Индикаторную диаграмму строят для номинального режима работы двигателя, т. е. при Ne = 54кВт и n = 5400 об/мин.
Масштабы диаграммы: масштаб хода поршня Мs = 1 мм в мм; масштаб давлений Мр = 0,05 МПа в мм.
Приведенные величины, соответствующие рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания:
мм; 
мм
Максимальная высота диаграммы (точка z)
мм
Ординаты характерных точек:
мм; 
мм;
мм; 
мм;
мм.
Построение политроп сжатия и расширения аналитическим методом:
а) политропа сжатия 
. Отсюда
мм,
где 
мм.
б) политропа расширения 
.Отсюда
мм
Результаты расчета точек политроп приведены в табл.
|
№ точек |
OX, мм |
| |||
Политропа сжатия
Политропа расширения
, мм
, МПа
, мм
, МПа
Теоретическое среднее индикаторное давление
,
где 
мм2- площадь диаграммы aczba. Это близко к рассчитанному.
В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения зажигания определяют положение точек r', а', а", с', f и b' по формуле для перемещения поршня:
,
где λ — отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.
Выбор величины λ производится при проведении динамического расчета, а при построении индикаторной диаграммы предварительно принимается λ = 0,285.
Расчеты координат точек r', а', а", с', f и b' сведены в табл.
| Обозначение точек | Положение точек |
| 
| Расстояние точек от в.м.т. (AX), мм |
|  до в.м.т.
| 18 | 0,0655 | 2,6 |
|  после в.м.т.
| 25 | 0,1223 | 4,8 |
|  после в.м.т.
| 120 | 1,6069 | 62,5 |
|  до в.м.т.
| 35 | 0,2313 | 9,0 |
|  до в.м.т.
| 30 | 0,1697 | 6,6 |
|  до в.м.т.
| 125 | 1,6667 | 65,0 |
Положение точки 
определяется по формуле:
МПа;
мм.
Действительное давление сгорания
МПа;
мм.
Соединяя плавными кривыми точки r с а', с' с с" и далее с zд и кривой расширения, b' с b" (точка b" располагается обычно между точками b и а) и линией выпуска b"r'r, получим скругленную действительную индикаторную диаграмму ra'ac'fc" zдb'b"r.
| Параметры внешней скоростной характеристики | |||||
| 
| 
| 
| 
| 
|
| 56,89 | 325 | 100 | 18,49 | 0,879 | 0,96 |
Тепловой баланс
Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом:
Q0 = HuGт/3,6 = 43930Gт/3,6= 12203 Gт
| GT | 18,488 | кг/ч |
| Q0 | 225609 | Дж/с |
Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 с: Qe = 1000Ne,
| Qe | 56887 | Дж/с |
Теплота, передаваемая охлаждающей среде:
Qв= ciDl+2mnm (Hu - ∆Нu)/(αНu)
где с — 0,45 - 0,53 — коэффициент пропорциональности для четырехтактных двигателей. В расчете принято с = 0,5; i — число цилиндров; D — диаметр цилиндра, см; n — частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин; m = 0,6 - 0,7 — показатель степени для четырехтактных двигателей. В расчете принято при n= 900 об/мин m = 0,6, а на всех остальных скоростных режимах — m = 0,65.
Qв= 0,5·4·7,9l+2·0,65·54000,65 (43930 - 2476)/(0,96·43930)=60836 Дж/с;
Теплота, унесенная с отработанными газами:
Qr = (18,488/3,6) {0,536·[25,043+ 8,315] 897 —0,5041 · [20,775+ +8,315]× 20} = 72240Дж/с,
Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива:
Qн.c = ∆НuGт/3,6
Qн.c =2476 • 18,488/3,6 =12716 Дж/с;
Неучтенные потери теплоты
Qocт =Q0-(Qe+Qв+Qr + Qн.c)
Qост = 225609—(56887 + 60836 + 72240 + 12715) = 22931 Дж/с;
Расчёт кинематики и динамики двигателя
Кинематика
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. При этих условиях 
мм.
Устанавливаем, что ранее принятые значения Lш и λ обеспечивают движение шатуна без задевания за нижнюю кромку цилиндра. Следовательно, перерасчета величин Lш и λ не требуется. Сравнивая Lш рассчитанную и Lш прототипа делаем вывод что мы можем принять λ=0,285 так как погрешность не превышает 10%, ∆Lш=0,2 .
Перемещение поршня
мм
Расчет sx производится аналитически через каждые 10° угла поворота коленчатого вала. Значения для 
при различных φ взяты из таблицы как средние между значениями при λ=0,28 и 0,29 и занесены в гр. 2 расчетной таблицы (для сокращения объема значения в таблице даны через 30°).
Угловая скорость вращения коленчатого вала
рад/с.
Скорость поршня
м/с
Значения для 
взяты из таблицы и занесены в гр. 4, а рассчитанные значения vп — в гр. 5 таблицы.
Ускорение поршня
= 
м/с2
Значения для 
взяты из таблицы и занесены в графу 6, а рассчитанные значения 
- в гр. 7 таблицы.
| 
| 
мм
| 
| 
м/с
| 
| 
 м/с2
|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 0 | 0,0000 | 0,0 | 0,0000 | 0,0 | +1,2860 | +16420 |
| 30 | +0,1697 | 6.8 | +0,6234 | +14 | +1,0085 | +12877 |
| 60 | +0,6069 | 24.0 | +0,9894 | +22.4 | +0,3575 | +4565 |
| 90 | +1,1425 | 45.7 | +1,0000 | +22.6 | -0,2850 | -3639 |
| 120 | +1,6069 | 64.3 | +0,7426 | +16.8 | -0,6425 | -8204 |
| 150 | 1,9017 | 76.0 | +0,3766 | +8.5 | -0,7235 | -9238 |
| 180 | +2,0000 | 80 | 0,0000 | 0,0 | -0,7150 | -9129 |
| 210 | +1,9017 | 76.0 | -0,3766 | -8.5 | -0,7235 | -9238 |
| 240 | +1,6069 | 64.3 | -0,7426 | -16.8 | -0,6425 | -8204 |
| 270 | +1,1425 | 45.7 | -1,0000 | -22.6 | -0,2850 | -3639 |
| 300 | +0,6069 | 24.0 | -0,9894 | -22.4 | +0,3575 | +4565 |
| 330 | +0,1697 | 6.8 | -0,6234 | -14 | +1,0085 | +12877 |
| 360 | +0,0000 | 0,0 | -0,0000 | 0,0 | +1,2850 | +16408 |
По данным таблицы построены графики в масштабе 
мм в мм, 
- в масштабе 
м/с в мм, - в масштабе 
м/с2 в мм. Масштаб угла поворота коленчатого вала 
в мм.
При 
, а на кривой - это точка перегиба.
Динамика
Силы давления газов
мм,
где Мs — масштаб хода поршня на индикаторной диаграмме.
Масштабы развернутой диаграммы: давлений и удельных сил 
МПа в мм; полных сил 
МН в мм, или Mp=245 Н в мм, угла поворота кривошипа Mφ=3°в мм, или
рад в мм,
где OB— длина развернутой индикаторной диаграммы, мм.
По развернутой диаграмме через каждые 10° угла поворота кривошипа определяют значения ∆pг и заносят в гр. 2 сводной таблицы динамического расчета (в таблице значения даны через 30° и точка при φ=370°).
Дата: 2019-12-22, просмотров: 233.
