2.9 Эффективные показатели двигателя

Средняя скорость поршня W_п.ср= 8,4 м/с.

Среднее давление механических потерь:

p_м=a+bW_п.ср.= 0,105+0,012·8,4= 0,205 МПа (33)

Среднее эффективное давление:

p_e= p_i-p_м= 1,216 - 0,205 = 1,011 МПа (34)

Механический КПД:

η_м=p_e/p_i= 1,011/1,216= 0,83 (35)

Эффективный КПД;

η_e=η_i·η_м= 0,609·0,83= 0,505 (36)

Эффективный удельный расход топлива:

(37)

2.10 Основные размеры цилиндра и удельные параметры двигателя

Литраж двигателя:

V_л= (30·τ_дв.·N_e)/(p_e·n)= (30·4·62,6)/(1,011·2200)= 3,37 л (38)

Рабочий объем цилиндра:

V_h= V_л/ i= 3,37/ 4= 0,844 л (39)

Принимаем ход и диаметр поршня с прототипа двигатель Д-240:

ход поршня S= 125мм;

диаметр поршня D= 110мм.

Задаёмся ρ=S/D=1,15, тогда диаметр цилиндра

, (40)

принимаем 100 мм

Площадь поршня:

F_п= π·D²/4= 3,14·10²/4= 78,5 см² (41)

Средняя скорость поршня:

W_п.ср.= S∙n/(3·10⁴) =113·2200/(3·10⁴)= 8,28 м/с (42)

Проверим правильность ранее принятой скорости поршня:

(допустимое значение Δ= 5 %) (43)

Эффективный крутящий момент:

М_e= 9550N_e/ n_н= 9550·62,6/ 2200=271,74 Н·м (44)

Часовой расход топлива:

G_т= N_e·g_e= 62,6·243 · 10³ = 15,2 кг/ч (45)

Литровая мощность:

N_л= N_e/V_л= 62,6 / 3,37= 18,57 кВт/ч (46)

Удельная поршневая мощность:

N_п= N_e·4/(i·π·D²)= 62,6·4/(4·3,14·1²)= 19,93 кВт/дм² (47)

Если принять массу сухого (не заправленного) по прототипу Д – 240 G_сух.= 430 кг, то:

g_л= G_сух./ (V_h·i)=430/(0,844·4)=127,36 кг/л (48)

и удельная масса:

g_N= G_сух./ N_eн=430/62,6= 6,86 кг/кВт (49)

3 Построение индикаторной диаграммы проектируемого двигателя

Расчет проводим аналитическим методом, используя технические данные дизеля: N_e = 85/(62,6) л.с./(кВт); степень сжатия ε = 17; число оборотов п_н =2200 об/мин.; и полученные в результате теплового расчета значения: давлений в характерных точках диаграммы: р_а = 0,0892 МПа; р_r = 0,115 МПа; р_с = 4,26 р_r МПа; р_z = 7,88 МПа; р_b = 0,41 МПа; значения показателей политроп сжатия и расширения: п₁ = 1,365 и п₂ = 1,18; степени предварительного расширения ρ = 1,13; степени последующего расширения δ = 12,14; среднего индикаторного давления цикла для нескругленной индикаторной диаграммы р_t ⁼ 1,28 мПа.

Выберем масштабные коэффициенты:

масштаб объема μV= 0,0103 л/мм;

масштаб давления μР = 0,06 МПа/мм;

Определим условный размер камеры сгорания:

S_c = S/(ε-1)= 113 / (17-1) = 7,06 мм (50)

Определим точку конца сгорания топлива z:

S_z = S_c· р = 7,06 · 1,13 = 7,97мм (51)

Ординаты характерных точек:

(52)

(53)

(54)

(55)

(56)

(57)

Принимаем значение постоянной кривошипно-шатунного механизма по прототипу:

(58)

Рассчитываем путь поршня при следующих углах поворота коленчатого вала: а = 30; 60; 90; 120; 150° по формуле:

(59)

Определяем текущее значение политропы сжатия Р_хс в зависимости от угла поворота коленчатого вала а:

(60)

Определяем текущее значение политропы расширения Р_хь в зависимости от угла поворота коленчатого вала а:

(61)

Рисунок 1 Индикаторная диаграмма.