книги из ГПНТБ / Теория поршневых двигателей внутреннего сгорания Метод. пособие

- 0 -

т ) / ‘ - ( ' - t ) ’ ] “

где A '— выражение,

стоящее в квадратных скобках.

Для облегчения расчетов можно рекомендовать пользоваться ниже­

приводимой таблицей

24, дающей

значение

А' — -Ц— в

зависимости

Р

Таблица 24

Значение величины А'

в зависимости от

hx

•—

Р

hx

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

БО

Р

А '—— 0,00

0,06

0,16

0,29

0,45

0,61

0,79

0,98

1,17

1,37

1,57

А

- р*

Построение диаграммы

«время — сечение»

для круглых

окон

в данном примере (рис.

90) производится

следующим

путем

(рис. 91).

ваются: вверх от

оси абсцисс — сечения окон — /, вниз по оси

абсцисс ■— перемещения поршня — s.

Затем слева

от начала координат О берут на продолжении

мы координат f — h, при этом ось h (стрелок открытия окон) нап­

равляют вниз

от начала 0\

под

углом (90° — 6 °) к оси

ординат

системы / — а ,

а ось /

(площади сегментов) направляют

перпен­

дикулярно к

оси h

(влево

от

начала Оi). Параллельно оси

должением оси Oif определит верхнюю

точку ав верхнего окна,

ориентируясь

на которую

вычерчивают,

в некотором

масштабе,

окружности

обоих окон

(верхнего и нижнего), располагая их

* В

нашем примере (рис. 91)

точки О и Ох совмещены, что

можно делать

с целью

сокращения чертежа.

После этого строим кривые

сечений открытия окна — кривые пло­

щадей сегментов, в функции

от их стрелок / = срх (/г),

пользуясь

таблицей 24; это будут: кривая

ОхАв — для верхнего окна

и кривая

мента со

стрелкой hx

изобразится ординатой х х ', . т.

е.

х х '= % ,

а

площадь

полного открытия окна

(h = aBbB),

равная

/ = ъгЛ

изобра­

зится ординатой Ав Ь'

В нижней части диаграммы

в системе координат

s — а° строится

кривая

перемещений

поршня s — ф3 (а),

соответствующая

моментам

открытий и закрытий окон (на чертеже построена только одна

поло­

вина— кривая 0 К "'\

построение ее сделано

посредством

диаграммы

Брикса).

пользуясь

кривыми: /

= ф x(h)

и s — ф3 (а),

получаем кривую

Затем,

/ 2 = ф2 (а) для определения «время — сечения»

круглых

окон;

произ­

водится это следующим образом.

Например, для некоторого положения кривошипа ах, когда пор­

шень откроет верхнее окно на высоту

hx, площадь

открытой

части

окна будет равна ~fx= хх', она

определяется

на

кривой

Ав Ох

по

абсциссе

0хх ', равной hx. Продолжив отрезок

хх',

получим

в пере­

сечении с осью 0xs точку х", от которой ведем

прямую,

параллель­

ную оси Oia° до пересечения с

кривой s = <ji3 (a)

в

точке

х " ',

а от

этой последней ведем вверх прямую, перпендикулярную

оси

Оха0 до

пересечения с ней в точке xlv

и затем

продолжаем

ее

вверх

от

оси

Оха0. От точки х14 отложим отрезок X x lv — хх' =

/ г; полученная точка

X принадлежит кривой f = Ф2 (а)

и

характеризует

рассматриваемый

момент.

Площадь OxX xlvOx представляет собой в некотором масштабе

(который надо еще установить)

«время — сечение» верхнего

окна

для

данного момента их (при открытии окна на АЛ).

кривой / — <Ь2 (a)

Аналогично точке X находятся остальные точки

как для

верхнего окна — кривая

ОхАв,

так и

для

нижнего

окна—

кривая

О^К1 .

извольной формы (по ширине) и, например, для окон

постоянной

-ширины кривая f =

превращается в прямую линию.

Определим масштаб

построения вышеописанной

диаграммы

(рис. 91).

