книги из ГПНТБ / Теория двигателей внутреннего сгорания. Рабочие процессы учебник

Объем цилиндра в начале открытия продувочных окон рассчиты­ вается аналогично Vb:

При наличии надкритического и подкритического периодов ис­ течения за время предварения выпуска давление в цилиндре в момент открытия продувочных окон определится из следующего выражения

0,102рр

Коэффициент расхода, отнесенный как к периоду предварения выпуска, так и к периоду всего свободного выпуска, оценим ц— = 0,67, учитывая, что истечение происходит через два клапана

0,102-1,70

= 2,09 кгс/см2;

РкР= 1,83рр = 3,11 кгс/см2; рн< ркр.

Следовательно, предположение о наличии подкритического исте­ чения подтверждается, и выбор расчетной формулы сделан пра­ вильно.

Полученная величина давления лежит в рекомендуемых пре­ делах.

Определим время-сечение свободного выпуска

Кср2 = °-5б1+ 0’706- = 0,634 м3,

Коэффициент относительного перепада давлений в выпускных органах принимаем

Положение вертикали ПП1 определится величиной этой площади. Таким образом, на диаграмме площадь ВППХВ соот­ ветствует время-сечению свободного выпуска. Величина полу­ ченного время-сечения соответствует углу поворота 37° до н. м. т., т. е. 143° после в. м. т. Объем цилиндра, соответствующий дан­ ному углу,

Кп = 0,727 м3.

Относительное несовпадение с ранее назначенным объемом Уп

При большем несовпадении расчет Ас в необходимо повторить, приняв Vn равным среднему из назначенного и полученного зна­ чений.

Располагаемое время-сечение наполнения и продувки ПП2МВП из диаграммы равно

178

Полученные скорости являются характерными для двигателей этого типа.

При расчете продувки относительная высота продувочных окон была назначена несколько ниже, чем в тепловом расчете. Относительная разница в объемах в момент открытия окон

Влияние этой разницы на параметры теплового расчета в дан­ ном случае незначительно (в пределах точности самого метода). В противном случае необходимо корректировать тепловой расчет.

Расчет газообмена дизеля с противоположно движущимися поршнями и с цилиндрами, расположенными по сторонам равностороннего треугольника

Данные двигателя и назначаемые величины следующие

180

Для двигателя выбранного типа коленчатые валы могут быть взаимно смещены по фазе относительно друг друга на 20° (из принципа работы), причем один из валов должен вращаться в сто­ рону, противоположную двум другим.

Зависимость текущего объема цилиндра от угла поворота колен­ чатых валов для двигателя с противоположно движущимися порш­ нями проще получить графически (в особенности при различных кривошипно-шатунных механизмах выпускного и продувочного поршней).

На рис. 1.60 проделано такое построение. На эскизе цилиндра в определенном масштабе откладываются величины ходов проду­ вочного 2Rn и выпускного 2RBпоршней так, чтобы между внут­ ренними концами этих отрезков осталось расстояние

,_ 2/?п 2RB

в том же масштабе. Если sr не известно, это расстояние можно назначить произвольно.

На эскизе цилиндра отмечают также пояса окон. Далее строят бицентровые диаграммы Брикса для продувочного и выпускного поршней. Поправки Брикса, равные

°и°п = 2ДГ и ОвО'в 2и

необходимо откладывать от центра в сторону н. м. т. соответ­ ствующего кривошипно-шатунного механизма в масштабе чер­ тежа. Для построения графиков перемещений на чертеж нано­ сятся шкалы углов. Шкала угловых перемещений продувочного поршня сдвигается относительно выпускного вправо на величину угла смещения валов. Бицентровые диаграммы делятся на сек­ торы радиусами, исходящими из точек Oh и Ов через равные угловые интервалы. Точки графиков перемещений поршней полу­ чают на пересечении горизонталей, проходящих через концы радиусов, и вертикалей шкал углов. Пересечения горизонталей, проходящих через кромки окон, обращенные к камере сгорания, с графиками перемещения поршней определяют собой фазы газо­ распределения.

181

Сжатие начинается после закрытия органов газораспреде­ ления. Этому отвечает взаимное расположение поршней sa (рис. 1.60). Минимальному объему между днищами поршней, приведенными к плоским, соответствует минимальное расстояние по вертикали между графиками перемещений sc. Для случая

Рис. 1.60. Диаграмма перемещений поршней

одинаковых кривошипно-шатунных механизмов у выпускного и продувочного поршней момент наибольшего сближения будет соответствовать середине углового интервала между их в. м.

