Контрольные вопросы
1. Укажите, при каких значениях 0 п.к.в. в двигателе Д-21А достигается максимальное давление газов, сопоставьте с рекомендациями по обеспечению оптимального рабочего процесса.
2. Что такое поправка Брикса?
3. Какие особенности КШМ двигателя поправка Брикса учитывает?
4. Для каких целей снимается индикаторная диаграмма?
5.Что такое показатель политропы сжатия и расширения, какие особенности термодинамических процессов он учитывает?
6.Какую энергетическую величину двигателя учитывает площадь индикаторной диаграммы?
7.Какие термодинамические параметры двигателя изменяются при смене нагрузки?
Отчет по лабораторной работе
Отчет составляется на бумаге формата А4 (А3) и должен содержать:
1. Краткую техническую характеристику испытуемого двигателя.
2. Расчет.
3.Индикаторные диаграммы, полученные в результате индицирования и построения расчетным способом, с соблюдением требований оформления согласно ЕСКД.
4.Выводы.
Лабораторная работа № 2. Расчет механизма газораспределения
Цель работы: 1. Построить профиль кулачка распределительного вала проектируемого двигателя.
2. Определить среднюю скорость свежего заряда во впускном тракте проектируемого двигателя с учетом изменения фаз газораспределения.
Последовательность выполнения работы
Общие положения. Механизм газораспределения применяется для впуска свежего заряда и выпуска отработавших газов. Механизм газораспределения клапанного типа выполняется в основном по двум схемам: с верхним и нижним расположением клапанов. В настоящее время большинство современных двигателей имеют верхнеклапанный механизм газораспределения. Расчетная схема и варианты схем привода клапанов у существующих двигателей представлены на рис.5.
Расчет механизма газораспределения сводится к построению профиля кулачка распределительного вала и определения средней скорости свежего заряда во впускном тракте.
Перед расчетом выбирается схема механизма газораспределения и вариант привода клапанов, место и метод регулирования температурного зазора, задаются исходными данными по прототипу двигателя с учетом частоты вращения коленчатого вала. При выборе схемы привода клапанов стремятся максимально снизить массы движущихся деталей механизма газораспределения и увеличить его общую жесткость. Окончательный выбор схемы привода клапанов производится только после конструктивного обзора современных двигателей-прототипов.
Рис. 5. Расчетная схема механизма газораспределения:
а, б, в, г, д, е – варианты схем привода клапанов
К исходным данным для расчета относятся:
а. Фазы газораспределения.
Рис. 6. Фазы газораспределения:
1 – угол опережения открытия впускного клапана;
2 – угол запаздывания закрытия впускного клапана;
1 – угол опережения открытия выпускного клапан;
2 – угол запаздывания закрытия выпускного клапана
б.
Продолжительность процесса впуска:
.
в.
Продолжительность процесса выпуска:
.
г.
Перекрытие клапанов:
.
д. Размеры впускных органов (рис. 5).
Диаметр горловины впускного тракта: dг=(0,35 … 0,45)D мм. (D – диаметр цилиндра, принимается по двигателю-прототипу).
Диаметр наружный головки клапана: dн=(1,06 … 1,12)dг мм.
Угол фаски: =45о (30о).
Высота подъема клапана: hк. max=(0,2 … 0,3)dг мм.
При угле фаски клапана =30о рекомендуется принимать hк.max=0,25dг и при =45о hк.max=0,30dг.
Фазы газораспределения у двигателей определяются расчетно-экспериментальным способом. Для выполнения лабораторной работы величины фаз можно принимать по двигателю-прототипу или ориентироваться на рекомендации. Фазы газораспределения для впускного клапана у существующих двигателей составляют: начало открытия до ВМТ – 5…450, конец закрытия после НМТ – 20…750, (большие значения принимаются у высокооборотных двигателей).
Расчет механизма газораспределения производится в следующей последовательности.
1. На основании исходных данных и принятой схемы привода клапанов (рис.5) строится профиль кулачка распределительного вала (на бумаге формата А4).Наиболее распространены выпуклые, вогнутые и тангенциальные кулачки. В лабораторной работе предлагается методика построения профиля выпуклого кулачка.
Радиус начальной окружности кулачка:
.Радиус рабочего профиля кулачка:
,
где hт – подъем толкателя.
При отсутствии коромысла (непосредственное воздействие кулачка на клапан): hт=hк.max.
при
воздействии на клапан через коромысло
(рис. 1):
,
где lт,
lк
– соответственно плечи коромысла:
.
Центральный угол кулачка:
.
Радиус закругления носка кулачка:
.
Выбор
слишком малого значения
может привести к получению отрицательного
значения
.
В этом случае необходимо повторить
расчет, выбрав большее значение
.
Д
2
Рис.7. Построение профиля кулачка
2. Для определения средней скорости свежего заряда во впускном тракте необходимо построить диаграмму подъема клапана, затем определить «время-сечение» клапана.
Перемещение клапана на участке дуги 1:
.
Перемещение клапана на участке дуги 2:
.
2.3.Строится диаграмма подъема клапана (hк) по результатам таблицы:
Таблица 1
Данные для определения h1, h2
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 8. Диаграмма подъема клапана
Определяется «время-сечение» впускного клапана:
,
м2с,
где р.в
– угловая скорость распределительного
вала:
,
с-1;
n – номинальная частота вращения коленчатого вала;
Fд – площадь диаграммы подъема клапана;
=hк - масштаб диаграммы.
Средняя скорость свежего заряда в проходном сечении впускного клапана проектируемого двигателя:
,
м/с
где Vh – рабочий объем одного цилиндра (м3):
,
D, S – диаметр и ход поршня принимаются в соответствии с двигателем-прототипом.
iк – число впускных клапанов для одного цилиндра.
Допустимые значения Ссв.з составляют 90 … 120 м/с, (при > 120м/с увеличивается число одноименных клапанов).
3. Выполнить все расчеты по механизму газораспределения с учетом изменения фаз газораспределения по углам φ1 и φ2 на (5, 10,15,20)град п.к.в.
По результатам расчета средней скорости свежего заряда во впускном тракте сделать вывод о необходимом количестве одноименных клапанов на цилиндр.