МУ по курсачу ДВС

Величину n2 можно определить (если она не задана) по эмпирической формуле профессора В.А. Петрова.

Температура в конце расширения Тe [К]:

где kr– коэффициент, зависящий от сопротивления выпускного тракта (для двигателей без наддува kr=(1,05…1,25); для двигателей с надду-

вом kr=(0,75…0,98)).

3 ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ

ДВИГАТЕЛЯ

3.1 Построение индикаторной диаграммы

Для построения индикаторной диаграммы (см. рисунок 3.1) рекомендуются следующие наиболее удобные масштабы:

-для давления: 1мм= (25…35) кПа;

-для объема: 10мм=Vс – для дизеля;

20мм=Vс – для ДсИЗ

На диаграмме проводится линия атмосферного давления и отмечаются по результатам теплового расчета характерные точки процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения и выхлопа (рарc, рz, ре и рr).

Необходимые для построения политроп сжатия и расширения пятьшесть точек вычисляются по уравнению:

n1

- для сжатия: p х pа Vа , (3.1)

Vi

гдеVi- промежуточное значение рабочего объема;

11

Эти политропы могут строиться и графически.

На индикаторной диаграмме должны быть указаны: название диаграммы, линия атмосферного давления, масштабы и градуировки осей, обозначения характерных точек, шкалы осей.

3.2 Определение индикаторных показателей работы двигателя

Теоретическое значение среднего индикаторного давления рi определяется графически и аналитически.

Графически теоретическое среднее индикаторное давление рiгр [кПа] определяется по формуле:

где F – площадь индикаторной диаграммы, мм2; l=Vh – длина диаграммы по оси абсцисс, мм;

- масштаб давления, кПа/мм.

Для аналитического определения теоретического среднего индикаторного давления рi/ [кПа] используются формулы:

определяется с учетом закруглений диаграммы и затрат на насосные (вспомогательные) хода поршня:

где φ – коэффициент закруглений диаграммы (учитывает снижение площади диаграммы из-за закруглений в точках а z0, z, е, r),

=0,92…0,95;

p=pr-pa, кПа.

В пояснительной записке вкратце раскрывается физический смысл величины рi.

Величины среднего индикаторного давления, вычисленные аналитически и графически, не должен отличаться более чем на 3…5%

12

Индикаторный коэффициент полезного действия определяется по формуле:

Раскрывается физический смысл величин ηi и gi. Полученные значения pi, ηi и gi сравниваются с достигнутыми наилучшими их значениями.

3.3 Определение эффективных показателей работы двигателя

Среднее эффективное давление pе в кПа определяется по формуле:

где σ - коэффициент при определении механических потерь, прини-

маемый 0,11…0,15;

Сm- средняя скорость поршня, м/с.

Средняя скорость поршня вычисляется, ориентируясь на предварительно определенное значение хода поршня:

Эффективный удельный расход топлива в г/кВтч определяется по выражению:

ge gi . (3.15)

м

14

-показатель политропы расширения- n2

-политропа сжатия компрессора- nк (для дизеля с наддувом)

Если Ваш расчет произведен правильно, программа продолжит свою работу и проведет расчет, в противном случаи Вам необходимо проверить правильность расчета или провести повторный расчет выбрав иные значения коэффициентов.

Далее необходимо указать параметр для анализа и последовательно ввести заданные значения этого параметра. По результатам полученных данных следует построить графики, показывающие влияние заданного параметра на технико-экономические показатели работы двигателя, проанализировать эти графики (объяснить почему именно так влияет заданный параметр).

5 УТОЧНЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СТЕПЕНИ ФОРСИРОВАННОСТИ ДВИГАТЕЛЯ

Основные размеры двигателя определяются на основе потребной мощности двигателя с учетом коэффициента короткоходности k и отношения =r/l.

Принятые значения k и обосновываются.

Уточненное по результатам теплового расчета значение рабочего

где ω – угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя. Уточненное значение диаметра цилиндра D [м]:

16

Для дальнейших расчетов используются только эти уточненные значения D, S, R и l.

