Тема 6. Механизм дизель-воздуходувной установки (рис. 6, табл. 9).
Дизель – это двигатель внутреннего сгорания, в котором топливо воспламеняется от высокой температуры сильно сжатого поршнем воздуха. Топливо, впрыскиваемое в камеру сгорания дизеля через форсунку, распыляется на мельчайшие частички и воспламеняется не сразу, а спустя некоторый промежуток времени, называемый периодом запаздывания воспламенения. Это обуславливает высокую скорость нарастания давления газа после воспламенения топлива в камере сгорания (жесткость сгорания).
Преимущества дизеля (перед карбюраторным с внешнем смесеобразованием и зажиганием от искры): высокая экономичность вследствие высокой степени сжатия, пожарная безопасность топлива. К недостаткам следует отнести повышенный износ двигателя вследствие высокой жесткости сгорания. Для дизелей очень выгодным является двухтактный цикл, при котором весь рабочий процесс совершается за один оборот коленчатого вала: такт сжатия и такт расширения, так как за период продувки цилиндра отсутствует потеря топлива, что наблюдается у четырехтактных карбюраторных двигателей.
Для построения индикаторной диаграммы следует использовать данные табл. 7, 8.
Таблица 7
Циклограмма двигателя
Цилиндры |
|
Угол поворота коленчатого вала, град |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
90 |
|
180 |
270 |
|
360 |
||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Левый |
|
Сжатие |
|
|
|
|
Расширение |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Правый |
Расширение |
|
Сжатие |
|
Расширение |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21
3 |
5 |
|
C,S5
B,S3
2
90
4
S2
S4
О,S1 
1
A
n1
а
б
Рис. 6. Механизм дизель-воздуходувной установки:
а – рычажный механизм V-образного двухтактного двигателя внутреннего сгорания; б – индикаторная диаграмма двигателя (фазы индикаторной диаграммы: ас – сжатие; czb – сгорание и расширение; bda – выхлоп и продувка)
22
Таблица 8 Данные для построения индикаторной диаграммы (зависимость давления газа в цилиндре от перемещения поршня)
|
Относительное перемещение поршня |
0 |
0,02 |
|
0,05 |
|
0,1 |
|
0,2 |
0,3 |
|
0,4 |
|
0,5 |
|
0,6 |
0,7 |
|
0,8 |
0,9 |
|
1,0 |
||||||||||||
|
Давление газа |
|
Движение поршня вниз |
0,8 |
1,0 |
|
0,79 |
|
0,55 |
|
0,34 |
0,23 |
|
0,17 |
|
0,13 |
|
0,10 |
0,08 |
|
0,06 |
0,02 |
0 |
|||||||||||
|
(в долях pмакс) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Движение поршня вверх |
0,8 |
0,5 |
|
0,35 |
|
0,22 |
|
0,12 |
0,08 |
|
0,05 |
|
0,03 |
|
0,02 |
0,01 |
|
0,003 |
0 |
|
|
0 |
||||||||||||
|
p/pмакс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 9 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Исходные данные к теме 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Параметры |
