1.11 Построение индикаторной диаграммы
Индикаторной диаграммой называют зависимость давления в цилиндрах двигателя от изменения объема в надпоршневом пространстве или хода поршня.
Построение индикаторной диаграммы двигателя внутреннего сгорания производится с использованием данных рабочего процесса. При построении диаграммы ее масштабы рекомендуется выбирать с таким расчетом, чтобы получить высоту, равной 1,5-2 ее основания.
Отрезок OA в мм, соответствующий объему камеры сгорания, определяется из соотношения:
|
(1.44) |
При
расчетах принимают
с учетом ее величины у двигателя-прототипа.
С уменьшением λ
(за счет увеличения длины шатуна)
снижаются инерционные силы и боковое
давление поршня на стенку цилиндра, но
при этом увеличивается высота двигателя
и его масса. Обычно длину шатуна уменьшают,
чтобы избежать задевания шатуна или
противовесов за нижние кромки и гильзы
цилиндра.
При построении диаграммы рекомендуется выбирать масштабы давлений Mд = 0,02; 0,025; 0,04; 0,05; 0,07-0,10 МПа в мм.
Для нахождения промежуточных точек (через 300) политропы сжатия используем формулу:
|
(1.45) |
где pxi – давление в искомой промежуточной точке процесса сжатия, МПа;
Sxi – расстояние от точка О до каждого из перпендикуляров, мм;
Sа - расстояние от точка О до нижней мертвой точки (точка В), мм.
Отрезок z'z в мм для дизелей, работающих по циклу со смешанным подводом теплоты, определяется по уравнению:
|
(1.46) |
Для нахождения промежуточных точек (через 300) политропы расширения используем формулу:
|
(1.47) |
где pyi – давление в искомой промежуточной точке процесса расширения, МПа;
Syi – расстояние от точка О до каждого из перпендикуляров, мм;
Sb - расстояние от точка О до нижней мертвой точки (точка В), мм.
В
связи с тем, что выпускной клапан
открывается еще в конце расширения
производиться сглаживание индикаторной
диаграммы, начиная с 5100
до точки b'.
Расстояние
.
Таблица 1.8 – Величина давления газов в цилиндре двигателя |
|
|||||||||||||
α(φ), °. |
0 |
30 |
60 |
90 |
120 |
150 |
180 |
210 |
240 |
270 |
300 |
330 |
360 |
|
рг,МПа |
0,1 |
0,144 |
0,144 |
0,144 |
0,144 |
0,144 |
0,144 |
0,151 |
0,189 |
0,298 |
0,643 |
2,42 |
9,85 |
|
α(φ), °. |
370 |
390 |
420 |
450 |
480 |
510 |
540 |
570 |
600 |
630 |
660 |
690 |
720 |
|
рг,МПа |
13,99 |
6,125 |
1,936 |
0,993 |
0,669 |
0,56 |
0,551 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
|
2.
Динамический расчет
2.1 Исходные данные
Основные исходные данные для динамического расчета – ход поршня, диаметр цилиндра и индикаторную диаграмму – берут по данным теплового расчета. Дополнительно необходимо выбрать и обосновать длину шатуна, а также массу поршневой и шатунной групп.
Длину
шатуна (Lш)
определяют по выбранной величине
.
Массы поршневой группы mп
(кг) и шатуна mш
(кг) определяют
по удельным конструктивным массам,
приходящимся на единицу площади поршня
Fп
(кг/м2):
|
(2.1) |
|
(2.2)
|
Удельные массы можно выбрать, ориентируясь на соответствующие массы прототипа или по табл. 2.1.
Таблица 2.1 – Значения удельных масс деталей КШМ |
||
Деталь КШМ |
Конструктивные массы |
|
Двигатели с воспламенением от искры (D = 60 ÷110 мм) |
Дизели (D = 80 ÷ 120 мм) |
|
Поршневая группа (m'п), кг/м2: |
|
|
Поршень из алюминиевого сплава |
80 - 150 |
150 – 300 |
Чугунный поршень |
150 - 250 |
250 – 400 |
Шатун (m'ш), кг/м2: |
100 - 200 |
250 – 400 |