametrii comparativi a motoarelor
191 Puterea specifică a motorului se determină prin formula
Elab CoalaVerif
14Mod Coala N document Semnăt Data
unde Ap - suprafaţa transversală pistonului dm2
192 Puterea litrică a motorului
2 ANALIZA DINAMICĂ A MECANIZMULUI MOTOR
21 Construirea diagramei indicate
Pentru proiectarea diagramei indicate am luat scara presiunii μp=0033
MPamm-1
Scara pe axa orizontală a cilindrului am luat-o astfel icircncacirct lungimea diagramei
indicate să fie aproximativ egală cu icircnălţimea ei
Pe linia verticală dusă din punctul Vc proiectam punctele Pr Pc Pg şi icircn
Punctul z se proiectează pe locul intersectării dreptelor ndash orizontală care trece
prin punctele z z Punctele caracteristice la unim consecutiv icircntre ele dupa care
obtinem politropia comprimarii
Pentru a construi politropa comprimării bdquoa-crdquo folosim datele obtinute din
formulele
care sunt prezente mai jos
Elab CoalaVerif
15Mod Coala N document Semnăt Data
Dupa construirea politropii comprimarii trecem la urmatoarea etapa a
construirii diagramei indicate unde vom construi politropia destinderii Pentru
construirea ei vom avea nevoie de a calcula si a determina punctele prin care va
trece aceasta Pentru aceasta vom calcula Px dupa care calculele obtinute le vom
inmulti la scara aleasa
Elab CoalaVerif
16Mod Coala N document Semnăt Data
Unind lent punctele obtinute pe diagrama indicată vom obţine liniile politropei
de comprimare şi destindere
Diagrama indicată reală ce diferă de cea teoretică cu bdquorotunjireardquo icircn punctele c
g z b fiindcă icircn condiţii reale de funcţionare a unui motor combustibilul este
injectat cu un avans şi aprinderea apare pacircnă a ajunge pistonul icircn punctul mort
superior unde are loc ridicarea presiunii la sfacircrşitul procesului de comprimare
Procesul de ardere decurge icircntr-un volum variabil pe linia c-Zg unde
deschiderea supapei de evacuare se icircncepe pacircnă la deplasarea pistonului icircn PMI
care aduce la reducerea presiunii la sfacircrşitul destinderii
Poziţia punctului c aproximativ il determinam după expresia
Pc=(115125)Pc
Punctul c este amplasat pe linia c-z
Presiunea maximală reală Pzg icircn procesul arderii il vom determina cu relaţia
Pzg=085 Pz=085times1118=95
Poziţia punctului b corespunde cu icircnceputul deschiderii supapei de evacuare
Punctul b se amplasează la mijlocul punctelor b şi a (fig 22) Pentru a aranja
puntele c şi b pe diagrama indicată reală e necesar de determinat unghiul
injectării combustibilului icircn avans fazele de distribuire a gazelor şi poziţia
corespunzătoare a pistonului pe diagramă
Icircn corespundere cu fazele de distribuire a gazelor şi unghiul icircn avans de
injectare a combustibilului determinăm deplasarea pistonului şi poziţia punctelor
pe diagrama indicată reală după expresia
X=
Unind lent punctele c şi c c şi zg zg cu linia politropică de destindere b şi
b b şi a la fel unind punctul r cu linia de admisie căpătăm diagrama indicată
reală
22Construirea diagramei forţelor de inerţie a maselor cu mişcare de
translaţie Fj
Elab CoalaVerif
17Mod Coala N document Semnăt Data
Diagrama forţelor de inerţie Pj o construim icircn formă de curbă a forţelor de
inerţie relativ la 1 m2 a ariei pistonului pe segmentul cu lungimea A-B
deasemenea luam in consideratie si de unghiul de rotire a arborelui cotit
Forţa de inerţie o vom calcula după formula
unde
D-diametrul pistonului se ia drept egal cu diametrul cilindrului icircn m
m - masa totală a pieselor icircn mecanismul motor care se referă la mişcarea de
translaţie şi se determină cu relaţia
m=mp+0275mb1=087+0275 145=127 kg
unde mp ndash masa pieselor din grupul pistonului (pistonul segmenţii bolţul
pistonului siguranţe)
mb1 ndash masa unei părţi a bilei corespunzătoare la mişcarea de translaţie a
pistonului şi se determină cu relaţia
unde n ndash numărul de turaţie a arborelui cotitFolosind expresia determinăm valoarea Pj icircn două puncte extreme ale
pistonului in puctele α=00 1800
Aceasta diagrama o vom realiza după Metoda lui MTolleunde este necesar a calcula mărimea C-C1 Punctul de intersecţie a tangenţelor duse către curba diagramei forţelor de inerţie şi se determină după relaţia
Elab CoalaVerif
18Mod Coala N document Semnăt Data
23 Construirea diagramei generaleVom construi diagrama generala folosind metoda grafica Brix unde vom
efectua mai multe operatiiPrima etapa vom duce o axa orizontală cu o lungime de 24 de segmente egal fiecare co 10 mm care va insemna unghiul de rotaţie a arborelui cotit egal cu 300 Construim semicircumferinta care va avea raza R=S2 unde S va fi reprezentata de punctele AB dupa care o impartim in 6 parti egale si unim punctele obtinute pe semicercumferinta cu centru De la centrul O icircn
dreapta spre PMI depunem un segment egal cu relaţia unde obţinem
un nou centru O Din O se duc drepte paralele adică Din punctele obtinute ducem drepte perpendiculare la segmentul A-BIn acest mod obtinem punctele Folosind aceasta metoda vom obtine distantele intre punctele care reprezintă deplasarea pistonului respectiv unghiului de rotaţie a arborelui cotit 300 600 9001800 presiunea gazelor respectiv la unghiul 00 300 6007200 va fi depusă din punctele pe linia ciclului de funcţionare a motorului luacircnd icircn consideraţie scara presiunii μp
Pentru construirea diagramei forţelor de inerţie Fj =f( α ) ne folosim de diagramele efectuate precedent Din diagrama unde am determinat deplasarea pistonului in dependenta de unghiul de rotatie vom trage linii perpendiculare din punctele la diagrama indicata pe politopa comprimarii unde vom obtine puncte In acelasi mod efectuam cu punctele 12345 de pe segmentul A-B depunindule pe politropa destinderiiPunctele obtinute pe politropa de comprimare si destindere le trensferam pe diagrama fortelor de inertie tinind cont de scara gradata de la 30 pina la 720 Astfel obtinem diagrama fortelor de inertieDiagrama fortelor de gaze o realizam cu ajutorul diagramei fortelor de inertie si anume cu ajutorul P Iar diagrama totala reprezinta suma diagramei fortelor de inertie si de gaze
Construirea diagramei forţei TAxa orizontală se obţine ca şi la diagrama precedentăValoarea forţei T se
determină după expresiadata luacircnd icircn vedere mărimea forţei F din diagrama
desfăşurată şi valorile funcţiei trigonometrice ţinacircnd seama de
parametrii λ şi α care sunt redaţi icircn tabelul 5
Valorile calculate ale T se depun respectiv la unghiul cuvenit şi cu sensul după regula dată
Unind punctele forţate T de la α=0 (peste 300) pacircnă la α=7200 căpătăm diagrama forţei T icircn dependenţă de unghiul de rotaţie a arborelui cotit
Momentul motor depinde atacirct de sarcina motorului cărei variaţie antrenează modificarea diagramei indicate cacirct şi de turaţie prin a cărei schimbare se modifică regimul de presiuni din cilindru şi valoarea forţelor de inerţie
Elab CoalaVerif
19Mod Coala N document Semnăt Data
La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

16Procesul de destindere
Determinam gradul de destindere si exponentul politropic de destindere care
vor fi calculate dupa formulele
Valoarea δ=7515 pentru motoarele Diesel ordinare
Exponentul politropic de destindere n2 il vom determina după expresia
Pornind de la expresiile de mai sus presiunea şi temperatura la sfacircrşitul
destinderii le vom obtine
MPa
K
K
17Indicii de performanţă a MAI
171Parametrii indicaţi
1711Presiunea medie indicată teoretică ndash Piacute
Elab CoalaVerif
10Mod Coala N document Semnăt Data
Presiunea medie indicată Piacuteo putem numi lucru mecanic al unitatii de cilindree
si o calculam dupa formula
1712Presiunea medie indicată reală ndash Pi se determină din diagrama
indicată reală Deci presiunea medie indicată reală o putem obtine conform
expresiei
MPa
1713Randamentul indicat ndashηi
Randamentul indicat al motorului ne demonstrează eficienţa utilizării
combustibilului icircn funcţionarea lui şi se determină după expresia
Valoarea ηi pentru motoarele Diesel icircn funcţionarea lor la regimul
nominal trebuie sa o obtinem intre valorile
ηі=035050
1714 Randamentul relativ ndash ηr El ţine seama de pierderile de căldură prin
pereţi de arderea completă şi se determină după relaţia
unde ηt - randamentul termic al motorului care are relaţia
unde K=141 exponentul adiabatic al fluidului la comprimare
Valoarea randamentului relativ al motoarelor contemporane este icircn limitele
Elab CoalaVerif
11Mod Coala N document Semnăt Data
=0508
1715 Consumul specific indicat de combustibil - gi se determină cu relaţia
unde Qd ndash puterea calorifică disponibilă a combustibilului icircn MJkg comb
172Indicii efectivi ai motoarelor cu ardere internă
Indicii efectivi ce caracterizează funcţionarea motoarelor şi se diferă de cei
indicativi cu acea parte de lucru pozitiv efectuat de gaze icircn cilindri distribuite la
punerea icircn funcţiune a dispozitivelor auxiliare şi mecanismelor proprii Această
diferenţă este icircnsemnată prin pierderi mecanice
1721 Determinarea pierderilor mecanice
Puterea pierderilor mecanice Nm consta din pierderile datorită frecării
pistonului şi segmenţilor de cilindri frecările din lagărele paliere şi din cuzineţii
de bielă puterea consumată pentru acţionarea pompei de lichid de răcire pompei
de ulei ventilatorului generatorului de curent pompei de injecţii şi puterea
consumată pentru schimbarea gazelor
Pentru efectuarea calculelor icircn prealabil şi determinarea mărimii Nm este
necesar să fie calculată presiune medie a pierderilor mecanice P t care
caracterizează pierderile mecanice icircn motor
Mărimea presiunei medie a pierderilor mecanice P t se determină prin
relaţia
MPa
unde wep este viteza medie a pistonului si se calculeaza dupa expresia
1722 Presiunea medie efectivă - Pe se calculează cu relaţia
MPa
Valoarea Pe la funcţionarea motoarelor icircn regim nominal e icircn limitele de
pacircnă la 175 MPa
Elab CoalaVerif
12Mod Coala N document Semnăt Data
1723 Randamentul mecanic ηm cu ajutorul căruia se apreciază rezultatul
pierderilor mecanice şi se determină după expresia
1724 Gradul de utilizare a căldurii disponsabile Apreciem randamentul
efectiv ndash ηe tinacircnd seama de toate pierderile termice şi mecanice
1725 Consumul specific efectiv de combustibil ge se calculează din relaţia
g MJ
18 Determinarea dimensiunilor de bază al motorului
termic
181 Determinarea volumului de lucru
Determinam cilindreea unitară după următoarele expresii
dm
unde Ne ndash este puterea efectivă a motorului calculată icircn prealabil icircn kw
Pe ndash presiunea medie efectivă icircn MPa