При составлении данного примера диаграмма перемещений была выполнена в масштабе 1 : 2 по вертикальной оси (действи­ тельные перемещения поршней 5 были уменьшены на диаграмме вдвое) х. Таким образом, масштаб диаграммы перемещений по вертикали равен

где s — величина отрезка на чертеже.

При пострдении графиков перемещений описанным выше спо­ собом действительная степень сжатия сразу не реализуется.

1 В книге на рис. 1.60 выполненная диаграмма перемещений линейно умень­ шена в 2,5 раза.

182

Для того чтобы достичь ее, необходимо в общем случае раздвинуть или сдвинуть по вертикали коленчатые валы (т. е. графики пере­ мещений в принятом масштабе) х. Будем считать поправку алге­ браической величиной. Так как

Если поправка As положительна, графики перемещений нужно мысленно раздвинуть на соответствующее расстояние, если отри­ цательна — сдвинуть. В дальнейшем при использовании диа­ граммы перемещений необходимо учитывать величину этой по­ правки.

Для данного двигателя

На диаграмме это составляет 21 9 = 10,95 мм.

Поправки Ф. А. Брикса, одинаковые для выпускного и продувоч­ ного поршней,

закрытие до в. м. т. — 111°.

Продувочные окна: открытие после в. м. т. — 143°; закрытие до в. м. т. — 102°.

Далее осуществляем построение диаграммы проходных сечений продувочных и выпускных окон

1. Прямоугольные продувочные окна расположены по всей окружности втулки тангенциально с а = 14° (рис. 1.61). Угол между направлением окон и осью цилиндра р = 90°. Количество окон— 14; суммарная ширина продувочных окон Ь„ = 0,630яD.

1 Определение и использование поправки As — в изложении доц. канд.- техн. наук В. М. Петрова.

183

Суммарная ширина окон по сечениям, перпендикулярным осям каналов окон,

bn cos а = 0,630я13,0 •0,970 = 24,96 см.

Ширина одного окна перпендикулярна оси канала

17,8 мм.

14 ’

продувочных окон

Проходные сечения рассчитываем по формуле (табл. 1.25)

/п — hnxbncos а •sin Р;

hnX— переменная высота продувочных окон, открываемых порш­ нем, может быть получена из диаграммы перемещений с учетом масштаба или аналитически с помощью таблиц кинематических функций.

2. Семь прямоугольных выпускных окон расположены на части окружности и выходят на одну сторону (это позволяет не применять выпускные коробки и сократить длину двигателя).

муле

/в = 17,88/iBJe sin р,

где hBX— переменная высота выпускных окон; р = 90°, sin р = 1.

184

Т а б л и ц а 1.25. Изменение / п по углу поворота коленчатого вала относительно в. м. т. выпускного поршня

Строим зависимость / в (табл. 1.26) и /п от угла поворота колен­ чатого вала (рис. 1.62)4. Масштабы:

/лф = 10 град/см; nif = 5 см2/см = 5-10~4 м2/см;

щадь ВННгВ) получаем из диаграммы время-сечения (рис. 1.62)

Л0р = 0,476-10-6-21,4 = 10,2-10-6 м2-с.

1 В книге чертеж диаграммы линейно уменьшен в 2,5 раза.

185

Объем V cpi равен

J V f V ^ = 3,41 + 4,4_7_ = з 94 л = з 9 4 . 10-8 мз_

Ср 1

Коэффициент расхода, отнесенный как к периоду предварения выпуска, так и к периоду всего свободного выпуска, считаем равным (х = 0,65.

Рис. 1.62. Диаграмма изменения проходных сече­ ний выпускных и продувочных окон

При наличии надкритического и подкритического периодов истечения имеем:

0, 102- 2,21

/ 0,65 V 1130 10,2-10~6 + 0,59 + 0,102 In V 3,94-10“3

= 2,87 кгс/см2;

ркр = 1,83рр = 1,83-2,21 = 4,05 кгс/см2;

Рн<СРкр. следовательно, имеется надкритический и подкрити­ ческий периоды предварения выпуска.

. Определим величину Ks

^ (2ЯЦ+ 2/?„) = ^ - 2 (18,5 + 18,5) = 4911 см3 = 4,911 л,

186