Нм (3.54)
Часовой
расход топлива:
кг/ч (3.55)
3.11 Расчет
и построение индикаторной диаграммы
Индикаторная диаграмма
строится с целью проверки полученного аналитическим путем значения среднего
индикаторного представления протекания рабочего цикла в цилиндре
рассчитываемого двигателя.
Индикаторная
диаграмма двигателя построена для номинального режима работы двигателя, т.е.
при Ne=85
кВт и n=4500
мин-1, аналитическим методом.
Масштаб
диаграммы: масштаб хода поршня Ms=1 мм в
мм; масштаб давления Mp=0.05
МПа в мм.
Величины
в приведенном масштабе, соответствующие рабочему объему цилиндра и объему
камеры сгорания:
мм (3.56)
мм (3.57)
Максимальная
высота диаграммы (точка )
мм (3.58)
По
данным теплового расчета на диаграмме откладываем в выбранном масштабе величины
давлений в характерных точках.
Ординаты характерных точек:
мм мм (3.59)
мм мм
мм
Построение
политропы сжатия и расширения аналитическим методом:
а)
политропа сжатия .
Отсюда:
мм, (3.60)
где:
мм;
б)
политропа расширения . Отсюда:
мм; (3.61)
Результаты
расчета точек приведены в табл. 3.1
Теоретическое
среднее индикаторное давление:
МПа (3.62)
где
2160 мм2 – площадь
диаграммы .
Таблица 3.1
№ точек
|
ОХ, мм
|
ОВ/ОХ
|
Политропа сжатия
|
Политропа расширения
|
|
, мм
|
, МПа
|
|
, мм
|
, МПа
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
|
10.8235
11.4235
13.0235
14.8235
18.8235
20.8235
22.8235
24.8235
32.6235
40.4235
48.2235
56.0235
63.8235
71.6235
79.4235
87.2235
95.0235
102.823
|
9.5000
9.0010
7.8952
6.9365
5.4625
4.9379
4.5052
4.1422
3.1518
2.5437
2.1322
1.8354
1.6111
1.4356
1.2946
1.1789
1.0821
1.0000
|
22.1487
20.5639
17.1701
14.3684
10.3431
9.0014
7.9342
7.0682
4.8531
3.6134
2.8345
2.3061
1.9275
1.6447
1.4266
1.2541
1.1147
1.0000
|
37.6415
34.9482
29.1804
24.4191
17.5780
15.2978
13.4842
12.0123
8.2478
6.1409
4.8172
3.9192
3.2757
2.7951
2.4245
2.1313
1.8944
1.6995
|
1.8821
1.7474
1.4590
1.2210
0.8789
0.7649
0.6742
0.6006
0.4124
0.3070
0.2409
0.1960
0.1638
0.1398
0.1212
0.1066
0.0947
0.0850
|
16.7537
15.6594
13.2892
11.3008
8.3794
7.3843
6.5833
5.9261
4.2092
3.2184
2.5805
2.1388
1.8168
1.5726
1.3817
1.2288
1.1038
1.0000
|
149.553
139.785
118.627
100.877
74.8000
65.9170
58.7668
52.9003
37.5739
28.7290
23.0349
19.0927
16.2178
14.0378
12.3336
10.9687
9.8533
8.9266
|
7.4777
6.9893
5.9314
5.0439
3.7400
3.2958
2.9383
2.6450
1.8787
1.4365
1.1517
0.9546
0.8109
0.7019
0.6167
0.5484
0.4927
0.4463
|
Величина
1,1739 МПа,
полученная планиметрированием индикаторной диаграммы, очень близка к величине 1,1752 МПа, полученной в
тепловом расчете.
Скругление
диаграммы осуществляется на основании следующих соображений и расчетов. Так как
рассчитываемый двигатель достаточно быстроходный (n=4500
мин-1), то фазы газораспределения необходимо устанавливать с учетом получения
хорошей очистки цилиндра от отработавших газов и обеспечения дозарядки в
пределах, принятых в расчете. В связи с этим начало открытия впускного клапана устанавливается за
18º до прихода поршня в ВМТ, а закрытия – через 60º после прохода поршня НМТ. Начало
открытия выпускного клапана принимается за 55º до прихода поршня в НМТ, а
закрытие точка –
через 25º после прохода поршнем ВМТ. Учитывая быстроходность двигателя,
угол опережения зажигания принимается равным 35º, а продолжительность
периода задержки воспламенения – .
В
соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения зажигания
определяем положение точек и по формуле для перемещения поршня.
(3.63)
где
- отношение
радиуса кривошипа к длине шатуна.
Выбор
величины производится
при проведении динамического расче-та, а при построении индикаторной диаграммы
предварительно принимается l=0,285.
Расчеты
ординат точек и сведены в табл. 3.2.
Положение
точки определяется
из выражения:
МПа (3.64)
мм (3.65)
Таблица
3.2
Расчет
ординат точек и
Обозначение точек
|
Положение точек
|
j°
|
|
Расстояния точек от ВМТ
(АХ), мм
|
|
18º до в.м.т.
|
18
|
0.0626
|
2.8773
|
|
25º после в.м.т.
|
25
|
0.1191
|
5.4806
|
|
60º после н.м.т.
|
120
|
1.6069
|
73.9163
|
|
35º до в.м.т
|
35
|
0.2277
|
10.4755
|
|
30º до в.м.т
|
30
|
0.1696
|
7.8016
|
|
55º до н.м.т.
|
125
|
1.6692
|
76.7830
|
Действительное
давление сгорания:
МПа (3.66)
мм (3.67)
Нарастание
давления от точки до
zД
составляет 6.356-2.3526=4,003 МПа или 4.003/10=0.4 МПа/град п.к.в., где 10 –
положение точки zД по оси
абсцисс, град.