Efectuam verificărea calculului termic după puterea efectivă pentru a ne
convinge ca calculele efectuate pina la etapa data sunt corecte
Intrucit am obtinut puterea efectiva aproximativ egala cu valoare ei obtinuta
la inceputul proiectului putem afirma ca calculele sunt efectuate corect
Determinarea diametrului cilindrului D
Ţinacircnd cont de valorile date mai sus avem
Elab CoalaVerif
13Mod Coala N document Semnăt Data
la fel determinăm puterea indicată şi puterea pierderilor mecanice după
următoarele expresii
Determinam volumele ale cilindrului care sicircnt necesare pentru construirea
diagramei indicate
Volumul camerei de ardere sau volumul minim se determină prin formula
Volumul total Vt=Va sau volumul maxim
Vt=Vc+Vs=Va
Volumul cilindrului icircn punctul bdquoZrdquo al diagramei indicate
Vz=
unde ρ este coeficientul de destindere icircn prealabil
19Parametrii comparativi a motoarelor
191 Puterea specifică a motorului se determină prin formula
Elab CoalaVerif
14Mod Coala N document Semnăt Data
unde Ap - suprafaţa transversală pistonului dm2
192 Puterea litrică a motorului
2 ANALIZA DINAMICĂ A MECANIZMULUI MOTOR
21 Construirea diagramei indicate
Pentru proiectarea diagramei indicate am luat scara presiunii μp=0033
MPamm-1
Scara pe axa orizontală a cilindrului am luat-o astfel icircncacirct lungimea diagramei
indicate să fie aproximativ egală cu icircnălţimea ei
Pe linia verticală dusă din punctul Vc proiectam punctele Pr Pc Pg şi icircn
Punctul z se proiectează pe locul intersectării dreptelor ndash orizontală care trece
prin punctele z z Punctele caracteristice la unim consecutiv icircntre ele dupa care
obtinem politropia comprimarii
Pentru a construi politropa comprimării bdquoa-crdquo folosim datele obtinute din
formulele
care sunt prezente mai jos
Elab CoalaVerif
15Mod Coala N document Semnăt Data
Dupa construirea politropii comprimarii trecem la urmatoarea etapa a
construirii diagramei indicate unde vom construi politropia destinderii Pentru
construirea ei vom avea nevoie de a calcula si a determina punctele prin care va
trece aceasta Pentru aceasta vom calcula Px dupa care calculele obtinute le vom
inmulti la scara aleasa
Elab CoalaVerif
16Mod Coala N document Semnăt Data
Unind lent punctele obtinute pe diagrama indicată vom obţine liniile politropei
de comprimare şi destindere
Diagrama indicată reală ce diferă de cea teoretică cu bdquorotunjireardquo icircn punctele c
g z b fiindcă icircn condiţii reale de funcţionare a unui motor combustibilul este
injectat cu un avans şi aprinderea apare pacircnă a ajunge pistonul icircn punctul mort
superior unde are loc ridicarea presiunii la sfacircrşitul procesului de comprimare
Procesul de ardere decurge icircntr-un volum variabil pe linia c-Zg unde
deschiderea supapei de evacuare se icircncepe pacircnă la deplasarea pistonului icircn PMI
care aduce la reducerea presiunii la sfacircrşitul destinderii
Poziţia punctului c aproximativ il determinam după expresia
Pc=(115125)Pc
Punctul c este amplasat pe linia c-z
Presiunea maximală reală Pzg icircn procesul arderii il vom determina cu relaţia
Pzg=085 Pz=085times1118=95
Poziţia punctului b corespunde cu icircnceputul deschiderii supapei de evacuare
Punctul b se amplasează la mijlocul punctelor b şi a (fig 22) Pentru a aranja
puntele c şi b pe diagrama indicată reală e necesar de determinat unghiul
injectării combustibilului icircn avans fazele de distribuire a gazelor şi poziţia
corespunzătoare a pistonului pe diagramă
Icircn corespundere cu fazele de distribuire a gazelor şi unghiul icircn avans de
injectare a combustibilului determinăm deplasarea pistonului şi poziţia punctelor
pe diagrama indicată reală după expresia
X=
Unind lent punctele c şi c c şi zg zg cu linia politropică de destindere b şi
b b şi a la fel unind punctul r cu linia de admisie căpătăm diagrama indicată
reală
22Construirea diagramei forţelor de inerţie a maselor cu mişcare de
translaţie Fj
Elab CoalaVerif
17Mod Coala N document Semnăt Data
Diagrama forţelor de inerţie Pj o construim icircn formă de curbă a forţelor de
inerţie relativ la 1 m2 a ariei pistonului pe segmentul cu lungimea A-B
deasemenea luam in consideratie si de unghiul de rotire a arborelui cotit
Forţa de inerţie o vom calcula după formula
unde
D-diametrul pistonului se ia drept egal cu diametrul cilindrului icircn m
m - masa totală a pieselor icircn mecanismul motor care se referă la mişcarea de
translaţie şi se determină cu relaţia
m=mp+0275mb1=087+0275 145=127 kg
unde mp ndash masa pieselor din grupul pistonului (pistonul segmenţii bolţul
pistonului siguranţe)
mb1 ndash masa unei părţi a bilei corespunzătoare la mişcarea de translaţie a
pistonului şi se determină cu relaţia
unde n ndash numărul de turaţie a arborelui cotitFolosind expresia determinăm valoarea Pj icircn două puncte extreme ale
pistonului in puctele α=00 1800
Aceasta diagrama o vom realiza după Metoda lui MTolleunde este necesar a calcula mărimea C-C1 Punctul de intersecţie a tangenţelor duse către curba diagramei forţelor de inerţie şi se determină după relaţia
Elab CoalaVerif
18Mod Coala N document Semnăt Data
23 Construirea diagramei generaleVom construi diagrama generala folosind metoda grafica Brix unde vom
efectua mai multe operatiiPrima etapa vom duce o axa orizontală cu o lungime de 24 de segmente egal fiecare co 10 mm care va insemna unghiul de rotaţie a arborelui cotit egal cu 300 Construim semicircumferinta care va avea raza R=S2 unde S va fi reprezentata de punctele AB dupa care o impartim in 6 parti egale si unim punctele obtinute pe semicercumferinta cu centru De la centrul O icircn
dreapta spre PMI depunem un segment egal cu relaţia unde obţinem
un nou centru O Din O se duc drepte paralele adică Din punctele obtinute ducem drepte perpendiculare la segmentul A-BIn acest mod obtinem punctele Folosind aceasta metoda vom obtine distantele intre punctele care reprezintă deplasarea pistonului respectiv unghiului de rotaţie a arborelui cotit 300 600 9001800 presiunea gazelor respectiv la unghiul 00 300 6007200 va fi depusă din punctele pe linia ciclului de funcţionare a motorului luacircnd icircn consideraţie scara presiunii μp
Pentru construirea diagramei forţelor de inerţie Fj =f( α ) ne folosim de diagramele efectuate precedent Din diagrama unde am determinat deplasarea pistonului in dependenta de unghiul de rotatie vom trage linii perpendiculare din punctele la diagrama indicata pe politopa comprimarii unde vom obtine puncte In acelasi mod efectuam cu punctele 12345 de pe segmentul A-B depunindule pe politropa destinderiiPunctele obtinute pe politropa de comprimare si destindere le trensferam pe diagrama fortelor de inertie tinind cont de scara gradata de la 30 pina la 720 Astfel obtinem diagrama fortelor de inertieDiagrama fortelor de gaze o realizam cu ajutorul diagramei fortelor de inertie si anume cu ajutorul P Iar diagrama totala reprezinta suma diagramei fortelor de inertie si de gaze
Construirea diagramei forţei TAxa orizontală se obţine ca şi la diagrama precedentăValoarea forţei T se
determină după expresiadata luacircnd icircn vedere mărimea forţei F din diagrama
desfăşurată şi valorile funcţiei trigonometrice ţinacircnd seama de
parametrii λ şi α care sunt redaţi icircn tabelul 5
Valorile calculate ale T se depun respectiv la unghiul cuvenit şi cu sensul după regula dată
Unind punctele forţate T de la α=0 (peste 300) pacircnă la α=7200 căpătăm diagrama forţei T icircn dependenţă de unghiul de rotaţie a arborelui cotit
Momentul motor depinde atacirct de sarcina motorului cărei variaţie antrenează modificarea diagramei indicate cacirct şi de turaţie prin a cărei schimbare se modifică regimul de presiuni din cilindru şi valoarea forţelor de inerţie
Elab CoalaVerif
19Mod Coala N document Semnăt Data
La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

Presiunea medie indicată Piacuteo putem numi lucru mecanic al unitatii de cilindree
si o calculam dupa formula
1712Presiunea medie indicată reală ndash Pi se determină din diagrama
indicată reală Deci presiunea medie indicată reală o putem obtine conform
expresiei
MPa
1713Randamentul indicat ndashηi
Randamentul indicat al motorului ne demonstrează eficienţa utilizării
combustibilului icircn funcţionarea lui şi se determină după expresia
Valoarea ηi pentru motoarele Diesel icircn funcţionarea lor la regimul
nominal trebuie sa o obtinem intre valorile
ηі=035050
1714 Randamentul relativ ndash ηr El ţine seama de pierderile de căldură prin
pereţi de arderea completă şi se determină după relaţia
unde ηt - randamentul termic al motorului care are relaţia
unde K=141 exponentul adiabatic al fluidului la comprimare
Valoarea randamentului relativ al motoarelor contemporane este icircn limitele
Elab CoalaVerif
11Mod Coala N document Semnăt Data
=0508
1715 Consumul specific indicat de combustibil - gi se determină cu relaţia
unde Qd ndash puterea calorifică disponibilă a combustibilului icircn MJkg comb
172Indicii efectivi ai motoarelor cu ardere internă
Indicii efectivi ce caracterizează funcţionarea motoarelor şi se diferă de cei
indicativi cu acea parte de lucru pozitiv efectuat de gaze icircn cilindri distribuite la
punerea icircn funcţiune a dispozitivelor auxiliare şi mecanismelor proprii Această
diferenţă este icircnsemnată prin pierderi mecanice
1721 Determinarea pierderilor mecanice
Puterea pierderilor mecanice Nm consta din pierderile datorită frecării
pistonului şi segmenţilor de cilindri frecările din lagărele paliere şi din cuzineţii
de bielă puterea consumată pentru acţionarea pompei de lichid de răcire pompei
de ulei ventilatorului generatorului de curent pompei de injecţii şi puterea
consumată pentru schimbarea gazelor
Pentru efectuarea calculelor icircn prealabil şi determinarea mărimii Nm este
necesar să fie calculată presiune medie a pierderilor mecanice P t care
caracterizează pierderile mecanice icircn motor
Mărimea presiunei medie a pierderilor mecanice P t se determină prin
relaţia
MPa
unde wep este viteza medie a pistonului si se calculeaza dupa expresia
1722 Presiunea medie efectivă - Pe se calculează cu relaţia
MPa
Valoarea Pe la funcţionarea motoarelor icircn regim nominal e icircn limitele de
pacircnă la 175 MPa
Elab CoalaVerif
12Mod Coala N document Semnăt Data
1723 Randamentul mecanic ηm cu ajutorul căruia se apreciază rezultatul
pierderilor mecanice şi se determină după expresia
1724 Gradul de utilizare a căldurii disponsabile Apreciem randamentul
efectiv ndash ηe tinacircnd seama de toate pierderile termice şi mecanice
