Добавил:
stepanenkoiaroslavwork@gmail.com Добрый день, если вы воспользовались предоставленной информацией и она вам пригодилась, то это супер. Если захотите отблагодарить, то лучшей благодарностью будет написать мне на почту, приложив ваши готовые работы по другим предметам. Возможно они послужат кому-то хорошим примером. 😉😉😉 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
1
Добавлен:
22.12.2025
Размер:
4.22 Mб
Скачать

Среднее теоретическое индикаторное давление можно найти, спланиметрировав участок acz’zвa и найдя его площадь F (в мм2):

P

=

F

,

(63)

 

i

 

l b

 

 

 

 

где l

– величина в миллиметрах объема Vs

на диаграмме,

b– масштаб давлений в ммМПа:

 

 

 

P

=

 

2844,6

= 0,5МПа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

230 25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аналитически определим среднее теоретическое индикаторное

давление для цикла смешанного сгорания:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

λ ρ

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

,

 

(64)

 

 

 

P

 

=

 

 

c

 

 

λ(ρ 1)

+

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

1

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

i

 

 

 

 

ε 1

 

 

 

n2 1

δ

 

 

n1

1

ε

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

2,5

 

 

 

 

 

 

1,55 1,53

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

= 0,512МПа

Pi

=

 

 

 

 

 

1,55 (1,53 1)

+

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

13 1

1,3 1

 

 

1,31

1,34

 

 

1,341

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8,5

 

 

 

1

 

 

13

 

 

 

 

 

P

= 0,98 P/ ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(65)

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pi

= 0,98 0,512 = 0,51МПа;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F = Pi (Va Vc ) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(66)

 

 

 

F =12,3 (250 19,2) = 2844,6мм2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vh

= βn Vs ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(67)

Vh = 0,25 230 = 57,68мм

Расхождение между полученными значениями составляет менее 4%, что допускается.

3.8 Параметры, характеризующие рабочий цикл

Учитывая, что, согласно опытным данным, механический КПД ηМ при работе на номинальной мощности для четырехтактных СОД

201

можно принять ηм = 0,91, среднее эффективное давление Рe найдется так:

Pe = Pi ηM ;

(68)

Pе = 0,51 0,91 = 0,458МПа.

 

Удельный индикаторный расход топлива определим следующим образом:

gi =

 

 

 

 

 

ηм

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

(69)

Pi α 22,4

M0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gi =

 

 

 

 

 

0,74

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0,073кДж.

 

0,493 1,8

22,4

0,51

 

 

 

 

 

Удельный эффективный расход топлива:

 

gе =

 

gi

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(70)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

η

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gе =

 

0,073

 

= 0,08кг/ Дж.

 

0,91

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Индикаторный КПД составит:

 

ηi =

1

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(71)

gi Qн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ηi =

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

= 0,3

 

 

 

 

0,073 43,817

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эффективный КПД:

 

 

ηе =

1

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(72)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ge Qн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ηе =

1

 

= 0,285

 

 

0,08 43,817

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диаметр цилиндра определим по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D =

 

 

 

 

 

 

 

Ne

 

 

 

 

 

 

;

 

(73)

 

 

 

0,393 P

C

m

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

202

D =

 

 

 

1544 103 2

 

= 0,301м

 

 

0,393 1,6 106 9,05 6

 

Принимаем по госту D= 0,3м.

Ход поршня:

 

 

S =

Cm 60

;

 

(74)

 

 

 

2 n

 

 

S =

 

9,05 60

= 0,38м;

 

 

 

 

 

 

 

 

2 715

 

 

Проверяем отношение S D. Оно должно находится в пределах, нормируемых ГОСТ.

SD = 00,38,3 =1,25.

4.Динамический расчет двигателя

4.1. Диаграмма движущих усилий

Удельные силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме (КШМ) и отнесённые к единице площади поршня Р (Н/м2), можно подразделить на четыре группы:

- удельные силы, образующиеся от давления газов на поршень

Pг;

-удельные силы тяжести движущихся частей Рв ;

-удельные силы инерции поступательно движущихся частей Iп;

-удельные силы трения в механизме двигателя РТ ;

Давление газов на поршень Pг - величина переменная и при любом положении мотыля может быть определена по развёрнутой индикаторной диаграмме.

