3 Расчет двигателя в системе имитационного моделирования «Альбея»
Собрана расчетная схема проектируемого двигателя на экране сборки системы имитационного моделирования (СИМ) «Альбея». На рисунке 1 представлен экран сборки проектируемого двигателя.
Рисунок 1 - Экрансборки двигателя
Сформировано поле диаграммы «Индикаторная диаграмма» с осью абсцисс – угол поворота коленчатого вала (ПКВ) в градусах.
Заданы ординаты диаграммы:
- наименование переменных: давление в цилиндре Р, температура в цилиндреT.
Сформировано окно наблюдений за параметрами «Индикаторные и эффективные показатели» для экрана «3» СИМ «Альбея». Представлены наименования параметров с форматом вывода и масштабом, а также показаны индикаторные и эффективные показатели. Получен общий вид экрана «3» (см. рисунок 2).
Рисунок 2 – Экран «3» СИМ «Альбея»
Результирующее моделирование рабочего процесса на заданной частоте вращения коленчатого вала проведено до тех пор, пока коэффициент наполнения двигателя не перестал изменяться в течение четырех циклов. В приложении А (таблица А1) представлены параметры цикла (из файла C:\albea.new\PROJECT.ILD\YMZ-341\FILE_1.DAT), которые необходимы в дальнейшем расчете.
По полученным окнам наблюдений определены индикаторные и эффективные показатели, проектируемого двигателя, которые внесены в сводную таблицу 2.
Таблица 2
|
Параметр |
Расчет в СИМ «Альбея» |
|
Эффективная мощность, кВт |
12,8 |
|
Эффективный КПД двигателя |
0,29 |
|
Удельный эффективный расход топлива, кг/(кВтч) |
0,27 |
|
Индикаторная мощность, кВт |
14,68 |
|
Среднее индикаторное давление, МПа |
1,452 |
|
Индикаторный КПД двигателя |
0,336 |
|
Удельный индикаторный расход топлива, кг/(кВтч) |
0,241 |
|
Коэффициент механических потерь |
0,87 |
|
Коэффициент наполнения |
1,2 |
|
Коэффициент остаточных газов |
0,018 |
|
Максимальное давление цикла, МПа |
5,055 |
|
Максимальная боковая сила, действующая со стороны поршня на цилиндр, кН |
4,059 |
|
Эффективный крутящий момент, Нм |
33,6 |
4 Расчет механизма газораспределения
4.1 Определение размеров проходных сечений в горловинах и клапанах
В соответствии со скоростным режимом
(n = 3600 мин-1),принимаем
=
95 м/с - скорость газа в проходном
сечении клапана [1, стр. 108].
Средняя
скорость поршня,
=
=
= 8,16 м/с,(3.1)
Площадь поршня, Fп
Fп
=
=
= 49 см2,
(3.2)
Площадь
проходного сечения в клапане при
максимальном подъеме,
=
= 4,21 см2,
(3.3)
где
=1 - число одноименных клапанов.
Площади проходных сечений и диаметры горловин для одного впускного клапана:
(3.4)
.
(3.5)
Диаметр горловины выпускного клапана
примем на 12 % меньше
[1, стр. 108]
= 25 – 0,12·25 = 22 мм.
Из конструктивных соображений примем
угол фаски, α =
[1,
стр. 284].
Максимальная высота подъемов клапанов
при угле фаски α =
(3.6)
(3.7)
3.2 Определение основных размеров кулачков для впускных и выпускных клапанов
Радиус начальной окружности кулачка,
(3.8)
(3.9)
Максимальный подъем толкателя, приводящего в движение один клапан
- расстояния от опоры до кулачка и
клапана, принятые по конструктивным
соображениям [1, стр. 368].
Величину угла φр0 определим в соответствии с выбранными фазами газораспределения.
Для четырехтактных двигателей
φр0 =
,
(3.12)
где
- угол предварения открытия клапана,
φзп– угол запаздывания закрытия клапана;
Для расчета принято:
φпр(вп)=28º , φпр(вып)=68º ,
φзп(вп)=72º, φзп(вып)=32º,
Выполним расчет углов φр0
φр0(вп) =
= 70⁰,
φр0(вып) =
= 70⁰,
Для тангенциального профиля кулачка радиус при вершине кулачка
r2(вп)=r0(вп)-
= 15 – 4,09
= 12,87 мм, (3.13)
r2(вып)=r0(вып)-
= 15 – 4,51
= 12,66 мм. (3.14)
Значение угла φр1maxопределим из соотношения
tgφр1max(вп)=
=
= 0,298, (3.15)
где a(вп)=
= 6,22 мм, (3.16)
r=rвп=rвып= 0,3·15 = 4,5 мм – радиус ролика
tgφр1max(вып)=
=
= 0,33, (3.17)
где a(вып)=
= 6,85 мм. (3.18)
φр1max(вп)=arctg(0,298) = 16,63⁰,(3.19)
φр1max(вып)=arctg(0,33) = 18,3⁰. (3.20)
Значение φр2maxопределим по уравнению
φр2max(вп)= φр0(вп)- φр1max(вп)= 70⁰ - 16,63⁰ = 53,37⁰, (3.21)
φр2max(вып)= φр0(вып)- φр1max(вып)= 70⁰ - 18,3⁰ = 51,7⁰. (3.22)