1725 Consumul specific efectiv de combustibil ge se calculează din relaţia
g MJ
18 Determinarea dimensiunilor de bază al motorului
termic
181 Determinarea volumului de lucru
Determinam cilindreea unitară după următoarele expresii
dm
unde Ne ndash este puterea efectivă a motorului calculată icircn prealabil icircn kw
Pe ndash presiunea medie efectivă icircn MPa
Efectuam verificărea calculului termic după puterea efectivă pentru a ne
convinge ca calculele efectuate pina la etapa data sunt corecte
Intrucit am obtinut puterea efectiva aproximativ egala cu valoare ei obtinuta
la inceputul proiectului putem afirma ca calculele sunt efectuate corect
Determinarea diametrului cilindrului D
Ţinacircnd cont de valorile date mai sus avem
Elab CoalaVerif
13Mod Coala N document Semnăt Data
la fel determinăm puterea indicată şi puterea pierderilor mecanice după
următoarele expresii
Determinam volumele ale cilindrului care sicircnt necesare pentru construirea
diagramei indicate
Volumul camerei de ardere sau volumul minim se determină prin formula
Volumul total Vt=Va sau volumul maxim
Vt=Vc+Vs=Va
Volumul cilindrului icircn punctul bdquoZrdquo al diagramei indicate
Vz=
unde ρ este coeficientul de destindere icircn prealabil
19Parametrii comparativi a motoarelor
191 Puterea specifică a motorului se determină prin formula
Elab CoalaVerif
14Mod Coala N document Semnăt Data
unde Ap - suprafaţa transversală pistonului dm2
192 Puterea litrică a motorului
2 ANALIZA DINAMICĂ A MECANIZMULUI MOTOR
21 Construirea diagramei indicate
Pentru proiectarea diagramei indicate am luat scara presiunii μp=0033
MPamm-1
Scara pe axa orizontală a cilindrului am luat-o astfel icircncacirct lungimea diagramei
indicate să fie aproximativ egală cu icircnălţimea ei
Pe linia verticală dusă din punctul Vc proiectam punctele Pr Pc Pg şi icircn
Punctul z se proiectează pe locul intersectării dreptelor ndash orizontală care trece
prin punctele z z Punctele caracteristice la unim consecutiv icircntre ele dupa care
obtinem politropia comprimarii
Pentru a construi politropa comprimării bdquoa-crdquo folosim datele obtinute din
formulele
care sunt prezente mai jos
Elab CoalaVerif
15Mod Coala N document Semnăt Data
Dupa construirea politropii comprimarii trecem la urmatoarea etapa a
construirii diagramei indicate unde vom construi politropia destinderii Pentru
construirea ei vom avea nevoie de a calcula si a determina punctele prin care va
trece aceasta Pentru aceasta vom calcula Px dupa care calculele obtinute le vom
inmulti la scara aleasa
Elab CoalaVerif
16Mod Coala N document Semnăt Data
Unind lent punctele obtinute pe diagrama indicată vom obţine liniile politropei
de comprimare şi destindere
Diagrama indicată reală ce diferă de cea teoretică cu bdquorotunjireardquo icircn punctele c
g z b fiindcă icircn condiţii reale de funcţionare a unui motor combustibilul este
injectat cu un avans şi aprinderea apare pacircnă a ajunge pistonul icircn punctul mort
superior unde are loc ridicarea presiunii la sfacircrşitul procesului de comprimare
Procesul de ardere decurge icircntr-un volum variabil pe linia c-Zg unde
deschiderea supapei de evacuare se icircncepe pacircnă la deplasarea pistonului icircn PMI
care aduce la reducerea presiunii la sfacircrşitul destinderii
Poziţia punctului c aproximativ il determinam după expresia
Pc=(115125)Pc
Punctul c este amplasat pe linia c-z
Presiunea maximală reală Pzg icircn procesul arderii il vom determina cu relaţia
Pzg=085 Pz=085times1118=95
Poziţia punctului b corespunde cu icircnceputul deschiderii supapei de evacuare
Punctul b se amplasează la mijlocul punctelor b şi a (fig 22) Pentru a aranja
puntele c şi b pe diagrama indicată reală e necesar de determinat unghiul
injectării combustibilului icircn avans fazele de distribuire a gazelor şi poziţia
corespunzătoare a pistonului pe diagramă
Icircn corespundere cu fazele de distribuire a gazelor şi unghiul icircn avans de
injectare a combustibilului determinăm deplasarea pistonului şi poziţia punctelor
pe diagrama indicată reală după expresia
X=
Unind lent punctele c şi c c şi zg zg cu linia politropică de destindere b şi
b b şi a la fel unind punctul r cu linia de admisie căpătăm diagrama indicată
reală
22Construirea diagramei forţelor de inerţie a maselor cu mişcare de
translaţie Fj
Elab CoalaVerif
17Mod Coala N document Semnăt Data
Diagrama forţelor de inerţie Pj o construim icircn formă de curbă a forţelor de
inerţie relativ la 1 m2 a ariei pistonului pe segmentul cu lungimea A-B
deasemenea luam in consideratie si de unghiul de rotire a arborelui cotit
Forţa de inerţie o vom calcula după formula
unde
D-diametrul pistonului se ia drept egal cu diametrul cilindrului icircn m
m - masa totală a pieselor icircn mecanismul motor care se referă la mişcarea de
translaţie şi se determină cu relaţia
m=mp+0275mb1=087+0275 145=127 kg
unde mp ndash masa pieselor din grupul pistonului (pistonul segmenţii bolţul
pistonului siguranţe)
mb1 ndash masa unei părţi a bilei corespunzătoare la mişcarea de translaţie a
pistonului şi se determină cu relaţia
unde n ndash numărul de turaţie a arborelui cotitFolosind expresia determinăm valoarea Pj icircn două puncte extreme ale
pistonului in puctele α=00 1800
Aceasta diagrama o vom realiza după Metoda lui MTolleunde este necesar a calcula mărimea C-C1 Punctul de intersecţie a tangenţelor duse către curba diagramei forţelor de inerţie şi se determină după relaţia
Elab CoalaVerif
18Mod Coala N document Semnăt Data
23 Construirea diagramei generaleVom construi diagrama generala folosind metoda grafica Brix unde vom
efectua mai multe operatiiPrima etapa vom duce o axa orizontală cu o lungime de 24 de segmente egal fiecare co 10 mm care va insemna unghiul de rotaţie a arborelui cotit egal cu 300 Construim semicircumferinta care va avea raza R=S2 unde S va fi reprezentata de punctele AB dupa care o impartim in 6 parti egale si unim punctele obtinute pe semicercumferinta cu centru De la centrul O icircn
dreapta spre PMI depunem un segment egal cu relaţia unde obţinem
un nou centru O Din O se duc drepte paralele adică Din punctele obtinute ducem drepte perpendiculare la segmentul A-BIn acest mod obtinem punctele Folosind aceasta metoda vom obtine distantele intre punctele care reprezintă deplasarea pistonului respectiv unghiului de rotaţie a arborelui cotit 300 600 9001800 presiunea gazelor respectiv la unghiul 00 300 6007200 va fi depusă din punctele pe linia ciclului de funcţionare a motorului luacircnd icircn consideraţie scara presiunii μp
Pentru construirea diagramei forţelor de inerţie Fj =f( α ) ne folosim de diagramele efectuate precedent Din diagrama unde am determinat deplasarea pistonului in dependenta de unghiul de rotatie vom trage linii perpendiculare din punctele la diagrama indicata pe politopa comprimarii unde vom obtine puncte In acelasi mod efectuam cu punctele 12345 de pe segmentul A-B depunindule pe politropa destinderiiPunctele obtinute pe politropa de comprimare si destindere le trensferam pe diagrama fortelor de inertie tinind cont de scara gradata de la 30 pina la 720 Astfel obtinem diagrama fortelor de inertieDiagrama fortelor de gaze o realizam cu ajutorul diagramei fortelor de inertie si anume cu ajutorul P Iar diagrama totala reprezinta suma diagramei fortelor de inertie si de gaze
Construirea diagramei forţei TAxa orizontală se obţine ca şi la diagrama precedentăValoarea forţei T se
determină după expresiadata luacircnd icircn vedere mărimea forţei F din diagrama
desfăşurată şi valorile funcţiei trigonometrice ţinacircnd seama de
parametrii λ şi α care sunt redaţi icircn tabelul 5
Valorile calculate ale T se depun respectiv la unghiul cuvenit şi cu sensul după regula dată
Unind punctele forţate T de la α=0 (peste 300) pacircnă la α=7200 căpătăm diagrama forţei T icircn dependenţă de unghiul de rotaţie a arborelui cotit
Momentul motor depinde atacirct de sarcina motorului cărei variaţie antrenează modificarea diagramei indicate cacirct şi de turaţie prin a cărei schimbare se modifică regimul de presiuni din cilindru şi valoarea forţelor de inerţie
Elab CoalaVerif
19Mod Coala N document Semnăt Data
La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

=0508
1715 Consumul specific indicat de combustibil - gi se determină cu relaţia
unde Qd ndash puterea calorifică disponibilă a combustibilului icircn MJkg comb
172Indicii efectivi ai motoarelor cu ardere internă
Indicii efectivi ce caracterizează funcţionarea motoarelor şi se diferă de cei
indicativi cu acea parte de lucru pozitiv efectuat de gaze icircn cilindri distribuite la
punerea icircn funcţiune a dispozitivelor auxiliare şi mecanismelor proprii Această
diferenţă este icircnsemnată prin pierderi mecanice
1721 Determinarea pierderilor mecanice
Puterea pierderilor mecanice Nm consta din pierderile datorită frecării
pistonului şi segmenţilor de cilindri frecările din lagărele paliere şi din cuzineţii
de bielă puterea consumată pentru acţionarea pompei de lichid de răcire pompei
de ulei ventilatorului generatorului de curent pompei de injecţii şi puterea
consumată pentru schimbarea gazelor
Pentru efectuarea calculelor icircn prealabil şi determinarea mărimii Nm este
necesar să fie calculată presiune medie a pierderilor mecanice P t care
caracterizează pierderile mecanice icircn motor
Mărimea presiunei medie a pierderilor mecanice P t se determină prin
relaţia
MPa
unde wep este viteza medie a pistonului si se calculeaza dupa expresia
1722 Presiunea medie efectivă - Pe se calculează cu relaţia
MPa
Valoarea Pe la funcţionarea motoarelor icircn regim nominal e icircn limitele de
pacircnă la 175 MPa
Elab CoalaVerif
12Mod Coala N document Semnăt Data
1723 Randamentul mecanic ηm cu ajutorul căruia se apreciază rezultatul
pierderilor mecanice şi se determină după expresia
1724 Gradul de utilizare a căldurii disponsabile Apreciem randamentul
efectiv ndash ηe tinacircnd seama de toate pierderile termice şi mecanice
1725 Consumul specific efectiv de combustibil ge se calculează din relaţia
g MJ
18 Determinarea dimensiunilor de bază al motorului
termic
181 Determinarea volumului de lucru
Determinam cilindreea unitară după următoarele expresii
dm
unde Ne ndash este puterea efectivă a motorului calculată icircn prealabil icircn kw
Pe ndash presiunea medie efectivă icircn MPa
Efectuam verificărea calculului termic după puterea efectivă pentru a ne
convinge ca calculele efectuate pina la etapa data sunt corecte
Intrucit am obtinut puterea efectiva aproximativ egala cu valoare ei obtinuta
