3. Требования к отчету по лабораторной работе

Отчет по лабораторной работе оформляется на стандартных листах формата А4 и должен содержать:

- схему лабораторной установки;

- протокол испытаний;

- результаты расчетов;

- необходимые графики (диаграммы);

- выводы по работе.

Отчет должен выполняться аккуратно с соблюдением правил и требований ЕСКД. При проведении расчетов необходимо использовать разумное число значащих цифр.

При построении графиков по результатам расчетных и экспериментальных данных необходимо руководствоваться следующими правилами.

Графики вычерчиваются с использованием компьютерной графики с привязкой к сетке. Соотношение толщин линий принимаются: графические зависимости (прямые или кривые линии) – S; координатные оси и обозначения – S/2; сетка – S/4. На координатные оси наносятся обозначения величин и их единицы измерения. При расположении на одном графике несколько кривых применяются дополнительные координатные оси. Каждая кривая должна быть обозначена условным индексом. В случае, когда кривые на графике расположены близко друг к другу, допускается начертание их сплошной линией, пунктирной, штрих пунктирной. Экспериментальные и расчетные точки должны быть обозначены соответствующими значками:

, , , , .

Для построения кривых берутся такие масштабы, при которых отчетливо виден характер изменения рассматриваемых параметров. Масштабы следует выбирать так, чтобы рационально использовать поле формата, не допуская скученности и излишнего пересечения линий. Построения выполняются таким образом, чтобы плавная линия проходила вблизи возможно большего числа точек. Соединение точек прямыми отрезками, образующими ломаную линию не допускается. Линии не должны закрывать собой экспериментально полученные точки. Экспериментальные точки для различных линий на графике должны иметь разное обозначение (см. рис.1). Обязательным условием при оформлении лабораторной работы являются выводы по результатам расчетов или эксперимента. Отчет составляется каждым студентом и защищается.

Рис.1. Пример оформления графиков

Лабораторная работа № 1. Индицирование теплового двигателя. Индикаторные диаграммы

Цель работы: 1. Научиться обрабатывать индикаторные диаграммы по результатам эксперимента.

2. Уметь строить свернутую индикаторную диаграмму расчетным способом.

Последовательность выполнения работы

Общие положения. Индицирование теплового двигателя с целью анализа процессов рабочего цикла производится на испытательном стенде (рис.2.) с использованием специальной аппаратуры, включающей чувствительный датчик (воспринимающий давление газов в цилиндре), электрический преобразователь (усилитель) и измерительный прибор (осциллограф).

Рис.2. Схема стенда для индицирования теплового двигателя:

1- датчик давления газов; 2- усилитель; 3- блок питания; 4- осциллограф

На рис. 3.а. представлена развернутая индикаторная диаграмма дизеля Д-21А, используемого в составе дизель-генераторных установок а также тракторной и дорожной техники. На диаграмме представлены дополнительно термограмма температуры газов в цилиндре и линия отметок ВМТ.

Как известно, в учебных целях для анализа рабочего цикла достаточно широко используется свернутая индикаторная диаграмма (применяется при выполнении теплового расчета двигателя в курсовой работе).

А. Построение свернутой индикаторной диаграммы двигателя

Д-21А на максимальных нагрузках в координатах (p- ) по результатам эксперимента производится на бумаге формата А3 вручную или с помощью компьютерной графики в следующей последовательности.

1. Увеличивается в масштабе с учетом значений величины давления газов (p, МПа) и угла поворота коленчатого вала ( , ^оп.к.в.) развернутая диаграмма, полученная индицированием двигателя по результатам эксперимента (рис. 3б, рис. 4а).

2. Проводятся координатные оси и принимается масштаб.

p_max=8,30 МПа; ; V_n(S)=110 мм; .

3. Строится полуокружность радиусом R=S/2=55мм (S – ход поршня двигателя Д-21А) под координатными осями (см. рис. 3б).

4. От центра полуокружности (т.О) в сторону Н.М.Т. откладывается так называемая поправка проф. Брикса Ф.А. (т.О₁), равная R ,

где , l_ш – длина шатуна; R – радиус кривошипа.

мм.

5. Полуокружность делят лучами из центра (т.О) на 6 частей с интервалом 30^о, а из центра Брикса (т.О₁) проводят линии, параллельные этим лучам. Из точек, полученных на полуокружности, проводят вертикальные линии, определяющие положение точек давления газов на индикаторной диаграмме.

6. Построение диаграммы (см. рис.4) начинается от В.М.Т. с процесса впуска, проходящего ниже линии атмосферного давления p₀=0,1 МПа и далее в последовательности протекания процессов цикла.

7. Полученная свернутая индикаторная диаграмма (рис.4.б.) обрабатывается:

- определяется среднее индикаторное давление газов методом планиметрирования площади индикаторной диаграммы

,

где F_д –площадь диаграммы в мм², М_р –масштаб давлений (МПа/мм), V_h - основание диаграммы в мм;

- полученное значение р_i проверяется c данными технической характеристики двигателя –прототипа.

a. б.

Рис.3. Развернутая индикаторная диаграмма дизеля Д-21А:

а - по результатам эксперимента; б – в увеличенном масштабе;

1- диаграмма давления газов в цилиндре; 2 - диаграмма температуры газов в цилиндре; 3 - линия отметок В.М.Т.

Рис. 4. Построение индикаторной диаграммы (свернутой) в координатах:

p – V(S):

а - развернутая индикаторная диаграмма; б - свернутая индикаторная диаграмма

Б. Построение свернутой индикаторной диаграммы двигателя

Д-21А в координатах (p-V) расчетным способом на частичных нагрузках производится на бумаге формата А4 вручную или с помощью компьютерной графики в следующей последовательности.

Рис.5. Свернутая расчетная индикаторная диаграмма

1. Режим двигателя по нагрузке определяется величиной р_z /p_c.

2. Эксперимент проводился при максимальной нагрузке:

р_z /p_c=8,3/4=2,075.

Устанавливаются следующие нагрузки:

- по величине р_z /p_c= р_z /4=1,4; 1,5;1,6; 1,8; 1,9.

- по величине V_z¹/ V_z=ρ =1,2; 1,3; 1,4; 1,5;1,6.

2.Определяется отрезок ОА, соответствующий обьему камеры сгорания V_{c ,} ОА=АБ(S)/(ε-1), где степень сжатия ε=15.

3. Строится политропа сжатия по 5…6 точкам согласно формуле:

,

где р_а принимается равной 0,095МПа.

Отношение ( ) принимается в пределах 1…ε.

n₁ принимается из соотношения: ; (р_с =4МПа).

4. Строится политропа расширения по 5…6 точкам согласно формуле:

,

где р_b принимается равной 0,35МПа,

n₂ принимается из соотношения ,

где р_Z=p_z¹, V_z¹/ V_z =ρ=.1,2;1,3; 1,4; 1,5;1,6.

Отношение ( ) принимается в пределах 1…( ).

5. Процессы газообмена совпадают с линией атмосферного давления.

6. Определяется среднее индикаторное давление газов методом планиметрирования площади индикаторной диаграммы (см. п.7. выше).

По результатам расчетов строятся соответствующие индикаторные диаграммы с их обработкой, после чего делаются выводы.