Раздел 2

ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ

1. Построение развернутой индикаторной диаграммы

Силы давления газов, действующие на площадь поршня, для упрощения динамического расчета заменяются одной силой, направленной по оси цилиндра и приложенной к оси поршневого пальца. Её определяют для каждого момента времени (угла ) по индикаторной диаграмме.

Так как построение индикаторной диаграммы ранее рекомендовалось по методу проф. Ф.А. Брикса (с помощью вспомогательной полуокружности с поправкой Брикса r/2), для расчета сил давления газов, используются значения давлений газов из таблиц #4 и #5 и давления газов в характерных точках.

Развернутая диаграмма строится рядом с индикаторной диаграммой на продолжении оси абсцисс (рис. 8).

Рис. 8 – Диаграмма суммарных сил P = P_Г+ P_j =f()

Сила давления газов на поршень, кН

P_Г= (p_х- p₀)F_n10³,

где р_х – значение давления газов при соответствующем значении угла поворота кривошипа , МПа, р₀ – атмосферное давление, МПа, F_п – площадь поршня, м²

Данные расчетов заносятся в сводную таблицу расчетно-пояснительной записки, которая размещается в конце расчета.

На оси абсцисс откладываются значения угла поворота  в масштабе _= 3/мм (т.е. в 10 мм шкалы - 30 угла поворота).

Масштаб сил, выбирается таким образом, чтобы высота диаграммы была в тех же пределах, что и индикаторная диаграмма. На шкале сил значению 10 кН должно соответствовать целое число (в мм) отрезка оси ординат.

Максимальная сила давления газов при  = 370…375. Значение давления в этой точке нужно определить по индикаторной диаграмме графически.

Пример: для дизельного двигателя максимальное давление при  = 375 равно p_z. Допустим p_z = 6,5 МПа, диаметр цилиндра D = 120 мм = 0,120 м.

F_n= D²/4 = 3,140,12²/4 = 0,01131 м²

= (6,5 - 0,1)  0,0113110³= 72,382 кН

Удобно принять масштаб сил _c= 0,333 кН/мм, т.е. отрезок шкалы в 30 мм будет соответствовать 10 кН.

Максимальная высота диаграммы:

72,382=217 мм, или так как , то у_max= 30 .

Для определения ординат остальных точек нужно умножать значения сил в кН на целое число (в данном случае 1/_с= 30). Это проще, чем производить деление на дробь.

2. Расчет сил инерции и построение диаграммы сил инерции

Предварительно нужно определить массы поршня и шатуна. Если в расчетах получен стандартный диаметр цилиндра, то по справочникам можно найти необходимые массы для прототипа рассчитываемого двигателя.

Если прототип известен, но диаметр цилиндра отличается от стандартного, расчетная масса поршня и шатуна определяется в зависимости от фактической площади поршня.