la inceputul proiectului putem afirma ca calculele sunt efectuate corect
Determinarea diametrului cilindrului D
Ţinacircnd cont de valorile date mai sus avem
Elab CoalaVerif
13Mod Coala N document Semnăt Data
la fel determinăm puterea indicată şi puterea pierderilor mecanice după
următoarele expresii
Determinam volumele ale cilindrului care sicircnt necesare pentru construirea
diagramei indicate
Volumul camerei de ardere sau volumul minim se determină prin formula
Volumul total Vt=Va sau volumul maxim
Vt=Vc+Vs=Va
Volumul cilindrului icircn punctul bdquoZrdquo al diagramei indicate
Vz=
unde ρ este coeficientul de destindere icircn prealabil
19Parametrii comparativi a motoarelor
191 Puterea specifică a motorului se determină prin formula
Elab CoalaVerif
14Mod Coala N document Semnăt Data
unde Ap - suprafaţa transversală pistonului dm2
192 Puterea litrică a motorului
2 ANALIZA DINAMICĂ A MECANIZMULUI MOTOR
21 Construirea diagramei indicate
Pentru proiectarea diagramei indicate am luat scara presiunii μp=0033
MPamm-1
Scara pe axa orizontală a cilindrului am luat-o astfel icircncacirct lungimea diagramei
indicate să fie aproximativ egală cu icircnălţimea ei
Pe linia verticală dusă din punctul Vc proiectam punctele Pr Pc Pg şi icircn
Punctul z se proiectează pe locul intersectării dreptelor ndash orizontală care trece
prin punctele z z Punctele caracteristice la unim consecutiv icircntre ele dupa care
obtinem politropia comprimarii
Pentru a construi politropa comprimării bdquoa-crdquo folosim datele obtinute din
formulele
care sunt prezente mai jos
Elab CoalaVerif
15Mod Coala N document Semnăt Data
Dupa construirea politropii comprimarii trecem la urmatoarea etapa a
construirii diagramei indicate unde vom construi politropia destinderii Pentru
construirea ei vom avea nevoie de a calcula si a determina punctele prin care va
trece aceasta Pentru aceasta vom calcula Px dupa care calculele obtinute le vom
inmulti la scara aleasa
Elab CoalaVerif
16Mod Coala N document Semnăt Data
Unind lent punctele obtinute pe diagrama indicată vom obţine liniile politropei
de comprimare şi destindere
Diagrama indicată reală ce diferă de cea teoretică cu bdquorotunjireardquo icircn punctele c
g z b fiindcă icircn condiţii reale de funcţionare a unui motor combustibilul este
injectat cu un avans şi aprinderea apare pacircnă a ajunge pistonul icircn punctul mort
superior unde are loc ridicarea presiunii la sfacircrşitul procesului de comprimare
Procesul de ardere decurge icircntr-un volum variabil pe linia c-Zg unde
deschiderea supapei de evacuare se icircncepe pacircnă la deplasarea pistonului icircn PMI
care aduce la reducerea presiunii la sfacircrşitul destinderii
Poziţia punctului c aproximativ il determinam după expresia
Pc=(115125)Pc
Punctul c este amplasat pe linia c-z
Presiunea maximală reală Pzg icircn procesul arderii il vom determina cu relaţia
Pzg=085 Pz=085times1118=95
Poziţia punctului b corespunde cu icircnceputul deschiderii supapei de evacuare
Punctul b se amplasează la mijlocul punctelor b şi a (fig 22) Pentru a aranja
puntele c şi b pe diagrama indicată reală e necesar de determinat unghiul
injectării combustibilului icircn avans fazele de distribuire a gazelor şi poziţia
corespunzătoare a pistonului pe diagramă
Icircn corespundere cu fazele de distribuire a gazelor şi unghiul icircn avans de
injectare a combustibilului determinăm deplasarea pistonului şi poziţia punctelor
pe diagrama indicată reală după expresia
X=
Unind lent punctele c şi c c şi zg zg cu linia politropică de destindere b şi
b b şi a la fel unind punctul r cu linia de admisie căpătăm diagrama indicată
reală
22Construirea diagramei forţelor de inerţie a maselor cu mişcare de
translaţie Fj
Elab CoalaVerif
17Mod Coala N document Semnăt Data
Diagrama forţelor de inerţie Pj o construim icircn formă de curbă a forţelor de
inerţie relativ la 1 m2 a ariei pistonului pe segmentul cu lungimea A-B
deasemenea luam in consideratie si de unghiul de rotire a arborelui cotit
Forţa de inerţie o vom calcula după formula
unde
D-diametrul pistonului se ia drept egal cu diametrul cilindrului icircn m
m - masa totală a pieselor icircn mecanismul motor care se referă la mişcarea de
translaţie şi se determină cu relaţia
m=mp+0275mb1=087+0275 145=127 kg
unde mp ndash masa pieselor din grupul pistonului (pistonul segmenţii bolţul
pistonului siguranţe)
mb1 ndash masa unei părţi a bilei corespunzătoare la mişcarea de translaţie a
pistonului şi se determină cu relaţia
unde n ndash numărul de turaţie a arborelui cotitFolosind expresia determinăm valoarea Pj icircn două puncte extreme ale
pistonului in puctele α=00 1800
Aceasta diagrama o vom realiza după Metoda lui MTolleunde este necesar a calcula mărimea C-C1 Punctul de intersecţie a tangenţelor duse către curba diagramei forţelor de inerţie şi se determină după relaţia
Elab CoalaVerif
18Mod Coala N document Semnăt Data
23 Construirea diagramei generaleVom construi diagrama generala folosind metoda grafica Brix unde vom
efectua mai multe operatiiPrima etapa vom duce o axa orizontală cu o lungime de 24 de segmente egal fiecare co 10 mm care va insemna unghiul de rotaţie a arborelui cotit egal cu 300 Construim semicircumferinta care va avea raza R=S2 unde S va fi reprezentata de punctele AB dupa care o impartim in 6 parti egale si unim punctele obtinute pe semicercumferinta cu centru De la centrul O icircn
dreapta spre PMI depunem un segment egal cu relaţia unde obţinem
un nou centru O Din O se duc drepte paralele adică Din punctele obtinute ducem drepte perpendiculare la segmentul A-BIn acest mod obtinem punctele Folosind aceasta metoda vom obtine distantele intre punctele care reprezintă deplasarea pistonului respectiv unghiului de rotaţie a arborelui cotit 300 600 9001800 presiunea gazelor respectiv la unghiul 00 300 6007200 va fi depusă din punctele pe linia ciclului de funcţionare a motorului luacircnd icircn consideraţie scara presiunii μp
Pentru construirea diagramei forţelor de inerţie Fj =f( α ) ne folosim de diagramele efectuate precedent Din diagrama unde am determinat deplasarea pistonului in dependenta de unghiul de rotatie vom trage linii perpendiculare din punctele la diagrama indicata pe politopa comprimarii unde vom obtine puncte In acelasi mod efectuam cu punctele 12345 de pe segmentul A-B depunindule pe politropa destinderiiPunctele obtinute pe politropa de comprimare si destindere le trensferam pe diagrama fortelor de inertie tinind cont de scara gradata de la 30 pina la 720 Astfel obtinem diagrama fortelor de inertieDiagrama fortelor de gaze o realizam cu ajutorul diagramei fortelor de inertie si anume cu ajutorul P Iar diagrama totala reprezinta suma diagramei fortelor de inertie si de gaze
Construirea diagramei forţei TAxa orizontală se obţine ca şi la diagrama precedentăValoarea forţei T se
determină după expresiadata luacircnd icircn vedere mărimea forţei F din diagrama
desfăşurată şi valorile funcţiei trigonometrice ţinacircnd seama de
parametrii λ şi α care sunt redaţi icircn tabelul 5
Valorile calculate ale T se depun respectiv la unghiul cuvenit şi cu sensul după regula dată
Unind punctele forţate T de la α=0 (peste 300) pacircnă la α=7200 căpătăm diagrama forţei T icircn dependenţă de unghiul de rotaţie a arborelui cotit
Momentul motor depinde atacirct de sarcina motorului cărei variaţie antrenează modificarea diagramei indicate cacirct şi de turaţie prin a cărei schimbare se modifică regimul de presiuni din cilindru şi valoarea forţelor de inerţie
Elab CoalaVerif
19Mod Coala N document Semnăt Data
La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

1723 Randamentul mecanic ηm cu ajutorul căruia se apreciază rezultatul
pierderilor mecanice şi se determină după expresia
1724 Gradul de utilizare a căldurii disponsabile Apreciem randamentul
efectiv ndash ηe tinacircnd seama de toate pierderile termice şi mecanice
1725 Consumul specific efectiv de combustibil ge se calculează din relaţia
g MJ
18 Determinarea dimensiunilor de bază al motorului
termic
181 Determinarea volumului de lucru
Determinam cilindreea unitară după următoarele expresii
dm
unde Ne ndash este puterea efectivă a motorului calculată icircn prealabil icircn kw
Pe ndash presiunea medie efectivă icircn MPa
Efectuam verificărea calculului termic după puterea efectivă pentru a ne
convinge ca calculele efectuate pina la etapa data sunt corecte
Intrucit am obtinut puterea efectiva aproximativ egala cu valoare ei obtinuta
la inceputul proiectului putem afirma ca calculele sunt efectuate corect
Determinarea diametrului cilindrului D
Ţinacircnd cont de valorile date mai sus avem
Elab CoalaVerif
13Mod Coala N document Semnăt Data
la fel determinăm puterea indicată şi puterea pierderilor mecanice după
următoarele expresii
Determinam volumele ale cilindrului care sicircnt necesare pentru construirea
diagramei indicate
Volumul camerei de ardere sau volumul minim se determină prin formula
Volumul total Vt=Va sau volumul maxim
Vt=Vc+Vs=Va
Volumul cilindrului icircn punctul bdquoZrdquo al diagramei indicate
Vz=
unde ρ este coeficientul de destindere icircn prealabil
19Parametrii comparativi a motoarelor
191 Puterea specifică a motorului se determină prin formula
Elab CoalaVerif
14Mod Coala N document Semnăt Data
unde Ap - suprafaţa transversală pistonului dm2
192 Puterea litrică a motorului
2 ANALIZA DINAMICĂ A MECANIZMULUI MOTOR
21 Construirea diagramei indicate
Pentru proiectarea diagramei indicate am luat scara presiunii μp=0033
MPamm-1
Scara pe axa orizontală a cilindrului am luat-o astfel icircncacirct lungimea diagramei
indicate să fie aproximativ egală cu icircnălţimea ei
Pe linia verticală dusă din punctul Vc proiectam punctele Pr Pc Pg şi icircn
Punctul z se proiectează pe locul intersectării dreptelor ndash orizontală care trece
prin punctele z z Punctele caracteristice la unim consecutiv icircntre ele dupa care
obtinem politropia comprimarii
Pentru a construi politropa comprimării bdquoa-crdquo folosim datele obtinute din
formulele
care sunt prezente mai jos
Elab CoalaVerif
15Mod Coala N document Semnăt Data
Dupa construirea politropii comprimarii trecem la urmatoarea etapa a
construirii diagramei indicate unde vom construi politropia destinderii Pentru
construirea ei vom avea nevoie de a calcula si a determina punctele prin care va
trece aceasta Pentru aceasta vom calcula Px dupa care calculele obtinute le vom
inmulti la scara aleasa
Elab CoalaVerif
16Mod Coala N document Semnăt Data
Unind lent punctele obtinute pe diagrama indicată vom obţine liniile politropei
