2.5 Выводы по разделу

Из исследования можно сделать следующие выводы:

Увеличение степени сжатия при неизменных эффективной мощности двигателя и максимальном давлении цикла влечёт за собой (См. Рис. 2.4):

1. Уменьшение степени повышения давления с 1,471 до 1,093;

2. Повышение степени предварительного расширения с 1,452 до 1,769;

3. Уменьшение Температуры в конце расширения газов в цилиндре с 1033 К до 1004 К;

4. Уменьшение расхода топлива g_e c 0.188 г/кВт ч до 0,180 г/кВт ч.

В качестве доказательства рассмотрим рисунок 2.4.

Рисунок 2.4 – Влияние степени сжатия на термический КПД цикла с подводом теплоты при постоянном объёме.

На графике отслеживается изменение положения точки и c - соответствующие повышению максимальной температуры цикла и температуре заряда . Точка b - соответствует температуре в конце расширения газов в цилиндре - уменьшается. Также увеличивается максимальное давление цикла , так как чем ближе изобара к температуре тем она больше.

Сравнив отведённую теплоту, увидим, что . при , последнее неравенство доказывает, что термический кпд возрастает , поскольку , следовательно расход топлива . Уменьшается.

3 Силовой анализ кривошипно-шатунного механизма двигателя

3.1 Цель силового анализа двигателя

Цель силового анализа кривошипно-шатунного механизма (КШМ) состоит в определении сил, действующих в элементах механизма, для последующего расчета их прочности, оценки удельных нагрузок на подшипники и степени неравномерности вращения коленчатого вала.

3.2 Методика расчета

Методика расчета подробно изложена в конспекте лекций по дисциплине и в учебнике [4]. Методика реализована в компьютерной программе КРУИС [5].

Исходным материалом расчета являются параметры индикаторной диаграммы (ИД), постоянная КШМ, фазы газораспределения и некоторые общие характеристики двигателя (коэффициент тактности; число цилиндров в двигателе; число цилиндров, работающих на одну шейку коленчатого вала, порядок работы цилиндров, угол развала цилиндров в V-образном двигателе и др.).

В результате расчета динамики программа выдает четыре таблицы, из которых в данном проекте используются только таблицы 1 и 3. Указанные таблицы представлены в ПРИЛОЖЕНИИ В. В них для каждого углового положения КШМ (в ºп.к.в.) с шагом, заданным в исходных данных, указаны силы, отнесенные к площади поршня (поэтому размерность «сил» – МПа) и действующие на элементы КШМ, включая коленчатый вал.

Первая таблица «Усилия в деталях КШМ» содержит следующие столбцы:

0 – текущее положение КШМ, ºп.к.в.;

1 – давление газов на поршень , МПа;

2 – избыточное давление газов на поршень (для Ч-ДВС: ), МПа;

3 – движущая сила , МПа;

4 – нормальная сила (или ), МПа;

5 – сила, действующая по оси шатуна , МПа;

6 – «вертикальная» сила, действующая на поршневой палец, МПа;

7 – полное давление в поршневом (головном) подшипнике, МПа;

8 – радиальная составляющая на шатунной шейке, МПа;

9 – тангенциальная составляющая на шатунной шейке, , МПа;

10 – полное давление в шатунном подшипнике, МПа;

11 – текущее положение КШМ (дублирование столбца «0»), ºп.к.в.

В третьей таблице «Усилия в коренных шейках коленчатого вала» для каждого расчетного углового положения кривошипа первого цилиндра указаны значения «набегающей» тангенциальной силы, скручивающей коренные шейки коленчатого вала, принадлежащие различным цилиндрам многоцилиндрового двигателя. Номер столбца таблицы означает номер цилиндра, которому соответствует коренная шейка коленчатого вала. Таким образом, в крайнем правом столбце результатов вычислений даны значения суммарной тангенциальной силы , МПа, скручивающей последнюю коренную шейку (действующей на выходном фланце двигателя и определяющей его крутящий момент).

С использованием диаграммы и эмпирической зависимости для момента инерции КШМ может быть рассчитана степень неравномерности вращения коленчатого вала.