3.2.2. Пояснения к построению графиков динамического расчета

Графики строятся по данным табл. 3 и выполняются на листе миллиметровки формата А1. Общее размещение графиков приведено на рис. 2, где представлены следующие диаграммы:

1. свернутая индикаторная диаграмма;

2. развернутые диаграммы сил, действующих на поршень:

– от избыточного давления газов ;

– от сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс ;

– от суммарного усилия ;

3. развернутая диаграмма тангенциальной силы, действующей на коленчатый вал двигателя от одного цилиндра и от всех цилиндров ;

4. векторная диаграмма усилий, действующих на шатунную шейку;

5. развернутая диаграмма полной силы, действующей на шатунную шейку.

Построение большинства графиков трудностей не представляет и проводится путем откладывания в выбранных масштабах значений величин, взятых из табл. 3 для соответствующих углов . Полученные точки соединяются плавными лекальными кривыми.

Несколько сложнее построение графика тангенциальной силы, действующей на коленчатый вал от всех цилиндров . Этот график строится на графике тангенциальной силы, действующей на коленчатый вал от одного цилиндра .

Вид графика суммарного тангенциального усилия зависит от числа цилиндров и равномерности чередования вспышек в цилиндрах.

При равномерном чередовании вспышек (рядные 4- и 6-цилиндровые двигатели, V-образный 8-цилиндровый двигатель) столбец 10 табл. 3 разбивается на равные интервалы по числу цилиндров. Для 4-тактного двигателя величина этого интервала равна , где i – число цилиндров двигателя.

Значения силы интервалов последовательно заносятся в соответствующие таблицы (табл. 4 или 5). Строки полученных таблиц алгебраически складываются, а сумма заносится в последний столбик этих таблиц. По значениям строится график суммарного тангенциального усилия в пределах первого интервала. В других интервалах эта кривая будет повторяться, поэтому ее дальнейшее построение не проводится.

При неравномерном чередовании вспышек, которое наблюдается, например, в V-образном 6-цилиндровом двигателе с углом развала 90^о и расположением кривошипов коленчатого вала под углом 120^о (ЯМЗ-236) методика расчета суммарного тангенциального усилия несколько иная.

Зная угловые интервалы и между вспышками (у ЯМЗ-236 , ), определяем период повторения кривой суммарного тангенциального усилия (90^о+150^о=240^о).

Расчет производится с помощью табл. 6. В эту таблицу заносятся значения тангенциальной силы из столбца 10 табл. 3. В столбце табл. 6 размещают значения силы в интервале от 0^о до 240^о, в столбце значение силы смещают на 90^о, в столбце смещение производится на 150^о по отношению к столбцу и т.д. Суммарную силу определяют путем построчного алгебраического сложения .

Построение кривой проводится так же, как и при равномерном чередовании вспышек.

3.2.3 Определение среднего значения общего тангенциального усилия от всех цилиндров за цикл

Таблица 4

Расчет суммарного тангенциального усилия для 4-тактного

4-цилиндрового рядного двигателя

	Т1	Т2	Т3	Т4	Т
0о	Т0	Т180	Т360	Т540
15о	Т15	Т195	Т375	Т555
…	…	…	…	…
…	…	…	…	…
…	…	…	…	…
180о	Т180	Т360	Т540	Т720

Таблица 5

Расчет суммарного тангенциального усилия для 4-тактного

8-цилиндрового V-образного двигателя с углом развала 90^о

	Т1	Т2	Т3	Т4	Т5	Т6	Т7	Т8	Т
0о	Т0	Т90	Т180	Т270	Т360	Т450	Т540	Т630
15о	Т15	Т105	Т195	Т285	Т375	Т465	Т555	Т645
…	…	…	…	…	…	…	…	…
…	…	…	…	…	…	…	…	…
…	…	…	…	…	…	…	…	…
90о	Т90	Т180	Т270	Т360	Т450	Т540	Т630	Т720

Таблица 6

Расчет суммарного тангенциального усилия для 4-тактного

6-цилиндрового V-образного двигателя с углом развала 90^о

	Т1	Т2	Т3	Т4	Т5	Т6	Т
0о	Т0	Т90	Т240	Т330	Т480	Т570
15о	Т15	Т105	Т255	Т345	Т495	Т585
…
…
…
240о	Т240	Т330	Т480	Т570	Т720	Т90

Значение средней величины суммарного тангенциального усилия от всех цилиндров находится путем определения площади между кривой , крайними ее ординатами и осью абсцисс (площадь , мм², на рис. 2). Если часть площади будет расположена ниже оси абсцисс, то значение площади этого участка следует считать отрицательным.

Среднее тангенциальное усилие, МПа, определится следующим

образом:

,

где – длина участка графика , мм;

– масштаб усилия , .

Средний индикаторный крутящий момент на валу двигателя от всех цилиндров может быть найден по формуле, Нм:

,

где – радиус кривошипа, м;

– площадь днища поршня, м².

Полученное таким образом значение необходимо сопоставить с расчетным значением этого момента, которое для двигателя внутреннего сгорания находится следующим образом, Нм:

,

где – среднее индикаторное давление, МПа;

– рабочий объем двигателя, л;

– число тактов рабочего процесса двигателя.

Расхождение в значениях и не должно превышать 5%.