Силу тяжести Рв можем определить по формуле:

P =

m g

,

(75)

e

F

 

 

203

Pe = 500 9,81 =111004Н / м2 0,0707

где m - масса поступательно движущихся частей (определяется по опытным данным);

F - площадь поршня:

F =

π

D2

;

(76)

 

4

 

 

 

 

F =

3,14 0,32

= 0,0707м2

 

 

4

 

 

При построении диаграммы движущих усилий в качестве оси абсцисс принимают атмосферную линию и строят развёрнутую индикаторную диаграмму

Вниз от атмосферной линии откладывают удельную силу тяжести движущихся частей и проводят пунктирную линию.

Вычислив по формуле ряд значений In , откладывают их от пунктирной линии с сохранением направления, т.е. при направлении силы удельной инерции вверх, ординату In также откладывают вверх,

инаоборот. Соединив концы ординат, получим кривую сил инерции.

Сдостаточной степенью точности кривую удельных сил инерции можно построить по способу Толле, для чего следует отложить расстояние в масштабе абсцисс развёрнутой индикаторной диаграммы, а затем из точки А в масштабе ординат развёрнутой диаграммы отложить удельную силу инерции в ВМТ (верхней мёртвой точке) Ino равную:

I

no

= −m

a

o

= −m

R ω2 (1+λ);

(77)

 

n

 

n

 

 

Ino

= −500 0,19 74,842 (1+1/ 5,5) = −628842Н / м2

 

Здесь R - радиус мотыля;

λ =R/L, где L - длина шатуна.

Величина λ находится в пределах 1/3,5 ... 1/5,5.

Средняя угловая скорость вращения коленчатого вала ω равна:

ω =

π n

=

3,14 715

= 74,84 рад/ сек,

 

30

 

30

 

 

 

 

 

204

где n - число оборотов в минуту.

Тогда CA = −Ino b = −0,628 25 =15,7мм.

В том же масштабе из точки В вниз откладывают удельную силу инерции в НМТ:

I

n180

= −m

n

a

= −m

n

[R ω2

(1λ)];

(78)

 

 

180

 

 

 

 

In180 = −500 [0,19 74,842 (1(1/ 5,5))]= 435361Н / м2

Тогда BD = −In180 b = 0,435 25 =10,8мм.

Точки C и D соединяют прямой. Из точки пересечения CD с АВ откладывают вниз в принятом масштабе ординат величину EF, равную:

EF = 3

m

λ R ω2 ;

(79)

 

n

 

 

EF = 3 500 (1/ 5,5) 0,19 74,842

= 290000Н / м2 ;

Тогда EF = EF b = 0,29 25 = 7,2мм.

Точку F соединяют прямыми с точками C и D. Линии CF и FD делят на одинаковое число равных частей и соединяют точки одного и того же номера прямыми.

Через точки C и D по касательным и прямым, соединяющим одинаковые номера, проводят главную огибающую линию, которая и будет кривой удельных сил инерции.

Рис.2. Диаграмма движущихся усилий.

205

Рис.3. Кривая удельных сил инерции.

4.2 Диаграмма касательных усилий

Диаграмму касательных усилий можно построить следующим способом:

1.Необходимо с диаграммы движущих усилий снять значения последних по ходу поршня через каждые 10 градусов.

2.Искомое значение касательного и радиального усилия Pк и Pp при данном угле поворота радиуса мотыля находится от снятого с диаграммы движущих усилий значения в следующей зависимости:

РК = Р sincos(α +ββ);

Рр = Р cos(α + β); cos β

Значения множителя

(80)

(81)

sin(α + β) в зависимости от угла поворота cos β

радиуса мотыля при данном λ берутся из справочных таблиц. Результаты расчёта касательных и радиальных усилий

представлены в таблице П6 и П7 соответственно.

Чтобы нагляднее показать зависимость Рк от Рд, ниже приведён рисунок 4, демонстрирующий, что движущее усилие раскладывается на нормальное Рн и действующее по оси шатуна Рш, которое, в свою очередь, может быть разложено на радиальное Рр и касательное Рк усилия, величины которых зависят от углов α и β .

206

Таблица П6. Результаты расчета касательных усилий.