N e = 1 1 2

л. с; п = 2000 об/мин с прямоточно-клапанной продувкой

(два ряда

круглых

продувочных окон внизу втулки рабочего цилиндра и два

выхлопных

клапана вверху^

fYl

=

а..

сек

---±

----- -------

где ал.— угол

поворота коленчатого вала, в течение которого пол­

ностью откроется данный ряд окон (например, для верхних

окон

это будет угол aIV).

Их мм — длина диаграммы / =

ф2 (а), соответствующая углу ах (на­

пример, для верхних

окон это будет отрезок

Оф]У),

Масштаб ординат. Из рис. 91 следует, что

Л'в Ь™-тй = крЧв ,

где tB— число окон в верхнем

ряду,

тогда

Щ =

М *

COS 6пл 1мм чертежа '

К КIV

Масштаб площадей

т =

IV

мг сек'

(271)

т„-т.О'

cos 5П

1

мм2 чертежа"

6л ОгЬIV

к 4кI V

Здесь

а'ву — угол поворота кривошипа

в

градусах, соответствую­

щий точке Ь™.

г. Сравнение располагаемого Ар

и

теоретического А Т

«времени — сечения» периодов

процесса газообмена. Определение

средних скоростей истечения

— WcР

А?

=

а р

0,9 — 1,1;

А р

(272)

Т

0,4 — 0,8; —^ =

- ^ - = 0,8— 1,2.

’

’ Д т

А т

v

/

Л с.в.

Л п

Л Т1 . в.

Кроме того,

производится

еще корректировка результатов

рас-

четов путем

„

истечения — wcр

м

за

от­

проверки средних скоростей

Таблица 25

Значения средних

скоростей

истечения при

газообмене wcp м/сек. [13]

Периоды процесса

газообмена

Тихоходные

Быстроходные

двигатели •

двигатели

Предварение выпуска — и /

......................................

200 -500

400— 1000

Принужденный выпуск — wu в

через окна ................................................................

50— 150

100—200

через клапаны .......................................................

50— 100

75—150

Продувка — наполнение — wn

щелевая однорядная ...........................................

с

автоматическими

120— 140

150—250

щелевая двухрядная

клапанами

, ...................................................

60— 130

120—200

цилиндра D и ход поршня S, число оборотов коленчатого вала п

,

фазы газораспределения, доли потерянного хода — на выхлоп ав

и про­

дувку ап ,

число, размеры

и расположение

газораспределительных

органов, длина

шатуна /, X—-у- и другие величины.

2. Должны

быть известны или определены расчетом следующие

параметры

рабочего

цикла:

давление

и температура окружающей

среды р0,

Т0;

начала

сжатия ра, Та\

конца

расширения рв , Тв ;

в выхлопной коллекторе рп

Тг, в продувочном коллекторе pk,

T k.

цесса газообмена и устанавливают

масштаб построения «(формулы 264,

270, 271); определяют по этой

диаграмме располагаемое тремя —

расчетное значение

Атс Б, определяют этим положение точки d' — на­

чало процесса продувки.

6 .

Положение точки й' на диаграмме дает возможность определить

по ней располагаемое «время — сечение» продувки Л„

и принужден­

ного выпуска Л£в

и кроме того,

прокорректировать

принятое

зна­

чение

Vd.

7.

Затем, зная

располагаемое

«время — сечение»

продувки

Л„ и

деляем из последней

значение

функции

бп

и потом

из

формулы

для 'i„

или по графику для

него

(см. рис. 78), находим

давление

в цилиндре ра. , которое должно быть равным или близким

рае Это

один из

вариантов расчета периода продувки, другой вариант — опре­

деление А1 по формуле (251).

(255)

теоретическое

«время — сечение»

8 . Вычисляем по формуле

принужденного выпуска Л()в. , найдя предварительно

среднюю тем­

пературу

в цилиндре для этого периода — 7 ,

и функцию фв •

9. В заключение

производится

сравнение теоретического Лт и

располагаемого «время-сечения»

А р

отдельных

периодов га­

зообмена

(формула

272) и определение средних скоростей истече­

ния W Ср

для тех же периодов (формулы

273);

по

результатам

3. Площадь п о р ш н я .................................

