
- •Расчет рабочего процесса двигателя
- •1 Тепловой расчет двигателя
- •1.1 Топливо
- •1.2 Параметры рабочего тела
- •1.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы
- •1.4 Процесс впуска
- •1.5 Процесс сжатия
- •1.6 Процесс сгорания
- •1.7 Процесс расширения и выпуска
- •1.8 Индикаторные параметры рабочего цикла
- •1.9 Эффективные показатели двигателя
- •1.10 Основные параметры цилиндра и двигателЯ
- •1.11 Построение индикаторной диаграммы
- •1.12 Тепловой баланс
- •1.13 Построение внешней скоростной характеристики
- •2. Кинематика кривошипно-шатунного механизма
- •3. Динамика кривошипно-шатунного механизма
- •3.1. Силы давления газов
- •3.2.Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма
- •3.3.Удельные и полные силы инерции
- •3.4. Удельные суммарные силы
- •3.5. Крутящие моменты
- •3.6. Силы, действующие на шатунную шейку коленчатого вала
1.10 Основные параметры цилиндра и двигателЯ
Литраж двигателя:
Рабочий объем одного цилиндра:
Диаметр цилиндра. Так как ход поршня предварительно был принят S=71 м, то
Окончательно принимаю D=86 мм и S=71 мм.
Остальные параметры и показатели двигателя определяю по окончательно принятым значениям D и S:
Площадь поршня:
Литраж двигателя:
Мощность двигателя:
Крутящий момент:
Часовой расход топлива:
n= 820; 3000; 5000; 6000 об/мин;
= 1,1057; 1,1338; 1,0327; 0,6311 МПа;
=
6,23; 23,36; 35,5;
26 кВт;
=
72,59; 74,4; 67,83;
41,4 Нм;
=
1,689; 5,409; 9,315;
8,17
.
Литровая мощность двигателя:
1.11 Построение индикаторной диаграммы
Индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя построена для номинального режима работы двигателя, т.е. при Ne = 35 кВт и n = 5000 мин–1, аналитическим методом.
Масштабы диаграммы: масштаб хода поршня MS = l мм в мм; масштаб давлений Mp = 0,05 МПа в мм.
Величины в приведённом масштабе, соответствующие рабочему объёму цилиндра и объёму камеры сгорания:
АВ
=
мм,
ОА =
мм
Максимальная высота диаграммы (точка z):
Ординаты характерных точек:
Pr /Mp= 2,302 мм;
Рс/Mp = 41,32 мм;
Pz/Mp = 165,42 мм.
Ра/Mp = 1,776 мм;
Рв/Mp = 9,4 мм.
Ро = 2 мм.
Построение политроп сжатия и расширения аналитическим методом:
а)
политропа сжатия
, отсюда
мм
где OB = OA + AB = 7,98 + 71 = 78,98 мм;
б)
политропа расширения
,
отсюда
мм
Результаты расчетов приведены в таблице 1.
Скругление индикаторной диаграммы осуществляется на основании следующих соображений и расчётов. Так как рассчитываемый двигатель достаточно быстроходный (n = 5000 мин–1), то фазы газораспределения необходимо устанавливать с учётом получения хорошей очистки цилиндра от отработавших газов и обеспечения дозарядки в пределах, принятых в расчёте. В связи с этим начало открытия впускного клапана (точка r') устанавливается за 18° до прихода поршня в в.м.т., а закрытие (точка а") – через 60° после прохода поршнем н.м.т.; начало открытия выпускного клапана (точка b′) принимается за 55° до прихода поршня в н.м.т., а закрытие (точка а') – через 25° после прохода поршнем в.м.т. Учитывая быстроходность двигателя, угол опережения зажигания θ принимается равным 35°, а продолжительность периода задержки воспламенения – ∆ϕ1 =5°. В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения зажигания определяют положение точек r′, a′, a′′, c′, f и b′ по формуле для перемещения поршня
AX
=
Где выбор величины λ производится при проведении динамического расчёта, а при построении индикаторной диаграммы предварительно принимается λ = 0,26.
Расчёты ординат точек r', a', a", c', f и b' сведены в таблицу 1.2.
Положение точки с′′ определяется из выражения:
Pc′′ = (1,15...1,25) Pc =1,20⋅2,066=2,4792 МПа;
Положение точки zд определяется из выражения:
Для
упрощения расчётов можно принять, что
максимальное давление сгорания
достигается через – 100
после в.м.т. Соединяя плавными кривыми
точки
и
далее с zd
и кривой
расширения
и линией выпуска
,
получим скруглённую действительную
индикаторную диаграмму
Таблица 1.1. Расчет политроп сжатия и расширения.
№ точек |
OX мм |
|
Политропа сжатия |
Политропа расширения |
|||||
|
мм |
МПа |
|
мм |
МПа |
||||
1 |
10 |
7,898 |
17,0652 |
30,3 |
1,52 (с) |
13,2677 |
124,7 |
6,24 (z) |
|
2 |
11 |
7,18 |
14,9723 |
26,6 |
1,33 |
11,7764 |
110,7 |
5,54 |
|
3 |
12 |
6,582 |
13,2875 |
23,6 |
1,18 |
10,5625 |
99,3 |
4,97 |
|
4 |
17 |
4,646 |
8,237 |
14,6 |
0,73 |
6,8315 |
64,2 |
3,21 |
|
5 |
22 |
3,59 |
5,7814 |
10,3 |
0,52 |
4,948 |
46,5 |
2,33 |
|
6 |
30 |
2,633 |
3,7774 |
6,7 |
0,34 |
3,3573 |
31,6 |
1,58 |
|
7 |
45 |
1,755 |
2,1644 |
3,8 |
0,20 |
2,0211 |
19 |
0,95 |
|
8 |
60 |
1,316 |
1,4579 |
2,6 |
0,13 |
1,4099 |
13,3 |
0,67 |
|
9 |
78,98 |
1,000 |
1 |
1,8 |
0,09 (а) |
1 |
9,4 (b) |
0,47 |
Таблица 1.2. Положение точек на индикаторной диаграмме.
Точки |
Положение точек |
φ0 |
|
Расстояние точек от ВМТ АХ, мм |
r′ |
18° до в.м.т |
18 |
0,0655 |
2,3 |
а′ |
25° после в.м.т. |
25 |
0,1223 |
4,3 |
а′′ |
60° после в.м.т |
120 |
1,6069 |
57,1 |
c′ |
35° до в.м.т. |
35 |
0,2313 |
8,2 |
f |
30° до в.м.т. |
30 |
0,1697 |
6,1 |
b′ |
55° до в.м.т. |
125 |
1,6667 |
59,2 |
Рисунок - 1.1. Индикаторная диаграмма.