de comprimare şi destindere
Diagrama indicată reală ce diferă de cea teoretică cu bdquorotunjireardquo icircn punctele c
g z b fiindcă icircn condiţii reale de funcţionare a unui motor combustibilul este
injectat cu un avans şi aprinderea apare pacircnă a ajunge pistonul icircn punctul mort
superior unde are loc ridicarea presiunii la sfacircrşitul procesului de comprimare
Procesul de ardere decurge icircntr-un volum variabil pe linia c-Zg unde
deschiderea supapei de evacuare se icircncepe pacircnă la deplasarea pistonului icircn PMI
care aduce la reducerea presiunii la sfacircrşitul destinderii
Poziţia punctului c aproximativ il determinam după expresia
Pc=(115125)Pc
Punctul c este amplasat pe linia c-z
Presiunea maximală reală Pzg icircn procesul arderii il vom determina cu relaţia
Pzg=085 Pz=085times1118=95
Poziţia punctului b corespunde cu icircnceputul deschiderii supapei de evacuare
Punctul b se amplasează la mijlocul punctelor b şi a (fig 22) Pentru a aranja
puntele c şi b pe diagrama indicată reală e necesar de determinat unghiul
injectării combustibilului icircn avans fazele de distribuire a gazelor şi poziţia
corespunzătoare a pistonului pe diagramă
Icircn corespundere cu fazele de distribuire a gazelor şi unghiul icircn avans de
injectare a combustibilului determinăm deplasarea pistonului şi poziţia punctelor
pe diagrama indicată reală după expresia
X=
Unind lent punctele c şi c c şi zg zg cu linia politropică de destindere b şi
b b şi a la fel unind punctul r cu linia de admisie căpătăm diagrama indicată
reală
22Construirea diagramei forţelor de inerţie a maselor cu mişcare de
translaţie Fj
Elab CoalaVerif
17Mod Coala N document Semnăt Data
Diagrama forţelor de inerţie Pj o construim icircn formă de curbă a forţelor de
inerţie relativ la 1 m2 a ariei pistonului pe segmentul cu lungimea A-B
deasemenea luam in consideratie si de unghiul de rotire a arborelui cotit
Forţa de inerţie o vom calcula după formula
unde
D-diametrul pistonului se ia drept egal cu diametrul cilindrului icircn m
m - masa totală a pieselor icircn mecanismul motor care se referă la mişcarea de
translaţie şi se determină cu relaţia
m=mp+0275mb1=087+0275 145=127 kg
unde mp ndash masa pieselor din grupul pistonului (pistonul segmenţii bolţul
pistonului siguranţe)
mb1 ndash masa unei părţi a bilei corespunzătoare la mişcarea de translaţie a
pistonului şi se determină cu relaţia
unde n ndash numărul de turaţie a arborelui cotitFolosind expresia determinăm valoarea Pj icircn două puncte extreme ale
pistonului in puctele α=00 1800
Aceasta diagrama o vom realiza după Metoda lui MTolleunde este necesar a calcula mărimea C-C1 Punctul de intersecţie a tangenţelor duse către curba diagramei forţelor de inerţie şi se determină după relaţia
Elab CoalaVerif
18Mod Coala N document Semnăt Data
23 Construirea diagramei generaleVom construi diagrama generala folosind metoda grafica Brix unde vom
efectua mai multe operatiiPrima etapa vom duce o axa orizontală cu o lungime de 24 de segmente egal fiecare co 10 mm care va insemna unghiul de rotaţie a arborelui cotit egal cu 300 Construim semicircumferinta care va avea raza R=S2 unde S va fi reprezentata de punctele AB dupa care o impartim in 6 parti egale si unim punctele obtinute pe semicercumferinta cu centru De la centrul O icircn
dreapta spre PMI depunem un segment egal cu relaţia unde obţinem
un nou centru O Din O se duc drepte paralele adică Din punctele obtinute ducem drepte perpendiculare la segmentul A-BIn acest mod obtinem punctele Folosind aceasta metoda vom obtine distantele intre punctele care reprezintă deplasarea pistonului respectiv unghiului de rotaţie a arborelui cotit 300 600 9001800 presiunea gazelor respectiv la unghiul 00 300 6007200 va fi depusă din punctele pe linia ciclului de funcţionare a motorului luacircnd icircn consideraţie scara presiunii μp
Pentru construirea diagramei forţelor de inerţie Fj =f( α ) ne folosim de diagramele efectuate precedent Din diagrama unde am determinat deplasarea pistonului in dependenta de unghiul de rotatie vom trage linii perpendiculare din punctele la diagrama indicata pe politopa comprimarii unde vom obtine puncte In acelasi mod efectuam cu punctele 12345 de pe segmentul A-B depunindule pe politropa destinderiiPunctele obtinute pe politropa de comprimare si destindere le trensferam pe diagrama fortelor de inertie tinind cont de scara gradata de la 30 pina la 720 Astfel obtinem diagrama fortelor de inertieDiagrama fortelor de gaze o realizam cu ajutorul diagramei fortelor de inertie si anume cu ajutorul P Iar diagrama totala reprezinta suma diagramei fortelor de inertie si de gaze
Construirea diagramei forţei TAxa orizontală se obţine ca şi la diagrama precedentăValoarea forţei T se
determină după expresiadata luacircnd icircn vedere mărimea forţei F din diagrama
desfăşurată şi valorile funcţiei trigonometrice ţinacircnd seama de
parametrii λ şi α care sunt redaţi icircn tabelul 5
Valorile calculate ale T se depun respectiv la unghiul cuvenit şi cu sensul după regula dată
Unind punctele forţate T de la α=0 (peste 300) pacircnă la α=7200 căpătăm diagrama forţei T icircn dependenţă de unghiul de rotaţie a arborelui cotit
Momentul motor depinde atacirct de sarcina motorului cărei variaţie antrenează modificarea diagramei indicate cacirct şi de turaţie prin a cărei schimbare se modifică regimul de presiuni din cilindru şi valoarea forţelor de inerţie
Elab CoalaVerif
19Mod Coala N document Semnăt Data
La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

la fel determinăm puterea indicată şi puterea pierderilor mecanice după
următoarele expresii
Determinam volumele ale cilindrului care sicircnt necesare pentru construirea
diagramei indicate
Volumul camerei de ardere sau volumul minim se determină prin formula
Volumul total Vt=Va sau volumul maxim
Vt=Vc+Vs=Va
Volumul cilindrului icircn punctul bdquoZrdquo al diagramei indicate
Vz=
unde ρ este coeficientul de destindere icircn prealabil
19Parametrii comparativi a motoarelor
191 Puterea specifică a motorului se determină prin formula
Elab CoalaVerif
14Mod Coala N document Semnăt Data
unde Ap - suprafaţa transversală pistonului dm2
192 Puterea litrică a motorului
2 ANALIZA DINAMICĂ A MECANIZMULUI MOTOR
21 Construirea diagramei indicate
Pentru proiectarea diagramei indicate am luat scara presiunii μp=0033
MPamm-1
Scara pe axa orizontală a cilindrului am luat-o astfel icircncacirct lungimea diagramei
indicate să fie aproximativ egală cu icircnălţimea ei
Pe linia verticală dusă din punctul Vc proiectam punctele Pr Pc Pg şi icircn
Punctul z se proiectează pe locul intersectării dreptelor ndash orizontală care trece
prin punctele z z Punctele caracteristice la unim consecutiv icircntre ele dupa care
obtinem politropia comprimarii
Pentru a construi politropa comprimării bdquoa-crdquo folosim datele obtinute din
formulele
care sunt prezente mai jos
Elab CoalaVerif
15Mod Coala N document Semnăt Data
Dupa construirea politropii comprimarii trecem la urmatoarea etapa a
construirii diagramei indicate unde vom construi politropia destinderii Pentru
construirea ei vom avea nevoie de a calcula si a determina punctele prin care va
trece aceasta Pentru aceasta vom calcula Px dupa care calculele obtinute le vom
inmulti la scara aleasa
Elab CoalaVerif
16Mod Coala N document Semnăt Data
Unind lent punctele obtinute pe diagrama indicată vom obţine liniile politropei
de comprimare şi destindere
Diagrama indicată reală ce diferă de cea teoretică cu bdquorotunjireardquo icircn punctele c
g z b fiindcă icircn condiţii reale de funcţionare a unui motor combustibilul este
injectat cu un avans şi aprinderea apare pacircnă a ajunge pistonul icircn punctul mort
superior unde are loc ridicarea presiunii la sfacircrşitul procesului de comprimare
Procesul de ardere decurge icircntr-un volum variabil pe linia c-Zg unde
deschiderea supapei de evacuare se icircncepe pacircnă la deplasarea pistonului icircn PMI
care aduce la reducerea presiunii la sfacircrşitul destinderii
Poziţia punctului c aproximativ il determinam după expresia
Pc=(115125)Pc
Punctul c este amplasat pe linia c-z
Presiunea maximală reală Pzg icircn procesul arderii il vom determina cu relaţia
Pzg=085 Pz=085times1118=95
Poziţia punctului b corespunde cu icircnceputul deschiderii supapei de evacuare
Punctul b se amplasează la mijlocul punctelor b şi a (fig 22) Pentru a aranja
puntele c şi b pe diagrama indicată reală e necesar de determinat unghiul
injectării combustibilului icircn avans fazele de distribuire a gazelor şi poziţia
corespunzătoare a pistonului pe diagramă
Icircn corespundere cu fazele de distribuire a gazelor şi unghiul icircn avans de
injectare a combustibilului determinăm deplasarea pistonului şi poziţia punctelor
pe diagrama indicată reală după expresia
X=
Unind lent punctele c şi c c şi zg zg cu linia politropică de destindere b şi
b b şi a la fel unind punctul r cu linia de admisie căpătăm diagrama indicată
reală
22Construirea diagramei forţelor de inerţie a maselor cu mişcare de
translaţie Fj
Elab CoalaVerif
17Mod Coala N document Semnăt Data
Diagrama forţelor de inerţie Pj o construim icircn formă de curbă a forţelor de
inerţie relativ la 1 m2 a ariei pistonului pe segmentul cu lungimea A-B
deasemenea luam in consideratie si de unghiul de rotire a arborelui cotit
Forţa de inerţie o vom calcula după formula
unde
D-diametrul pistonului se ia drept egal cu diametrul cilindrului icircn m
m - masa totală a pieselor icircn mecanismul motor care se referă la mişcarea de
translaţie şi se determină cu relaţia
m=mp+0275mb1=087+0275 145=127 kg
unde mp ndash masa pieselor din grupul pistonului (pistonul segmenţii bolţul
pistonului siguranţe)
mb1 ndash masa unei părţi a bilei corespunzătoare la mişcarea de translaţie a
pistonului şi se determină cu relaţia
unde n ndash numărul de turaţie a arborelui cotitFolosind expresia determinăm valoarea Pj icircn două puncte extreme ale
pistonului in puctele α=00 1800
Aceasta diagrama o vom realiza după Metoda lui MTolleunde este necesar a calcula mărimea C-C1 Punctul de intersecţie a tangenţelor duse către curba diagramei forţelor de inerţie şi se determină după relaţia
Elab CoalaVerif
18Mod Coala N document Semnăt Data
23 Construirea diagramei generaleVom construi diagrama generala folosind metoda grafica Brix unde vom
efectua mai multe operatiiPrima etapa vom duce o axa orizontală cu o lungime de 24 de segmente egal fiecare co 10 mm care va insemna unghiul de rotaţie a arborelui cotit egal cu 300 Construim semicircumferinta care va avea raza R=S2 unde S va fi reprezentata de punctele AB dupa care o impartim in 6 parti egale si unim punctele obtinute pe semicercumferinta cu centru De la centrul O icircn