Комплексные показатели степени форсированности двигателя: -удельная литровая мощность двигателя Nл [кВт/л]:

6 ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДВИГАТЕЛЯ

Тепловой баланс характеризует распределение теплоты, выделившейся при сгорании топлива, введенного в цилиндр двигателя, на полезно используемую работу, теплоту уносимую с охлаждающей жидкостью и с выхлопными газами, а также неучтенные потери. Определять их удобно в %.

Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом Q [кДж/ч]:

17

где Ср – удельная массовая средняя теплоемкость отработавших газов при постоянном давлении, Ср=1,04 кДж/(кг К);

Gв и GT - массы поступивших в цилиндр воздуха и топлива, кг/ч,

Потеря теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива (для ДсИЗ при 1) Qн.с [кДж/ч]:

Неучтенные потери Qн.у[кДж/ч]:

С использованием полученных данных строится график теплового баланса двигателя.

7 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА

Для заданного в варианте положения коленчатого вала (угла ) приводится в определенном масштабе схема сил, действующих на КШМ – суммарной, нормальной, направленных по шатуну и кривошипу и тангенциальной. Для этого же положения кривошипа определяются крутящий и опрокидывающий моменты, сравниваются их величины и дается объяснение результатам сравнения.

18

7.1 Построение полукруга Брикса и графика инерционных усилий

Полукруг Брикса строится следующим образом.

Ниже индикаторной диаграммы проводится полуокружность радиусом r=Vh/2. По горизонтали от центра полукруга т.О откладывается

(рисунок 3.1). От точки О1 проводится луч О1К под углом (для которого требуется определить положение поршня) до пересечения с полуокружностью. Вертикаль через точку К (пересечения луча О1К с полуокружностью) и определяет положение поршня для рассматриваемого угла (отрезок V – ход поршня).

Удельная масса поступательно движущихся деталей КШМ в г/см2:

Для приближенных расчетов значения mn и mш можно принимать по таблице 7.1.

Параметры, необходимые для построения графика инерционных

где r- радиус полукруга Брикса, м.

После определения величин А, В, и С в таком же масштабе, как и давления газов, откладываются А – в ВМТ, В – в НМТ и С – в пересечении прямой, соединяющей точки А и В с нулевой линией (см. рису-

нок 3.1).

Затем используя точки А, В и С строится парабола, точка С соединяется с точками А и В, стороны АС и ВС полученного АВС делятся

19

на одинаковое число отрезков, одноименные (с одинаковыми цифрами) точки соединяются между собой и к полученным линиям проводится огибающая кривая. Она и будет представлять график инерционных усилий возвратно-поступательно движущихся деталей КШМ.

7.2 Построение графика тангенциальных сил

Используя индикаторную диаграмму, график инерционных сил и полукруг Брикса находится действующая на поршень суммарная сила рд в кПа (через каждый 15 град угла поворота кривошипа коленчатого вала) по выражению:

где pr - давление газов в надпоршневом пространстве, кПа;

pj- инерционное усилие при рассматриваемом положении кривошипа коленчатого вала, кПа.

Знаки усилий (Рг -Po) и Рj определяют по условию – если усилия препятствуют движению поршня, то минус, если направлены в сторону движения поршня - плюс.

Результаты расчета для удобства заносятся в таблицу 7.2. Таблица 7.2 Результаты вычислений.

Величину силы Т нужно определить, используя схему КШМ (рисунок 3.1). Для этого на продолжении радиуса кривошипа ОД откладывают отрезок ДЕ, равный (в принятом масштабе) силе рд.

Перпендикуляр, проведенный из точки Е на ось цилиндра двигателя до пересечения с направлением шатуна - отрезок ЕF и представляет силу Т.

Для многоцилиндрового двигателя строится суммарная диаграмма тангенциальных сил с учетом расположения колен вала двигателя. Так, для четырехтактного двухцилиндрового двигателя с расположением

20