F =

ж2.

•4.

Рабочий объем цилиндра

* •

• .

.

. Vs — FS мв

5.

Число оборотов коленчатого вала

•

■п об/мин

6 . Действительная степень сжатия •

•

• ед

7.

Тип продувки.........................................

вала,

(указать)

8 .

Угол поворота коленчатого

со­

ответствующий началу открытия (а")

и концу закрытия (я£)

продувочных

о р г а н о в ..................................................

а"; а"

ответствующий началу открытия (а®)

и концу закрытия

(а®) выхлопных ор-.

г а н о в .........................................

.... » ,

а®

не шатуна ■ * ......................................

х = -X-

13.

Поправка Брикса (если применяется _]£_

диаграмма проф. Ф.

Брикса) . . . .

2

14.

Высота продувочных окон (увязать с яи)кп мм

15.

Угол наклона

продувочных

окон

в

п л а н е ......................................................

8 п"л

16. Аксиальный

угол

наклона

проду­

вочных о к о н

.........................................

8 П акс

ных окон .................................................

о®кс

23.

Число и форма выхлопных окон

•

• tB

24.

Суммарная ширина выхлопных окон Дз = bBv:D м

25.

Доля потерянного хода на выхлоп

•

■ав = -^|-

Число клапанов .................................

ik

мм

Диаметр клапана в с в е т у ................

d

Диаметр штока в клапане.................

•

•

■

d0

мм

Толщина клапанной тарелки

■окл мм ,

Угол скоса клапанной тарелки

.

. .

6 °

Ход клапана (максимальный)

•

•

•

■h

мм

Диаметр кулачной ш ай б ы ...................

•

•

•

Dm мм

Диаметр ролика (если он есть)

с/р

Передаточное число клапанного рычага

(если он имеется) • • • •

•

•

■

•

tp =

*2

Тепловой зазор в передаточном меха­

низме ..................................................

р мм

Доля потерянного хода (увязать с фа­

ап

зами газораспределения) .................

вала

•

Диаметр распределительного

• d PB мм

26.

Объем камеры с ж а т и я * .....................

Vc = ■е

(1 — ав ) м3

27.

Объем цилиндра в момент конца

за­

Vc

(1 — ав ) м3'

крытия выхлопных органов (точка «6 ») Vb=

28. Объем цилиндра в момент начала от­

=

Vс + Кя ( 1

— ап) м^

29.

крытия продувочных органов (точка «d») Vd

Объем цилиндра в момент начала про­

ма

дувки (точка «<Д»).................................

Vai —Vc -|- К, (1 —

или

Vd/ ^

(1,03— 1,05) Vd

30.

Средний объем цилиндра в момент на­

Vb+Vd,

ж3.

чала продувки .....................................

Уср =

2

-31.

Параметры окружающей среды •

• • р0 ата,

Т0 °К

Я» =

29,27

кем

кг °С

32. Параметры продувочного воздуха (или

смеси) ......................................................

pk ата,

Тк°К,

33.

Параметры начала с ж а т и я

9а

ра ата,

Т °К

36.

торе ..........................................................

рг ата, Тг °К

Коэффициент остаточных газов

- • • уг

37.

Удельный объем воздуха.....................

v0 - —J'0

КВ

* О

тов сгорания.........................................

kr = 1,30

40. Коэффициент истечения из выхлоп­

ных органов .........................................

Рв

* Для прямоточно-клапанных схем

продувок вместо «яв » подставить &

формулу ап

внутреннего

сгорания

или, иначе,

выявить

возможности снизить

весовые

показатели

и

габариты

двигателей.

исчерпаны

такие

1.

В

современном двигателестроении

уже

возможности

повышения агрегатной

мощности как

увеличение

диаметра

цилиндра

(D — до 900

мм),

хода

поршня

(S

— до

1800

мм), числа

оборотов (я=100—6000 и

более), числа

цилин­

дров

(i= 1 — 24

и

более).

ность увеличить или

агрегатную

мощность (в 1 , 8

раза) или

уменьшить габариты

и весовые

показатели — по

сравнению с

14 Ф. п . Волошенко

209