dreapta spre PMI depunem un segment egal cu relaţia unde obţinem
un nou centru O Din O se duc drepte paralele adică Din punctele obtinute ducem drepte perpendiculare la segmentul A-BIn acest mod obtinem punctele Folosind aceasta metoda vom obtine distantele intre punctele care reprezintă deplasarea pistonului respectiv unghiului de rotaţie a arborelui cotit 300 600 9001800 presiunea gazelor respectiv la unghiul 00 300 6007200 va fi depusă din punctele pe linia ciclului de funcţionare a motorului luacircnd icircn consideraţie scara presiunii μp
Pentru construirea diagramei forţelor de inerţie Fj =f( α ) ne folosim de diagramele efectuate precedent Din diagrama unde am determinat deplasarea pistonului in dependenta de unghiul de rotatie vom trage linii perpendiculare din punctele la diagrama indicata pe politopa comprimarii unde vom obtine puncte In acelasi mod efectuam cu punctele 12345 de pe segmentul A-B depunindule pe politropa destinderiiPunctele obtinute pe politropa de comprimare si destindere le trensferam pe diagrama fortelor de inertie tinind cont de scara gradata de la 30 pina la 720 Astfel obtinem diagrama fortelor de inertieDiagrama fortelor de gaze o realizam cu ajutorul diagramei fortelor de inertie si anume cu ajutorul P Iar diagrama totala reprezinta suma diagramei fortelor de inertie si de gaze
Construirea diagramei forţei TAxa orizontală se obţine ca şi la diagrama precedentăValoarea forţei T se
determină după expresiadata luacircnd icircn vedere mărimea forţei F din diagrama
desfăşurată şi valorile funcţiei trigonometrice ţinacircnd seama de
parametrii λ şi α care sunt redaţi icircn tabelul 5
Valorile calculate ale T se depun respectiv la unghiul cuvenit şi cu sensul după regula dată
Unind punctele forţate T de la α=0 (peste 300) pacircnă la α=7200 căpătăm diagrama forţei T icircn dependenţă de unghiul de rotaţie a arborelui cotit
Momentul motor depinde atacirct de sarcina motorului cărei variaţie antrenează modificarea diagramei indicate cacirct şi de turaţie prin a cărei schimbare se modifică regimul de presiuni din cilindru şi valoarea forţelor de inerţie
Elab CoalaVerif
19Mod Coala N document Semnăt Data
La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

unde Ap - suprafaţa transversală pistonului dm2
192 Puterea litrică a motorului
2 ANALIZA DINAMICĂ A MECANIZMULUI MOTOR
21 Construirea diagramei indicate
Pentru proiectarea diagramei indicate am luat scara presiunii μp=0033
MPamm-1
Scara pe axa orizontală a cilindrului am luat-o astfel icircncacirct lungimea diagramei
indicate să fie aproximativ egală cu icircnălţimea ei
Pe linia verticală dusă din punctul Vc proiectam punctele Pr Pc Pg şi icircn
Punctul z se proiectează pe locul intersectării dreptelor ndash orizontală care trece
prin punctele z z Punctele caracteristice la unim consecutiv icircntre ele dupa care
obtinem politropia comprimarii
Pentru a construi politropa comprimării bdquoa-crdquo folosim datele obtinute din
formulele
care sunt prezente mai jos
Elab CoalaVerif
15Mod Coala N document Semnăt Data
Dupa construirea politropii comprimarii trecem la urmatoarea etapa a
construirii diagramei indicate unde vom construi politropia destinderii Pentru
construirea ei vom avea nevoie de a calcula si a determina punctele prin care va
trece aceasta Pentru aceasta vom calcula Px dupa care calculele obtinute le vom
inmulti la scara aleasa
Elab CoalaVerif
16Mod Coala N document Semnăt Data
Unind lent punctele obtinute pe diagrama indicată vom obţine liniile politropei
de comprimare şi destindere
Diagrama indicată reală ce diferă de cea teoretică cu bdquorotunjireardquo icircn punctele c
g z b fiindcă icircn condiţii reale de funcţionare a unui motor combustibilul este
injectat cu un avans şi aprinderea apare pacircnă a ajunge pistonul icircn punctul mort
superior unde are loc ridicarea presiunii la sfacircrşitul procesului de comprimare
Procesul de ardere decurge icircntr-un volum variabil pe linia c-Zg unde
deschiderea supapei de evacuare se icircncepe pacircnă la deplasarea pistonului icircn PMI
care aduce la reducerea presiunii la sfacircrşitul destinderii
Poziţia punctului c aproximativ il determinam după expresia
Pc=(115125)Pc
Punctul c este amplasat pe linia c-z
Presiunea maximală reală Pzg icircn procesul arderii il vom determina cu relaţia
Pzg=085 Pz=085times1118=95
Poziţia punctului b corespunde cu icircnceputul deschiderii supapei de evacuare
Punctul b se amplasează la mijlocul punctelor b şi a (fig 22) Pentru a aranja
puntele c şi b pe diagrama indicată reală e necesar de determinat unghiul
injectării combustibilului icircn avans fazele de distribuire a gazelor şi poziţia
corespunzătoare a pistonului pe diagramă
Icircn corespundere cu fazele de distribuire a gazelor şi unghiul icircn avans de
injectare a combustibilului determinăm deplasarea pistonului şi poziţia punctelor
pe diagrama indicată reală după expresia
X=
Unind lent punctele c şi c c şi zg zg cu linia politropică de destindere b şi
b b şi a la fel unind punctul r cu linia de admisie căpătăm diagrama indicată
reală
22Construirea diagramei forţelor de inerţie a maselor cu mişcare de
translaţie Fj
Elab CoalaVerif
17Mod Coala N document Semnăt Data
Diagrama forţelor de inerţie Pj o construim icircn formă de curbă a forţelor de
inerţie relativ la 1 m2 a ariei pistonului pe segmentul cu lungimea A-B
deasemenea luam in consideratie si de unghiul de rotire a arborelui cotit
Forţa de inerţie o vom calcula după formula
unde
D-diametrul pistonului se ia drept egal cu diametrul cilindrului icircn m
m - masa totală a pieselor icircn mecanismul motor care se referă la mişcarea de
translaţie şi se determină cu relaţia
m=mp+0275mb1=087+0275 145=127 kg
unde mp ndash masa pieselor din grupul pistonului (pistonul segmenţii bolţul
pistonului siguranţe)
mb1 ndash masa unei părţi a bilei corespunzătoare la mişcarea de translaţie a
pistonului şi se determină cu relaţia
unde n ndash numărul de turaţie a arborelui cotitFolosind expresia determinăm valoarea Pj icircn două puncte extreme ale
pistonului in puctele α=00 1800
Aceasta diagrama o vom realiza după Metoda lui MTolleunde este necesar a calcula mărimea C-C1 Punctul de intersecţie a tangenţelor duse către curba diagramei forţelor de inerţie şi se determină după relaţia
Elab CoalaVerif
18Mod Coala N document Semnăt Data
23 Construirea diagramei generaleVom construi diagrama generala folosind metoda grafica Brix unde vom
efectua mai multe operatiiPrima etapa vom duce o axa orizontală cu o lungime de 24 de segmente egal fiecare co 10 mm care va insemna unghiul de rotaţie a arborelui cotit egal cu 300 Construim semicircumferinta care va avea raza R=S2 unde S va fi reprezentata de punctele AB dupa care o impartim in 6 parti egale si unim punctele obtinute pe semicercumferinta cu centru De la centrul O icircn
dreapta spre PMI depunem un segment egal cu relaţia unde obţinem
un nou centru O Din O se duc drepte paralele adică Din punctele obtinute ducem drepte perpendiculare la segmentul A-BIn acest mod obtinem punctele Folosind aceasta metoda vom obtine distantele intre punctele care reprezintă deplasarea pistonului respectiv unghiului de rotaţie a arborelui cotit 300 600 9001800 presiunea gazelor respectiv la unghiul 00 300 6007200 va fi depusă din punctele pe linia ciclului de funcţionare a motorului luacircnd icircn consideraţie scara presiunii μp
Pentru construirea diagramei forţelor de inerţie Fj =f( α ) ne folosim de diagramele efectuate precedent Din diagrama unde am determinat deplasarea pistonului in dependenta de unghiul de rotatie vom trage linii perpendiculare din punctele la diagrama indicata pe politopa comprimarii unde vom obtine puncte In acelasi mod efectuam cu punctele 12345 de pe segmentul A-B depunindule pe politropa destinderiiPunctele obtinute pe politropa de comprimare si destindere le trensferam pe diagrama fortelor de inertie tinind cont de scara gradata de la 30 pina la 720 Astfel obtinem diagrama fortelor de inertieDiagrama fortelor de gaze o realizam cu ajutorul diagramei fortelor de inertie si anume cu ajutorul P Iar diagrama totala reprezinta suma diagramei fortelor de inertie si de gaze
Construirea diagramei forţei TAxa orizontală se obţine ca şi la diagrama precedentăValoarea forţei T se
determină după expresiadata luacircnd icircn vedere mărimea forţei F din diagrama
desfăşurată şi valorile funcţiei trigonometrice ţinacircnd seama de
parametrii λ şi α care sunt redaţi icircn tabelul 5
Valorile calculate ale T se depun respectiv la unghiul cuvenit şi cu sensul după regula dată
Unind punctele forţate T de la α=0 (peste 300) pacircnă la α=7200 căpătăm diagrama forţei T icircn dependenţă de unghiul de rotaţie a arborelui cotit
Momentul motor depinde atacirct de sarcina motorului cărei variaţie antrenează modificarea diagramei indicate cacirct şi de turaţie prin a cărei schimbare se modifică regimul de presiuni din cilindru şi valoarea forţelor de inerţie
Elab CoalaVerif
19Mod Coala N document Semnăt Data
La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

Dupa construirea politropii comprimarii trecem la urmatoarea etapa a
construirii diagramei indicate unde vom construi politropia destinderii Pentru
construirea ei vom avea nevoie de a calcula si a determina punctele prin care va
trece aceasta Pentru aceasta vom calcula Px dupa care calculele obtinute le vom
inmulti la scara aleasa
Elab CoalaVerif
16Mod Coala N document Semnăt Data
Unind lent punctele obtinute pe diagrama indicată vom obţine liniile politropei
de comprimare şi destindere
Diagrama indicată reală ce diferă de cea teoretică cu bdquorotunjireardquo icircn punctele c
g z b fiindcă icircn condiţii reale de funcţionare a unui motor combustibilul este
injectat cu un avans şi aprinderea apare pacircnă a ajunge pistonul icircn punctul mort
superior unde are loc ridicarea presiunii la sfacircrşitul procesului de comprimare
Procesul de ardere decurge icircntr-un volum variabil pe linia c-Zg unde
deschiderea supapei de evacuare se icircncepe pacircnă la deplasarea pistonului icircn PMI
care aduce la reducerea presiunii la sfacircrşitul destinderii
Poziţia punctului c aproximativ il determinam după expresia
Pc=(115125)Pc
Punctul c este amplasat pe linia c-z
Presiunea maximală reală Pzg icircn procesul arderii il vom determina cu relaţia
Pzg=085 Pz=085times1118=95