Обозначение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Варианты числовых значений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
|
4 |
|
|
5 |
|
|
|
6 |
|
7 |
|
|
8 |
|
|
9 |
|
||
|
Размеры звеньев |
|
lOA |
|
0,09 |
|
0,08 |
0,10 |
0,08 |
|
0,09 |
|
0,08 |
|
0,10 |
|
0,08 |
|
0,09 |
|
0,10 |
|||||||||||||
|
рычажного механизма, м |
lAB = lCD |
|
0,32 |
|
0,30 |
0,36 |
0,28 |
|
0,33 |
|
0,29 |
|
0,36 |
|
0,31 |
|
0,34 |
|
0,38 |
||||||||||||||
|
lAS2 = lAS4 = lAB/3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Частота вращения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
коленчатого вала 1, мин-1 |
n1 |
|
1900 |
|
2200 |
1800 |
2100 |
|
2100 |
2000 |
|
2000 |
|
1800 |
|
2200 |
|
1900 |
|||||||||||||||
|
Массы звеньев, кг |
m2 = m4 |
|
2,5 |
|
2,8 |
|
|
3,0 |
3,3 |
|
3,6 |
|
|
3,3 |
|
3,0 |
|
2,8 |
|
|
2,6 |
|
2,5 |
||||||||||
|
|
|
|
m3 = m5 |
|
2,7 |
|
3,0 |
|
|
3,3 |
3,6 |
|
3,6 |
|
|
3,6 |
|
3,3 |
|
3,0 |
|
|
2,8 |
|
2,7 |
||||||||
|
Моменты инерции |
JS1 |
|
0,12 |
|
0,13 |
0,14 |
0,15 |
|
0,16 |
|
0,15 |
|
0,14 |
|
0,13 |
|
0,12 |
|
0,12 |
||||||||||||||
|
звеньев, кг·м2 |
|
|
JS2=JS4 |
|
0,05 |
|
0,07 |
0,07 |
0,08 |
|
0,09 |
|
0,08 |
|
0,07 |
|
0,07 |
|
0,06 |
|
0,05 |
||||||||||||
|
Максимальное давление |
pмакс |
|
6,5 |
|
6,0 |
|
|
6,4 |
6,5 |
|
6,0 |
|
|
6,4 |
|
6,4 |
|
6,0 |
|
|
6,2 |
|
6,4 |
||||||||||
|
в цилиндрах двигателя, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
МПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диаметр цилиндров, м |
d |
|
0,10 |
|
0,12 |
0,10 |
0,09 |
|
0,11 |
|
0,09 |
|
0,11 |
|
0,10 |
|
0,12 |
|
0,09 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
23
Тема 7. Механизм двухцилиндрового четырехтактного двигателя
внутреннего сгорания (рис. 7, табл 12).. На рис. 7, а представлен двухцилиндровый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. Динамический цикл в двигателе отличается от кинематического и равен двум оборотам коленчатого вала АС. Число цилиндров в подобных двигателях, как правило, не меньше четырех. С целью упрощения расчетов и ввиду их полной аналогии для каждого цилиндра предлагается выполнить расчеты только для двух цилиндров.
Для построения индикаторной диаграммы используют данные табл. 10 и
11.
У к а з а н и я. За начало отсчета у рычажного механизма двигателя принять то положение механизма, при котором левый поршень 3 находится в крайнем правом положении. Кинематические диаграммы построить для поршня 3 (точки В). Центры масс звеньев 1, 2, 4 расположить соответственно в точках S1, S2, S4, а звеньев 3 и 5 – в точках В и D. Положения точек S2 и S4 определить из условия: lAS2 = lCS4 = lAB/3. Во всех вариантах принять массу кривошипа m1 = 16 кг.
При построении индикаторной диаграммы давление впуска и выпуска принять равным атмосферному pатм ≈ 0,098 МПа.