 

Значение

Значение

Значение

 

 

Значение

Значение

Значение

Угол

sin(α + β)

Угол

 

sin(α + β)

удельной

касательной

 

удельной

касательной

поворота

 

силы Р

силы Рк

поворота

 

 

 

силы Р

силы Рк

cos β

cos β

мотыля, град

мотыля, град

 

 

 

МПа

МПа

 

 

 

 

МПа

МПа

0

0

-0,52

0,00

360

 

0

 

1,92

0,00

15

0,304

-0,48

-0,146

375

 

0,304

 

5,44

1,653

30

0,578

-0,4

-0,231

390

 

0,578

 

3,68

2,126

45

0,798

-0,32

-0,255

405

 

0,798

 

2,2

1,755

60

0,945

-0,16

-0,151

420

 

0,945

 

1,32

1,247

75

1,012

0,04

0,04

435

 

1,012

 

1

1,012

90

1

0,16

0,16

450

 

1

 

0,88

0,88

105

0,919

0,32

0,294

465

 

0,919

 

0,8

0,735

120

0,785

0,4

0,314

480

 

0,785

 

0,8

0,628

135

0,616

0,48

0,294

495

 

0,616

 

0,8

0,492

150

0,422

0,52

0,219

510

 

0,422

 

0,8

0,337

165

0,214

0,56

0,119

525

 

0,214

 

0,8

0,171

180

0

-0,6

0

540

 

0

 

0,58

0

195

0,214

-0,56

-0,1198

555

 

0,214

 

-0,6

-0,128

210

0,422

-0,52

-0,219

570

 

0,422

 

-0,58

-0,244

225

0,616

-0,48

-0,295

585

 

0,616

 

-0,52

-0,32

240

0,785

-0,4

-0,314

600

 

0,785

 

-0,4

-0,314

255

0,919

-0,4

-0,367

615

 

0,919

 

-0,32

-0,294

270

1

-0,32

-0,32

630

 

1

 

-0,2

-0,2

285

1,012

-0,2

-0,202

645

 

1,012

 

-0,04

-0,04

300

0,945

-0,16

-0,151

660

 

0,945

 

0,12

0,113

315

0,798

-0,28

-0,223

675

 

0,798

 

0,28

0,223

330

0,578

-0,76

-0,439

690

 

0,578

 

0,4

0,231

345

0,304

-1,52

-0,462

705

 

0,304

 

0,48

0,146

360

0

-1,92

0,00

720

 

0

 

0,52

0,00

Рис.4. К аналитическому методу определения усилий.

207

Таблица П7. Результаты расчета радиальных усилий.

 

Значение

Значение

Значение

 

 

Значение

Значение

Значение

Угол

cos(α + β)

Угол

 

cos(α + β)

удельной

касательной

 

удельной

касательной

поворота

cos β

силы Р

силы Рр

поворота

 

 

 

силы Р

силы Рр

cos β

мотыля, град

мотыля, град

 

 

 

МПа

МПа

 

 

 

 

МПа

МПа

0

1

-0,52

-0,52

360

 

1

 

1,92

1,92

15

0,954

-0,48

-0,458

375

 

0,954

 

5,44

5,189

30

0,82

-0,4

-0,328

390

 

0,82

 

3,68

3,0176

45

0,616

-0,32

-0,197

405

 

0,616

 

2,2

1,35

60

0,362

-0,16

-0,058

420

 

0,362

 

1,32

0,477

75

0,086

0,04

-0,0034

435

 

0,086

 

1

0,086

90

-0,18

0,16

-0,028

450

 

-0,18

 

0,88

-0,158

105

-0,432

0,32

-0,138

465

 

-0,432

 

0,8

-0,3456

120

-0,637

0,4

-0,254

480

 

-0,637

 

0,8

-0,509

135

-0,8

0,48

-0,384

495

 

-0,8

 

0,8

-0,64

150

-0,911

0,52

-0,473

510

 

-0,911

 

0,8

-0,728

165

-0,978

0,56

-0,547

525

 

-0,978

 

0,8

-0,782

180

-1

-0,6

0,6

540

 

-1

 

0,58

-0,58

195

-0,978

-0,56

0,547

555

 

-0,978

 

-0,6

0,586

210

-0,911

-0,52

0,473

570

 

-0,911

 

-0,58

0,528

225

-0,8

-0,48

0,384

585

 

-0,8

 

-0,52

0,416

240

-0,637

-0,4

0,255

600

 