Poziţia punctului b corespunde cu icircnceputul deschiderii supapei de evacuare
Punctul b se amplasează la mijlocul punctelor b şi a (fig 22) Pentru a aranja
puntele c şi b pe diagrama indicată reală e necesar de determinat unghiul
injectării combustibilului icircn avans fazele de distribuire a gazelor şi poziţia
corespunzătoare a pistonului pe diagramă
Icircn corespundere cu fazele de distribuire a gazelor şi unghiul icircn avans de
injectare a combustibilului determinăm deplasarea pistonului şi poziţia punctelor
pe diagrama indicată reală după expresia
X=
Unind lent punctele c şi c c şi zg zg cu linia politropică de destindere b şi
b b şi a la fel unind punctul r cu linia de admisie căpătăm diagrama indicată
reală
22Construirea diagramei forţelor de inerţie a maselor cu mişcare de
translaţie Fj
Elab CoalaVerif
17Mod Coala N document Semnăt Data
Diagrama forţelor de inerţie Pj o construim icircn formă de curbă a forţelor de
inerţie relativ la 1 m2 a ariei pistonului pe segmentul cu lungimea A-B
deasemenea luam in consideratie si de unghiul de rotire a arborelui cotit
Forţa de inerţie o vom calcula după formula
unde
D-diametrul pistonului se ia drept egal cu diametrul cilindrului icircn m
m - masa totală a pieselor icircn mecanismul motor care se referă la mişcarea de
translaţie şi se determină cu relaţia
m=mp+0275mb1=087+0275 145=127 kg
unde mp ndash masa pieselor din grupul pistonului (pistonul segmenţii bolţul
pistonului siguranţe)
mb1 ndash masa unei părţi a bilei corespunzătoare la mişcarea de translaţie a
pistonului şi se determină cu relaţia
unde n ndash numărul de turaţie a arborelui cotitFolosind expresia determinăm valoarea Pj icircn două puncte extreme ale
pistonului in puctele α=00 1800
Aceasta diagrama o vom realiza după Metoda lui MTolleunde este necesar a calcula mărimea C-C1 Punctul de intersecţie a tangenţelor duse către curba diagramei forţelor de inerţie şi se determină după relaţia
Elab CoalaVerif
18Mod Coala N document Semnăt Data
23 Construirea diagramei generaleVom construi diagrama generala folosind metoda grafica Brix unde vom
efectua mai multe operatiiPrima etapa vom duce o axa orizontală cu o lungime de 24 de segmente egal fiecare co 10 mm care va insemna unghiul de rotaţie a arborelui cotit egal cu 300 Construim semicircumferinta care va avea raza R=S2 unde S va fi reprezentata de punctele AB dupa care o impartim in 6 parti egale si unim punctele obtinute pe semicercumferinta cu centru De la centrul O icircn
dreapta spre PMI depunem un segment egal cu relaţia unde obţinem
un nou centru O Din O se duc drepte paralele adică Din punctele obtinute ducem drepte perpendiculare la segmentul A-BIn acest mod obtinem punctele Folosind aceasta metoda vom obtine distantele intre punctele care reprezintă deplasarea pistonului respectiv unghiului de rotaţie a arborelui cotit 300 600 9001800 presiunea gazelor respectiv la unghiul 00 300 6007200 va fi depusă din punctele pe linia ciclului de funcţionare a motorului luacircnd icircn consideraţie scara presiunii μp
Pentru construirea diagramei forţelor de inerţie Fj =f( α ) ne folosim de diagramele efectuate precedent Din diagrama unde am determinat deplasarea pistonului in dependenta de unghiul de rotatie vom trage linii perpendiculare din punctele la diagrama indicata pe politopa comprimarii unde vom obtine puncte In acelasi mod efectuam cu punctele 12345 de pe segmentul A-B depunindule pe politropa destinderiiPunctele obtinute pe politropa de comprimare si destindere le trensferam pe diagrama fortelor de inertie tinind cont de scara gradata de la 30 pina la 720 Astfel obtinem diagrama fortelor de inertieDiagrama fortelor de gaze o realizam cu ajutorul diagramei fortelor de inertie si anume cu ajutorul P Iar diagrama totala reprezinta suma diagramei fortelor de inertie si de gaze
Construirea diagramei forţei TAxa orizontală se obţine ca şi la diagrama precedentăValoarea forţei T se
determină după expresiadata luacircnd icircn vedere mărimea forţei F din diagrama
desfăşurată şi valorile funcţiei trigonometrice ţinacircnd seama de
parametrii λ şi α care sunt redaţi icircn tabelul 5
Valorile calculate ale T se depun respectiv la unghiul cuvenit şi cu sensul după regula dată
Unind punctele forţate T de la α=0 (peste 300) pacircnă la α=7200 căpătăm diagrama forţei T icircn dependenţă de unghiul de rotaţie a arborelui cotit
Momentul motor depinde atacirct de sarcina motorului cărei variaţie antrenează modificarea diagramei indicate cacirct şi de turaţie prin a cărei schimbare se modifică regimul de presiuni din cilindru şi valoarea forţelor de inerţie
Elab CoalaVerif
19Mod Coala N document Semnăt Data
La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

Unind lent punctele obtinute pe diagrama indicată vom obţine liniile politropei
de comprimare şi destindere
Diagrama indicată reală ce diferă de cea teoretică cu bdquorotunjireardquo icircn punctele c
g z b fiindcă icircn condiţii reale de funcţionare a unui motor combustibilul este
injectat cu un avans şi aprinderea apare pacircnă a ajunge pistonul icircn punctul mort
superior unde are loc ridicarea presiunii la sfacircrşitul procesului de comprimare
Procesul de ardere decurge icircntr-un volum variabil pe linia c-Zg unde
deschiderea supapei de evacuare se icircncepe pacircnă la deplasarea pistonului icircn PMI
care aduce la reducerea presiunii la sfacircrşitul destinderii
Poziţia punctului c aproximativ il determinam după expresia
Pc=(115125)Pc
Punctul c este amplasat pe linia c-z
Presiunea maximală reală Pzg icircn procesul arderii il vom determina cu relaţia
Pzg=085 Pz=085times1118=95
Poziţia punctului b corespunde cu icircnceputul deschiderii supapei de evacuare
Punctul b se amplasează la mijlocul punctelor b şi a (fig 22) Pentru a aranja
puntele c şi b pe diagrama indicată reală e necesar de determinat unghiul
injectării combustibilului icircn avans fazele de distribuire a gazelor şi poziţia
corespunzătoare a pistonului pe diagramă
Icircn corespundere cu fazele de distribuire a gazelor şi unghiul icircn avans de
injectare a combustibilului determinăm deplasarea pistonului şi poziţia punctelor
pe diagrama indicată reală după expresia
X=
Unind lent punctele c şi c c şi zg zg cu linia politropică de destindere b şi
b b şi a la fel unind punctul r cu linia de admisie căpătăm diagrama indicată
reală
22Construirea diagramei forţelor de inerţie a maselor cu mişcare de
translaţie Fj
Elab CoalaVerif
17Mod Coala N document Semnăt Data
Diagrama forţelor de inerţie Pj o construim icircn formă de curbă a forţelor de
inerţie relativ la 1 m2 a ariei pistonului pe segmentul cu lungimea A-B
deasemenea luam in consideratie si de unghiul de rotire a arborelui cotit
Forţa de inerţie o vom calcula după formula
unde
D-diametrul pistonului se ia drept egal cu diametrul cilindrului icircn m
m - masa totală a pieselor icircn mecanismul motor care se referă la mişcarea de
translaţie şi se determină cu relaţia
m=mp+0275mb1=087+0275 145=127 kg
unde mp ndash masa pieselor din grupul pistonului (pistonul segmenţii bolţul
pistonului siguranţe)
mb1 ndash masa unei părţi a bilei corespunzătoare la mişcarea de translaţie a
pistonului şi se determină cu relaţia
unde n ndash numărul de turaţie a arborelui cotitFolosind expresia determinăm valoarea Pj icircn două puncte extreme ale
pistonului in puctele α=00 1800
Aceasta diagrama o vom realiza după Metoda lui MTolleunde este necesar a calcula mărimea C-C1 Punctul de intersecţie a tangenţelor duse către curba diagramei forţelor de inerţie şi se determină după relaţia
Elab CoalaVerif
18Mod Coala N document Semnăt Data
23 Construirea diagramei generaleVom construi diagrama generala folosind metoda grafica Brix unde vom
efectua mai multe operatiiPrima etapa vom duce o axa orizontală cu o lungime de 24 de segmente egal fiecare co 10 mm care va insemna unghiul de rotaţie a arborelui cotit egal cu 300 Construim semicircumferinta care va avea raza R=S2 unde S va fi reprezentata de punctele AB dupa care o impartim in 6 parti egale si unim punctele obtinute pe semicercumferinta cu centru De la centrul O icircn
dreapta spre PMI depunem un segment egal cu relaţia unde obţinem
un nou centru O Din O se duc drepte paralele adică Din punctele obtinute ducem drepte perpendiculare la segmentul A-BIn acest mod obtinem punctele Folosind aceasta metoda vom obtine distantele intre punctele care reprezintă deplasarea pistonului respectiv unghiului de rotaţie a arborelui cotit 300 600 9001800 presiunea gazelor respectiv la unghiul 00 300 6007200 va fi depusă din punctele pe linia ciclului de funcţionare a motorului luacircnd icircn consideraţie scara presiunii μp
Pentru construirea diagramei forţelor de inerţie Fj =f( α ) ne folosim de diagramele efectuate precedent Din diagrama unde am determinat deplasarea pistonului in dependenta de unghiul de rotatie vom trage linii perpendiculare din punctele la diagrama indicata pe politopa comprimarii unde vom obtine puncte In acelasi mod efectuam cu punctele 12345 de pe segmentul A-B depunindule pe politropa destinderiiPunctele obtinute pe politropa de comprimare si destindere le trensferam pe diagrama fortelor de inertie tinind cont de scara gradata de la 30 pina la 720 Astfel obtinem diagrama fortelor de inertieDiagrama fortelor de gaze o realizam cu ajutorul diagramei fortelor de inertie si anume cu ajutorul P Iar diagrama totala reprezinta suma diagramei fortelor de inertie si de gaze
Construirea diagramei forţei TAxa orizontală se obţine ca şi la diagrama precedentăValoarea forţei T se
determină după expresiadata luacircnd icircn vedere mărimea forţei F din diagrama
desfăşurată şi valorile funcţiei trigonometrice ţinacircnd seama de
parametrii λ şi α care sunt redaţi icircn tabelul 5
Valorile calculate ale T se depun respectiv la unghiul cuvenit şi cu sensul după regula dată
Unind punctele forţate T de la α=0 (peste 300) pacircnă la α=7200 căpătăm diagrama forţei T icircn dependenţă de unghiul de rotaţie a arborelui cotit
Momentul motor depinde atacirct de sarcina motorului cărei variaţie antrenează modificarea diagramei indicate cacirct şi de turaţie prin a cărei schimbare se modifică regimul de presiuni din cilindru şi valoarea forţelor de inerţie
Elab CoalaVerif
19Mod Coala N document Semnăt Data
La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

Diagrama forţelor de inerţie Pj o construim icircn formă de curbă a forţelor de
inerţie relativ la 1 m2 a ariei pistonului pe segmentul cu lungimea A-B
deasemenea luam in consideratie si de unghiul de rotire a arborelui cotit
Forţa de inerţie o vom calcula după formula