|
|
|
|
Таблица 10 |
|
|
|
Циклограмма двигателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Цилиндры |
|
Обороты коленчатого вала |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
первый |
второй |
|
|||
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Левый |
Всасывание |
Сжатие |
Расширение |
Выпуск |
|
Правый |
Расширение |
Выпуск |
Всасывание |
Сжатие |
|
|
|
|
|
|
|
24
|
B,S3 |
C |
S4 |
4 |
|
|
1 |
|
5 |
||
|
|
O,S1 |
D,S |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
n1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S2 |
2 |
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
б
Рис. 7. Механизм двухцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания:
а – рычажный механизм двигателя; б – индикаторная диаграмма двигателя (фазы индикаторной диаграммы: ra – всасывание; ас – сжатие; cz’z – сгорание топлива; zb – расширение; br – выхлоп)
25
Таблица 11 Зависимость давления газа в цилиндре двигателя от перемещения поршня (индикаторная диаграмма)
|
Перемещение поршня |
0,0 |
0,025 |
|
0,05 |
|
0.1 |
|
0,2 |
|
0,3 |
|
0,4 |
0,5 |
|
|
0,6 |
|
|
0,7 |
|
|
0,8 |
|
0,9 |
1 |
|
||||||||
|
(в долях хода Н), S/H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Давление |
Всасывание |
0,01 |
0 |
|
-0,01 |
|
-0,01 |
-0,01 |
-0,01 |
-0,01 |
-0,01 |
|
-0,01 |
|
-0,01 |
|
-0,01 |
|
-0,01 |
-0,01 |
|
|||||||||||||
|
Сжатие |
0,29 |
0,23 |
|
0,20 |
|
0,16 |
|
0,10 |
|
0,06 |
|
0,04 |
0,03 |
|
|
0,014 |
|
0,007 |
|
0 |
|
-0,005 |
-0,01 |
|
||||||||||
|
газа, |
Расширение |
0,29 |
1,0 |
|
0,9 |
|
0,7 |
|
0,5 |
|
0,36 |
|
0,29 |
0,24 |
|
|
0,19 |
|
0,17 |
|
|
0,14 |
|
0,12 |
0,05 |
|
||||||||
|
p/pмакс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
Выпуск |
0,01 |
0,01 |
|
0,01 |
|
0,01 |
|
0,01 |
|
0,01 |
|
0,01 |
0,01 |
|
|
0,01 |
|
0,01 |
|
|
0,01 |
|
0,01 |
0,05 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 12. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исходные данные к теме 7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
Параметры |
|
Обозначение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Варианты числовых значений |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
4 |
|
5 |
|
6 |
|
|
7 |
|
8 |
9 |
|
||||
|
Размеры звеньев |
|
lOA = lOC |
|
0,06 |
|
0,07 |
|
0,06 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
|
0,05 |
|
0,06 |
|
0,05 |
0,05 |
|
|||||||||||||||
|
рычажного механизма, м |
|
lAB = lCD |
|
0,19 |
|
0,24 |
|
0,17 |
0,16 |
0,18 |
|
0,23 |
|
0,15 |
|
0,20 |
|
0,22 |
0,17 |
|
||||||||||||||
|
lAS2 = lCS4 = lAB/3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Частота вращения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
коленчатого вала, мин-1 |
|
n1 |
|
|
|
4400 |
|
4100 |
|
4500 |
5000 |
4900 |
|
4800 |
|
5100 |
|
5200 |
|
4700 |
4600 |
|
||||||||||||
|
Массы звеньев, кг |
|
m2 = m4 |
|
0,34 |
|
0,31 |
|
0,34 |
0,32 |
0,32 |
|
0,35 |
|
0,30 |
|
0,36 |
|
0,38 |
0,33 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
m3 = m5 |
|
0,36 |
|
0,33 |
|
0,34 |
0,36 |
0,35 |
|
0,42 |
|
0,30 |
|
0,38 |
|
0,40 |
0,39 |
|
|||||||||||||
|
Моменты инерции |
|
JS1 |
|
|
|
0,007 |
|
0,006 |
|
0,007 |
0,005 |
0,009 |
|
0,010 |
|
0,005 |
|
0,008 |
|
0,009 |
0,007 |
|
||||||||||||
|
звеньев, кг·м2 |
|
JS2=JS4 |
|
0,002 |
|
0,003 |
|
0,002 |
0,001 |
0,002 |
|
0,003 |
|
0,001 |
|
0,002 |
|
0,003 |
0,002 |
|
||||||||||||||
|
Максимальное |
|
pмакс |
|
|
|
3,0 |
|
|
2,8 |
|
3,2 |
|
|
3,5 |
2,8 |
|
|
3,1 |
|
3,4 |
|
2,9 |
|
3,3 |
2,6 |
|
||||||||
|
давление в цилиндре, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МПа |
|
|
d |
|
|
|
0,08 |
|
0,07 |
|
0,06 |
0,06 |
0,07 |
|
0,07 |
|
0,06 |
|
0,07 |
|
0,08 |
0,06 |
|
|||||||||||
|
Диаметр цилиндров, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
26