-0,637

 

-0,4

0,256

255

-0,432

-0,4

0,173

615

 

-0,432

 

-0,32

0,138

270

-0,18

-0,32

0,0576

630

 

-0,18

 

-0,2

0,036

285

0,085

-0,2

-0,0172

645

 

0,085

 

-0,04

0,0034

300

0,362

-0,16

-0,058

660

 

0,362

 

0,12

0,0434

315

0,616

-0,28

-0,172

675

 

0,616

 

0,28

0,172

330

0,82

-0,76

-0,623

690

 

0,82

 

0,4

0,328

345

0,954

-1,52

-1,45

705

 

0,954

 

0,48

0,458

360

1

-1,92

-1,92

720

 

1

 

0,52

0,00

Необходимо для осей ординат и абсцисс, которые будут являться осью касательных усилий и осью углов поворота радиуса мотыля соответственно, выбрать масштабы. Затем в данных координатных осях строятся точки, соответствующие значениям абсцисс и ординат при данном угле поворота радиуса мотыля. Точки соединяются плавной кривой.

Поправка Брикса рассчитывается по следующей формуле:

ОО′ = R2 / 2L ;

(82)

ОО′ =1152 / 2 1045 = 6,327мм.

 

208

Рис.5 Диаграмма касательных усилий четырёхтактного двигателя.

4.3 Суммарная диаграмма касательных усилий

Изменение касательного усилия всего двигателя представляется суммарной диаграммой касательных усилий, которая для всех цилиндров может быть построена путём суммирования ординат кривых касательных усилий от всех цилиндров, сдвинутых по отношению друг к другу на угол α0 - угол поворота радиуса мотыля между двумя последовательными вспышками.

Угол α0 из условия равномерности вращения коленчатого вала принимается равным:

α

0

= 360°

i

= 60

;

(83)

 

 

 

 

 

Для построения суммарной диаграммы основание диаграммы касательных усилий делят на участки, соответствующие углу поворота мотыля между двумя последовательными вспышками. Количество участков равно числу цилиндров.

Далее каждый участок делят на одинаковое число равных отрезков и нумеруют их. Ординаты кривой, соответствующие одним и тем же номерам точек, графически суммируют, в результате чего находят ординаты суммарной кривой касательных усилий. При этом необходимо, конечно же, учитывать масштабы обеих диаграмм.

Соединив построенные точки, получим кривую одного участка. На остальных участках кривая будет повторяться.

209

Таблица П8.Результаты расчета суммарной диаграммы касательных усилий

 

 

Значение

 

 

 

 

 

 

Значение

 

 

 

 

 

 

 

Угол

sin(α + β)

Значение

Значение

Угол

cos(α + β)

 

Значение

 

Значение

поворота

удельной

касательной

поворота

 

удельной

 

касательной

мотыля, град

cos β

силы Р

силы Рк

мотыля, град

cos β

 

 

силы Р

 

силы Рр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

 

0,443

 

-0,44

 

-0,1949

22

 

1,929

 

 

-0,44

 

-0,8489

142

 

0,737

 

0,48

 

0,3537

 

142

 

0,2

 

 

 

0,48

 

0,0967

262

 

-1,1897

 

-0,32

 

0,3807

 

262

 

0,858

 

 

-0,32

 

0,2747

382

 

0,446

 

5,48

 

2,444

 

382

 

1,9365

 

 

5,48

 

10,61

502

 

0,732

 

0,82

 

0,6

 

502

 

0,2

 

 

 

0,82

 

0,1697

622

 

-1,1897

 

-0,28

 

0,3331

 

622

 

0,858

 

 

-0,28

 

-0,2403

Таблица П9. Результаты расчета суммарной диаграммы касательных усилий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

6

 

Сумма

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0

 

8

 

-8

 

0

 

15

 

-7

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

-6

 

7,5

 

-9

 

47

 

13

 

-6,5

 

46

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

-4

 

6

 

-8

 

33

 

9,5

 

-4,5

 

32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

1

 

0

 

-6

 

26

 

0

 

-1

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

4

 

-6

 

-4

 

22

 

-7

 

3,5

 

12,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

6

 

-7

 

-6

 

19

 

-8

 

6

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

8

 

-8

 

0

 

15

 

-7

 

0

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.6. Суммарная диаграмма касательных усилий.

210