3.3. Індикаторна питома витрата палива
Витрату палива на виконання одиниці індикаторної роботи називають індикаторною питомою витратою палива і обчислюють за формулою:
,
г/(кВт∙год)
(3.5)
г/(кВт∙год)
Обчислені індикаторні показники характеризують досконалість робочого циклу двигуна, але не враховують витрат енергії на подолання тертя у механізмах двигуна, на виконання допоміжних (насосних) ходів впуску і випуску. Усі ці витрати враховуються при визначенні ефективних показників.
Ефективні показники
3.4. Величина втрат на тертя
У двигуні величина втрат на тертя залежить від багатьох факторів: типу та призначення двигуна, числа та розташування циліндрів, типу систем мащення та охолодження та ін. З них найбільш впливовим фактором є швидкість руху деталей і механізмів, яка однозначно залежить від частоти обертання колінчастого валу двигуна. Для двигунів різних типів одержано досить багато емпіричних залежностей втрат енергії на тертя від частоти обертання колінчастого валу або від середньої швидкості поршня, які між собою однозначно зв'язані. Для курсового проектування будемо користуватися двома з відомих залежностей:
для дизелів:
Pм = 0,105 + 0,0120·Wпср, МПа, (3.6)
Pм = 0,105 + 0,0120·7,2 = 0,191 МПа,
де Рм – величина механічних втрат, віднесена до площі поршня;
Wпср – середня швидкість поршня у м/с, визначається через частоту обертання колінчастого валу n (в об/хв) і хід поршня Sп (у м) (Wпср=8,000 м/с)
3.5. Середній ефективний тиск
Ефективну роботу, яку можна одержати і зняти з колінчастого валу двигуна за один цикл, віднесену до робочого об'єму циліндра, називають середнім ефективним тиском Ре. Його визначають як:
Ре = Рі – Рм, МПа. (3.7)
Ре = 0,89 – 0,191 = 0,698 МПа
3.6. Механічний ККД
Відношення втрат роботи на тертя до індикаторної роботи становить механічний ККД двигуна ηм:
ηм = Ре/Рі (3.8)
ηм = 0,698/0,890 = 0,785
Відомо, що механічний ККД сучасних автотракторних двигунів знаходиться у межах:
ηм = 0,7...0,9 – для карбюраторних двигунів,
3.7. Ефективний ККД
Ефективним ККД називають відношення ефективної роботи, виконаної двигуном, до кількості теплової енергії, яка повинна виділитися при умові повного згоряння палива, поданого в циліндр за один цикл. Ефективний ККД може бути знайдений як:
ηе = ηі · ηм (3.9)
ηе = 0,474 · 0,785 = 0,372
Дизельні двигуни мають ηе = 0,31...0,42.
3.8. Ефективна питома витрата палива
Витрату палива на виконання одиниці ефективної роботи називають ефективною питомою витратою палива. ЇЇ обчислюють за формулою:
,
г/(кВт·год)
(3.10)
г/(кВт·год)
Визначення Розмірів двигуна
3.9. На основі проведених розрахунків визначають розміри проектованого двигуна, необхідні для забезпечення заданої ефективної потужності Nе. Обчислення проводять у такому порядку.
3.9.1.
Необхідний літраж двигуна
:
,
л (дм3)
(3.11)
,
л (дм3)
де Nе – потужність двигуна згідно з завданням, кВт;
τ – коефіцієнт тактності (2 або 4);
Ре – середній ефективний тиск, МПа;
n – частота обертання колінчастого валу, об/хв.
3.9.2.
Необхідний робочий об'єм циліндра
:
= /і, л (дм3), (3.12)
= 4,057/4 = 1,014 (дм3),
де і – число циліндрів проектованого двигуна.
3.9.3. Розрахунковий діаметр циліндра:
Dр
=
,
мм (3.13)
Dр
=
,
мм
де S/D = ρ – відношення ходу поршня до діаметра циліндра – геометричне співвідношення КШМ двигуна, приймається по прототипу.
3.9.4. Розрахунковий хід поршня Sр:
Sр = (S/D)·Dp, мм (3.14)
Sр =104,157 ·1,143 = 119,04 мм
Розрахункові значення діаметра циліндра Dр та ходу поршня Sр слід округлити до найближчого значення конструктивного ряду чисел, як правило – в більшу сторону. Діаметр циліндра прийнято вибирати кратним 5. Зважаючи на те, що хід поршня S дорівнює двом радіусам кривошипа, його величину бажано вибирати парним числом. Прийняті конструктивні значення діаметра D та ходу поршня S повинні відповідати їх значенням на майбутньому кресленні двигуна. Наприклад некоректно буде у кресленні ставити D = 121,273 та S = 132,158 мм. В цьому випадку слід прийняти D = 125 і S = 134 мм.
Після прийняття конструктивних розмірів D та S у мм призначають дійсні розміри на кресленнях та визначають показники проектованого двигуна