Соединяя
плавными кривыми точки r с , с и далее с zД
и кривой расширения с
(точка располагается между
точками b
и a)
и линией выпуска , получаем скругленную индикаторную
диаграмму .
4. КИНЕМАТИКА
1)
Выбор λ и длины Lш шатуна.
В
целях уменьшения высоты двигателя без значительного увеличения инерционных и
нормальных сил отношение радиуса кривошипа к длине шатуна предварительно было
принято в тепловом расчете λ=0.285. В соответствии с этим
мм (4.1)
Построив
кинематическую схему кривошипно-шатунного механизма (рис. 4.1), устанавливаем,
что ранее принятые значения Lш и λ обеспечивают движение шатуна без
задевания за нижнюю кромку цилиндра.
2) Перемещение поршня.
мм. (4.2)
Расчет
Sx производится аналитически через каждые 10º угла поворота коленчатого
вала Значения для при
различных φ взяты из табл. 7.1 [1] и занесены в гр. 2 расчетной табл. 4.1.
3)
Угловая скорость вращения коленчатого вала
рад/с (4.3)
4) Скорость поршня
м/с. (4.4)
Значения
для взяты из
табл. 7.2 [1] и занесены в гр. 4, а рассчитанные значения Vп
– в гр. 5 табл. 4.1.
5)
Ускорение поршня
м/с2 (4.5)
Значения
для взяты из
табл. 7.3 [1] и занесены в гр. 6, а рассчитанные значения j
– в гр. 7 табл. 4.1.
Таблица 4.1
Кинематический расчет
|
φº
|
|
Sx, мм
|
|
Vп, м/с
|
|
j, м/с2
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
|
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
|
0
0.0195
0.0770
0.1696
0.2928
0.4408
0.6069
0.7838
0.9646
1.1425
1.3119
1.4679
1.6069
1.7264
1.8249
1.9017
1.9564
1.9891
2.0000
1.9891
|
0
0.8965
3.5409
7.8016
13.4703
20.2784
27.9163
36.0553
44.3695
52.5550
60.3452
67.5211
73.9163
79.4149
83.9464
87.4759
89.9926
91.4988
92.0000
91.4988
|
0
0.2224
0.4336
0.6234
0.7831
0.9064
0.9894
1.0313
1.0335
1.0000
0.9361
0.8481
0.7426
0.6257
0.5025
0.3766
0.2504
0.1249
-0.0000
-0.1249
|
0
4.8207
9.3995
13.5136
16.9757
19.6476
21.4480
22.3553
22.4042
21.6770
20.2912
18.3842
16.0977
13.5635
10.8917
8.1634
5.4284
2.7077
-0.0000
-2.7077
|
1.2850
1.2526
1.1580
1.0085
0.8155
0.5933
0.3575
0.1237
-0.0942
-0.2850
-0.4415
-0.5603
-0.6425
-0.6923
-0.7166
-0.7235
-0.7214
-0.7170
-0.7150
-0.7170
|
13126
12796
11829
10302
8331
6061
3652
1264
-962
-2911
-4510
-5724
-6563
-7072
-7320
-7391
-7369
-7324
-7304
-7324
|
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
|
1.9564
1.9017
1.8249
1.7264
1.6069
1.4679
1.3119
1.1425
0.9646
0.7838
0.6069
0.4408
0.2928
0.1696
0.0770
0.195
0
|
89.9926
87.4759
83.9464
79.4149
73.9162
67.5211
60.3452
52.5550
44.3695
36.0553
27.9162
20.2784
13.4703
7.8016
3.5409
0.8965
0
|
-0.2504
-0.3766
-0.5025
-0.6257
-0.7426
-0.8481
-0.9361
-1.0000
-1.0335
-1.0313
-0.9894
-0.9064
-0.7831
-0.6234
-0.4336
-0.2224
0.0000
|
-5.4284
-8.1634
-10.8917
-13.5635
-16.0977
-18.3842
-20.2912
-21.6770
-22.4042
-22.3553
-21.4480
-19.6476
-16.9757
-13.5136
-9.3995
-4.8207
0.0000
|
-0.7214
-0.7235
-0.7166
-0.6923
-0.6425
-0.5603
-0.4415
-0.2850
-0.0942
0.1237
0.3575
0.5933
0.8155
1.0085
1.1580
1.2526
1.2850
|
-7369
-7391
-7320
-7072
-6563
-5724
-4510
-2911
-962
1264
3652
6061
8331
10302
11829
12796
13126
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. ДИНАМИКА
5.1. Силы давления газов
Индикаторную
диаграмму, полученную в тепловом расчете, развертывают по углу поворота
кривошипа по методу Брикса.
Для
этого под индикаторной диаграммой строят вспомогательную полуокружность
радиусом R=S/2. От
центра полуокружности (точка О) в сторону НМТ откладываем поправку Брикса
равную
мм (5.1)
где
Мs=1мм
в мм – масштаб хода поршня на индикаторной диаграмме.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
|