2. Развертка индикаторной диаграммы

Для выполнения динамического расчета необходимо знать величину сил давления газов в функции от угла поворота коленчатого вала. Это возможно сделать, используя графический метод Брикса [2]. Базой для построения служит индикаторная диаграмма, построенная на рис.1 (скругленная). Далее, на ходе поршня, как на диаметре, строится полуокружность (рис.3) с центром О. Определяем поправку Брикса

, мм,

где R=S/2, мм - радиус кривошипа;

 - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна. Принимаем  в диапазоне 0.24...0.3

Если при построении индикаторной диаграммы был принят масштаб M_s1 , то его необходимо учесть при определении поправки Брикса. Поправка Брикса откладывается вправо и из нового центра О₁проводятся лучи через 30^до пересечения с полуокружностью. Из точек пересечения проводятся вертикальные линии до кривых индикаторной диаграммы. Каждому лучу присваивается определенное значение угла поворота коленчатого вала (см. рис. 3). После чего мы можем для любого значения угла поворотаопределить соответствующее значение давления P, помня, что за 0^принимается верхняя мертвая точка насосных ходов и обход диаграммы делается в следующем порядке: всасывание - сжатие - расширение - выпуск. В таблицу динамического расчета (форма 3) заносятся величины избыточного давления

P_г=PP₀ , МПа,

где P₀ = 0.1 МПа, давление окружающей среды.

Поскольку на участках всасывания и выпуска замерить давление чрезвычайно трудно, целесообразно заносить в форму 3:

для углов  = 0^...180^ одинаковое значение P_г = P_аP₀ , МПа;

для углов  = 540^...690^ одинаковое значение P_г = P_rP₀ , МПа.

Значения P_аиP_rберутся из теплового расчета.

Для повышения точности расчета в нарушение принятого шага 30^в форму 3 добавляется строка 370^, давление для которой

P_г = P_z  P₀, МПа.

НМТ

ВМТ

150

210

510

570

120

240

480

600

90

270

450

630

30

330

390

690

60

300

420

660

360, 0

180, 540

О₁

S , мм

P , МПа

О

Рис.3. Развертка индикаторной диаграммы

При этом необходимо помнить, что для карбюраторного двигателя здесь и далее в качестве P_zпринимаетсяP_zд.

3. Определение сил и моментов, действующих в кшм

Сила давления газов

P_г=P_rF_п10³ , кН.

Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс

P_j =  m_j R ²(cos +cos2)10^-3 , кН.

Здесь R - радиус кривошипа, м;

 - угловая скорость вращения коленчатого вала:

, с^-1.

Суммарная сила, действующая на поршень,

P_ = P_г+P_j , кН.

Разложение суммарной силы на составляющие в КШМ показано на рис.4. С учетом данной схемы получаем:

нормальная сила

N =P_tg , кН;

радиальная сила

K = , кН;

тангенциальная сила

T = , кН.

Крутящий момент одного цилиндра

M_кр.ц.=TR10³, Нм.

Необходимые для расчетов тригонометрические функции приведены в таблицах 3,4,5,6 [1].

S

N

P_

Рис.4. Схема действия сил в КШМ

Таблица 3

		Знак	(cos+cos2) при 							Знак	
			0.24	0.25	0.26	0.27	0.28	0.29	0.30
360	0	+	1.24	1.25	1.26	1.27	1.28	1.29	1.30	+	360	720
370	10	+	1.2103	1.2197	1.2291	1.2385	1.2479	1.2573	1.2667	+	350	710
390	30	+	0.986	0.991	0.996	1.001	1.006	1.011	1.016	+	330	690
420	60	+	0.380	0.375	0.370	0.365	0.360	0.355	0.350	+	300	660
450	90	-	0.24	0.25	0.26	0.27	0.28	0.29	0.30	-	270	630
480	120	-	0.620	0.625	0.630	0.635	0.640	0.645	0.650	-	240	600
510	150	-	0.746	0.741	0.736	0.731	0.726	0.721	0.716	-	210	570
540	180	-	0.76	0.75	0.74	0.73	0.72	0.71	0.70	-	180	540

Таблица 4

		Знак	tg при 							Знак	
			0.24	0.25	0.26	0.27	0.28	0.29	0.30
360	0	+	0	0	0	0	0	0	0	-	360	720
370	10	+	0.042	0.043	0.045	0.047	0.049	0.050	0.052	-	350	710
390	30	+	0.121	0.126	0.131	0.136	0.141	0.146	0.151	-	330	690
420	60	+	0.211	0.220	0.230	0.239	0.248	0.257	0.267	-	300	660
450	90	+	0.245	0.256	0.267	0.278	0.289	0.300	0.311	-	270	630
480	120	+	0.211	0.220	0.230	0.239	0.248	0.257	0.267	-	240	600
510	150	+	0.121	0.126	0.131	0.136	0.141	0.146	0.151	-	210	570
540	180	+	0	0	0	0	0	0	0	-	180	540

Таблица 5

			при 								
		Знак	0.24	0.25	0.26	0.27	0.28	0.29	0.30	Знак
360	0	+	1	1	1	1	1	1	1	+	360	720
370	10	+	0.978	0.977	0.977	0.977	0.976	0.976	0.975	+	350	710
390	30	+	0.806	0.803	0.801	0.798	0.795	0.793	0.790	+	330	690
420	60	+	0.317	0.309	0.301	0.293	0.285	0.277	0.269	+	300	660
450	90	-	0.245	0.256	0.267	0.278	0.289	0.300	0.311	-	270	630
480	120	-	0.683	0.691	0.699	0.707	0.715	0.723	0.731	-	240	600
510	150	-	0.926	0.929	0.931	0.934	0.937	0.939	0.942	-	210	570
540	180	-	1	1	1	1	1	1	1	-	180	540

Таблица 6

			при 								
		Знак	0.24	0.25	0.26	0.27	0.28	0.29	0.30	Знак
360	0	+	0	0	0	0	0	0	0	-	360	720
370	10	+	0.215	0.216	0.218	0.220	0.221	0.223	0.225	-	350	710
390	30	+	0.605	0.609	0.613	0.618	0.622	0.627	0.631	-	330	690
420	60	+	0.972	0.976	0.981	0.985	0.990	0.995	0.999	-	300	660
450	90	+	1	1	1	1	1	1	1	-	270	630
480	120	+	0.760	0.756	0.751	0.747	0.742	0.737	0.733	-	240	600
510	150	+	0.395	0.391	0.387	0.382	0.378	0.373	0.369	-	210	570
540	180	+	0	0	0	0	0	0	0	-	180	540

Расчеты оформляются в виде формы 3 с шагом по углу поворота =30^плюс дополнительная строка 370^. По результатам расчетов строится график:

1. P_г , P_j , P_ в функции от ^.

2. N, K, T в функции от ^.

3. M_кр.ц. в функции от ^.