unde
D-diametrul pistonului se ia drept egal cu diametrul cilindrului icircn m
m - masa totală a pieselor icircn mecanismul motor care se referă la mişcarea de
translaţie şi se determină cu relaţia
m=mp+0275mb1=087+0275 145=127 kg
unde mp ndash masa pieselor din grupul pistonului (pistonul segmenţii bolţul
pistonului siguranţe)
mb1 ndash masa unei părţi a bilei corespunzătoare la mişcarea de translaţie a
pistonului şi se determină cu relaţia
unde n ndash numărul de turaţie a arborelui cotitFolosind expresia determinăm valoarea Pj icircn două puncte extreme ale
pistonului in puctele α=00 1800
Aceasta diagrama o vom realiza după Metoda lui MTolleunde este necesar a calcula mărimea C-C1 Punctul de intersecţie a tangenţelor duse către curba diagramei forţelor de inerţie şi se determină după relaţia
Elab CoalaVerif
18Mod Coala N document Semnăt Data
23 Construirea diagramei generaleVom construi diagrama generala folosind metoda grafica Brix unde vom
efectua mai multe operatiiPrima etapa vom duce o axa orizontală cu o lungime de 24 de segmente egal fiecare co 10 mm care va insemna unghiul de rotaţie a arborelui cotit egal cu 300 Construim semicircumferinta care va avea raza R=S2 unde S va fi reprezentata de punctele AB dupa care o impartim in 6 parti egale si unim punctele obtinute pe semicercumferinta cu centru De la centrul O icircn
dreapta spre PMI depunem un segment egal cu relaţia unde obţinem
un nou centru O Din O se duc drepte paralele adică Din punctele obtinute ducem drepte perpendiculare la segmentul A-BIn acest mod obtinem punctele Folosind aceasta metoda vom obtine distantele intre punctele care reprezintă deplasarea pistonului respectiv unghiului de rotaţie a arborelui cotit 300 600 9001800 presiunea gazelor respectiv la unghiul 00 300 6007200 va fi depusă din punctele pe linia ciclului de funcţionare a motorului luacircnd icircn consideraţie scara presiunii μp
Pentru construirea diagramei forţelor de inerţie Fj =f( α ) ne folosim de diagramele efectuate precedent Din diagrama unde am determinat deplasarea pistonului in dependenta de unghiul de rotatie vom trage linii perpendiculare din punctele la diagrama indicata pe politopa comprimarii unde vom obtine puncte In acelasi mod efectuam cu punctele 12345 de pe segmentul A-B depunindule pe politropa destinderiiPunctele obtinute pe politropa de comprimare si destindere le trensferam pe diagrama fortelor de inertie tinind cont de scara gradata de la 30 pina la 720 Astfel obtinem diagrama fortelor de inertieDiagrama fortelor de gaze o realizam cu ajutorul diagramei fortelor de inertie si anume cu ajutorul P Iar diagrama totala reprezinta suma diagramei fortelor de inertie si de gaze
Construirea diagramei forţei TAxa orizontală se obţine ca şi la diagrama precedentăValoarea forţei T se
determină după expresiadata luacircnd icircn vedere mărimea forţei F din diagrama
desfăşurată şi valorile funcţiei trigonometrice ţinacircnd seama de
parametrii λ şi α care sunt redaţi icircn tabelul 5
Valorile calculate ale T se depun respectiv la unghiul cuvenit şi cu sensul după regula dată
Unind punctele forţate T de la α=0 (peste 300) pacircnă la α=7200 căpătăm diagrama forţei T icircn dependenţă de unghiul de rotaţie a arborelui cotit
Momentul motor depinde atacirct de sarcina motorului cărei variaţie antrenează modificarea diagramei indicate cacirct şi de turaţie prin a cărei schimbare se modifică regimul de presiuni din cilindru şi valoarea forţelor de inerţie
Elab CoalaVerif
19Mod Coala N document Semnăt Data
La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

23 Construirea diagramei generaleVom construi diagrama generala folosind metoda grafica Brix unde vom
efectua mai multe operatiiPrima etapa vom duce o axa orizontală cu o lungime de 24 de segmente egal fiecare co 10 mm care va insemna unghiul de rotaţie a arborelui cotit egal cu 300 Construim semicircumferinta care va avea raza R=S2 unde S va fi reprezentata de punctele AB dupa care o impartim in 6 parti egale si unim punctele obtinute pe semicercumferinta cu centru De la centrul O icircn
dreapta spre PMI depunem un segment egal cu relaţia unde obţinem
un nou centru O Din O se duc drepte paralele adică Din punctele obtinute ducem drepte perpendiculare la segmentul A-BIn acest mod obtinem punctele Folosind aceasta metoda vom obtine distantele intre punctele care reprezintă deplasarea pistonului respectiv unghiului de rotaţie a arborelui cotit 300 600 9001800 presiunea gazelor respectiv la unghiul 00 300 6007200 va fi depusă din punctele pe linia ciclului de funcţionare a motorului luacircnd icircn consideraţie scara presiunii μp
Pentru construirea diagramei forţelor de inerţie Fj =f( α ) ne folosim de diagramele efectuate precedent Din diagrama unde am determinat deplasarea pistonului in dependenta de unghiul de rotatie vom trage linii perpendiculare din punctele la diagrama indicata pe politopa comprimarii unde vom obtine puncte In acelasi mod efectuam cu punctele 12345 de pe segmentul A-B depunindule pe politropa destinderiiPunctele obtinute pe politropa de comprimare si destindere le trensferam pe diagrama fortelor de inertie tinind cont de scara gradata de la 30 pina la 720 Astfel obtinem diagrama fortelor de inertieDiagrama fortelor de gaze o realizam cu ajutorul diagramei fortelor de inertie si anume cu ajutorul P Iar diagrama totala reprezinta suma diagramei fortelor de inertie si de gaze
Construirea diagramei forţei TAxa orizontală se obţine ca şi la diagrama precedentăValoarea forţei T se
determină după expresiadata luacircnd icircn vedere mărimea forţei F din diagrama
desfăşurată şi valorile funcţiei trigonometrice ţinacircnd seama de
parametrii λ şi α care sunt redaţi icircn tabelul 5
Valorile calculate ale T se depun respectiv la unghiul cuvenit şi cu sensul după regula dată
Unind punctele forţate T de la α=0 (peste 300) pacircnă la α=7200 căpătăm diagrama forţei T icircn dependenţă de unghiul de rotaţie a arborelui cotit
Momentul motor depinde atacirct de sarcina motorului cărei variaţie antrenează modificarea diagramei indicate cacirct şi de turaţie prin a cărei schimbare se modifică regimul de presiuni din cilindru şi valoarea forţelor de inerţie
Elab CoalaVerif
19Mod Coala N document Semnăt Data
La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

La motoarele policilindrice arborele cotit icircnsumează momentele motoare obţinute icircn cilindri realizacircnd un moment motor total Mt Adică momentul Mt se determină unde Tm ndash forţa tangenţială a motorului
Valoarea funcţiei
α0
Sem
nul Valoarea icircn funcţie λ
Sem
nul
α0
024 025 026 027 028 029 030 030
0
10
20
30
40
+
+
+
+
+
0
0215
0419
0605
0762
0
0216
0423
0609
0767
0
0218
0426
0614
0772
0
0220
0429
0618
0777
0
0221
0432
0622
0782
0
0223
0436
0627
0788
0
0225
0439
0631
0793
0
0227
0442
0636
0798
-
-
-
-
-
360
350
340
330
320Elab CoalaVerif
20Mod Coala N document Semnăt Data
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0886
0972
0018
1027
1
0943
0861
0760
0646
0524
0395
0265
0133
0
0891
0976
0022
0029
1
0941
0858
0756
0641
0519
0391
0261
0131
0
0896
0981
0025
0030
1
0939
0854
0851
0636
0513
0387
0258
0129
0
0901
0985
0029
0032
1
0937
0851
0747
0631
0508
0382
0255
0127
0
0906
0990
0029
0034
1
0936
0847
0742
0626
0503
0378
0252
0127
0
0912
0995
0032
0036
1
0934
0844
0737
0620
0490
0373
0248
0126
0
0917
0000
0035
0038
1
0932
0840
0733
0615
0493
0369
0245
0124
0
0922
0004
0043
0040
1
0930
0837
0728
0610
0499
0364
0242
0121
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200
190
180
La construirea diagramei forţei tangenţiale a motorului se consideră că forţele tangenţiale la orice cilindru sacircnt egale icircntre ele şi aprinderile sacircnt de obicei uniform repartizate icircn perioada ciclului funcţional (2π la un motor icircn 4 timpi) Deci la aşa motoare Forţa tangenţială totală Tt are variaţia cu periodicitatea
unde i ndash numărul de cilindri
Pentru icircndeplinirea diagramei Tt este necesar ca diagrama forţei tangenţiale T să se icircmpartă la un număr de sectoare egal cu numărul de cilindri al motorului i unde la curbele sectoarelor respectiv se adună ordinatele forţei tangenţiale T
De exemplu la un motor cu patru cilindri perioada de variaţie a Tt va fi
Bazacircndu-se pe cele menţionate mai sus curba forţei tangenţiale a motorului se
Elab CoalaVerif
21Mod Coala N document Semnăt Data
construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

construieşte numai pentru unghiul de rotaţie egal cu 1800 Şi deci mai departe curba ce va repeta peste fiecare 1800 de rotire a arborelui cotit
Variaţia curbei forţei tangenţiale totale icircn dependenţă de unghiul de rotire a arborelui cotit este la fel ca şi variaţia curbei momentului motor
unde - randamentul mecanic al motorului
- momentul motor mediu şi se determină prin relaţia
Deci icircn verificare dacă valoarea puterii efective determinată după expresia
Daca puterea efectiva va fi aproximativ egala cu valoarea ei calculata la inceputul proiectului atunci analiza dinamică a mecanismului motor este efectuată corect
După icircndeplinirea calculului termic al motorului este necesar de a concluziona datele principale de performanţă a motorului proiectat cu cel de bază pentru aceasta se icircndeplineşte tabelul de mai jos
Parametrii comparativ de bază a motoarelor
Denumirea parametrilor Motorul
proiectat De bază
Elab CoalaVerif
22Mod Coala N document Semnăt Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

1
2
3
4
5
6
7
8
9
Puterea efectivă kW
Numărul de turaţii min-1
Gradul de comprimare
Numărul cilindrilor
Diametrul cilindrului mm
Cursa pistonului mm
Consumul specific efectiv de combustibil gMJ
Puterea specifică kWdm2
Puterea litrică kWdm3
80
4800
18
6
86
829
25352
22
304
85
4800
18
6
80
829
70
-
34
Concluzie
In urma efectuarii proiectului de an am insusit metoda de calcul termic al
motorului cu ardere interna in toate cele 4 etape ale ciclului termic(admisie
comprimare ardere destindere) am facut analiza dinamica a mecanizmului
motor dupa care am executat diagramele Dupa rezultatele obtinute putem spune
ca automobilul proiectat BMW 325 td s-a obtinut ca fiind diferit fata de original
avind obtinute puterile efectiva specificalitrica mai mici la un consum specific
de combustibil mai mic si cu o putere efectiva mai mica
Elab CoalaVerif
23Mod Coala N document Semnăt Data
Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-

Elab CoalaVerif
24Mod Coala N document Semnăt Data
- Cuprinsul
-
- Bibliografie
- Construirea diagramei forţei T
-
- Denumirea parametrilor
-