柴油機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書

1.概述柴油機(jī)自19世紀(jì)60年代問世以來，經(jīng)過不斷改進(jìn)和發(fā)展，其在拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械、船舶、小型移動(dòng)電站、戰(zhàn)車以及某些小型飛機(jī)上都用作動(dòng)力。然而柴油機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)力裝置（圖1）,不但零部件數(shù)量眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,而且系統(tǒng)需求的多樣性使其總體性能和運(yùn)動(dòng)關(guān)系復(fù)雜。不同柴油機(jī)總體設(shè)計(jì)是其設(shè)計(jì)過程中最初的也是最具有創(chuàng)造性的階段，在整個(gè)設(shè)計(jì)開發(fā)過程中占有重要的地位，總體設(shè)計(jì)的內(nèi)涵十分廣泛和深刻。采用傳統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方法,工作串行展開，即便是經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)人員對(duì)后續(xù)工作往往也缺乏足夠的預(yù)見性,通常需要多次反復(fù)修改才能完成。而基于并行工程（圖2柴油機(jī)分類）的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法提出了參數(shù)化的設(shè)計(jì)順序。柴油機(jī)總體設(shè)計(jì)人員在明確任務(wù)之后，經(jīng)過抽象化擬定功能結(jié)構(gòu)，根據(jù)系統(tǒng)總的功能及各子系統(tǒng)功能要求，利用大量的計(jì)算公式計(jì)算尋求適當(dāng)?shù)淖饔迷砑捌浣M合，獲得的工程數(shù)據(jù)，確定出基本的實(shí)現(xiàn)路徑。本文正是基于這種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行柴油機(jī)總體計(jì)算公式的整理歸納。首先根據(jù)系統(tǒng)及各零部件功能要求確定柴油機(jī)的總體結(jié)構(gòu)參數(shù)：柴油機(jī)型式、沖程數(shù)、冷卻方式、增壓方式、氣缸直徑、活塞行程、缸心距、氣缸排量、缸數(shù)、功率、轉(zhuǎn)速等，然后通過相應(yīng)的公式計(jì)算確定柴油機(jī)的動(dòng)力性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、強(qiáng)化指標(biāo)、緊1列活塞底泵掃氣列活塞底泵掃氣直列立式W22.柴油機(jī)計(jì)算指標(biāo)簡要關(guān)系柴油機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)值是氣缸直徑越大、缸數(shù)越多、轉(zhuǎn)速越快、活塞平均速度越大、發(fā)出功率越大越好；動(dòng)力性指標(biāo)值越大越好，動(dòng)力充沛，有勁；經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)燃油消耗率值越小越好，省油；強(qiáng)化指標(biāo)評(píng)價(jià)柴油機(jī)的強(qiáng)化程度，提高機(jī)械負(fù)荷（柴油機(jī)慣性力系數(shù)）和熱負(fù)荷（單位活塞面積功率）程度；緊湊性指標(biāo)如體積功率越大、比質(zhì)量越小，柴油機(jī)越緊湊、小巧；可靠性指標(biāo)和耐久性值越好，耐用不用修；運(yùn)轉(zhuǎn)性指標(biāo)如操縱使用方便，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)小，起動(dòng)迅速可靠、加速越短越好，噪音越低越好，排放越干凈越好；適應(yīng)性指標(biāo)如適應(yīng)油類、醇類、醚類和燃?xì)獾榷喾N燃料，適應(yīng)高原、風(fēng)沙泥濘等不同地理?xiàng)l件，適應(yīng)高溫、高寒等不同氣候；工藝性指標(biāo)如設(shè)計(jì)適于生產(chǎn)，便于維修。3.柴油機(jī)各類指標(biāo)計(jì)算公式和術(shù)語簡介詳細(xì)內(nèi)容見下表?？傮w設(shè)計(jì)計(jì)算公式整理表：pme=pmi?ηmpmi—平均指示壓力（Papme—平均有效壓力（PaWτ—沖程數(shù)；Q1—為得指示功Wi所消耗熱量；N—有效功率；eNi—指示功率。τ—沖程數(shù)；α=/ikW?h=（gkW?h）ηe=ηiηm3g/PS.h（g（g/循環(huán)）Q1—為得指示功Wi所消耗熱量；N—有效功率；eN—有效功率；ePτ—沖程系數(shù)；n—轉(zhuǎn)速（r/mineW負(fù)荷率L影響柴油機(jī)γ校正單位活塞面積功率ηm=0.92ηm=0.92-uiηi=3.6×106H?uiηe=ηi?ηmNeL=ppPC=Kemτ2eNn—柴油機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速；Hu—柴油機(jī)低熱值（＝44100kJ/kg）N—標(biāo)定工況下有效功率；eVh—單缸工作容積（LN—柴油機(jī)標(biāo)定功率（pseF—活塞面積（m2pVh—單缸工作容積（Lτ—沖程系數(shù)；％； f0N—柴油機(jī)標(biāo)定功率（pse3225NτpeD（m2/min2）D—?dú)飧字睆剑╩N—標(biāo)定工況下有效功率；eVh—單缸工作容積（Lτ—沖程系數(shù)；i—?dú)飧讛?shù)。ω—曲柄角速度；λ—曲柄半徑與連桿長度的比值；α—慣性力系數(shù)（m22sD—?dú)飧字睆剑╩ m SD—?dú)飧壮叽缫蛩?。D—?dú)飧字睆剑╩4eeτ—行程數(shù)；pe—平均有效壓力(MPa)；TKi—第i個(gè)故障的危害系數(shù)；適應(yīng)性系數(shù)或扭矩貯柴油機(jī)最大阻力矩起動(dòng)電機(jī)的起動(dòng)扭矩KnnMemax-M=M+M+M㎏·ms1fmaxifPfmax=1.94γ㎏/cm2f30tM=I..sf30t25nnMfmax——克服柴油機(jī)內(nèi)摩擦所需的最大Mi——克服空氣在汽缸中受壓縮而產(chǎn)生的Mf—柴油機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)加速到起動(dòng)轉(zhuǎn)速所I——換算到柴油機(jī)曲軸上運(yùn)動(dòng)機(jī)件的轉(zhuǎn)動(dòng)ns——柴油機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)速（柴油機(jī)為6增壓柴油機(jī)所需空氣STSTNST≥PSMs2=A+Bnγm㎏·mKQB=kTHFAΔt（kg/s）sηsηsηs=0.85~0.9。γ—機(jī)油的運(yùn)動(dòng)粘度。Ne—柴油機(jī)標(biāo)定總功率（kWΔt—增壓空氣和冷卻介質(zhì)間的溫差(K)。Ne—計(jì)算點(diǎn)功率（kWge—計(jì)算點(diǎn)燃油消耗率（kg(kW.h)7柴油機(jī)各主要指標(biāo)計(jì)算公式