Розрахунок показників двигуна

Розрахунок призводить до номінального режиму роботи двигуна на основі побудованої індикаторної діаграми (ІД).

Середній індикаторний тиск циклу р^І_і для не округленої індикаторної діаграми визначається з наступного рівняння:

, (1)

де F_i – площа ІД, відокремлена лініями a – b, c – z^I – z і політропами стиску і розширення, (визначається планіметріруванням або підрахунком кількості кліточок у площі діаграми множенням на полощу клітки), мм²;

- масштаб шкали тиску, МПа/мм;

S_d – довжина індикаторної діаграми, мм, для побудованої діаграми,

S_d = S_a. У нашому розрахунку, площа діаграми складає (рис. 1) F_i = 2500 мм² масштаб був прийнятий раніше , а довжина індикаторної діаграми (рис. 1) складає S_d = S_a = 128 мм, підставив наявні дані в формулу (1) одержимо:

.

Середній індикаторний тиск циклу р_і для округленої індикаторної діаграми визначається за наступним рівнянням:

,

де - коефіцієнт повноти діаграми, який враховує різницю дійсного циклу від теоретичного, для дизелів =0,92…0,95, у прикладі, який розраховувається, приймаємо значення = 0,94.

Індикаторний ККД визначається із рівняння:

,

де - коефіцієнт наміру повітря (беремо з вхідних даних ); L₀ – кількість повітря, теоретично необхідного для повного згорання палива, для дизельного палива L₀ = 14,7 кг/кг; Н_И – нижча теплотворна властивість палива, для дизельного палива Н_И = 42,5 МДж/кг; - густина свіжого заряду на впуску,

,

де R_B – питома газова стала повітря, , для дизелів без наддуву , , . Для нашого приклада беремо значення із додатка Б , , ; - коефіцієнт наповнення, значення взято з розрахунку приклада у лабораторно-практичні роботі №1.

Індикаторна питома витрата палива g_i визначається із рівняння:

г/(кВт-год).

Середній тиск механічних втрат р_МП визначається із рівняння:

,

де а і b – емпіричні коефіцієнти для дизелів з нерозділеними камерами згорання а = 0,105, b = 0,012; С_П - середня швидкість переміщення поршня,

; n_н – номінальна частота обертання вала двигуна (задана у вхідних даннях, лабораторно-практична робота №1, n_н=1800 хв^-1).

Середній ефективний тиск р_е = р_і – р_МП = 0,92 – 0,191 = 0,729 МПа.

Механічний ККД

Ефективний ККД

Ефективна питома витрата палива: .

Ефективна потужність: ,

де V_h – робочий об’єм циліндра, л (додаток В); і –число циліндрів; - тактність двигуна (для всіх варіантів ).

Годинна витрата палива .

Ефективний крутний момент .

Літрова потужність .

Питома маса ,

де G_ДВ - маса не заправленого двигуна, кг (додаток Е).

Для оцінки технічного рівня двигуна, що розраховувається, необхідно порівняти його основні показники з показниками його прототипу і перспективних ДВЗ і дати короткий аналіз перерахованих показників.

4 ДИНАМІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ДВЗ

4.1 Схема і розрахунок сил у КШМ

Основними силами, діючими у КШМ, які показані на рисунку 2, є сили тиску газів, сили інерції мас, які мають зворотно поступальний рух, і сил інерції мас, які обертаються.

Сили тиску газів на поршень заміняються однією силою, діючою по осі циліндра і прикладеною до осі поршневого пальця. Сила вважається позитивною, коли направлена вона до осі колінчастого вала, як показано на рисунку 2. Сили тиску газів (Р_г ) визначають по індикаторній діаграмі, одержаній на основі теплового розрахунку (розділ 2 цієї курсової роботи).

Рисунок 2 – Схема сил, діючих у КШМ двигуна

Рівнодіючу силу тиску газів на поршень визначають із вираження:

,

де р_К.Г – тиск картерних газів, МПа (приймають ); р – тиск газів у циліндрі, МПа; - площа поршня, м².

Для такту впуску р = р₀, для такту випуску р = р_r, а для тактів стиску і розширення р визначається по індикаторні діаграмі (див. рисунок 1 лабораторно-практичної. роботи №2). Для цього необхідно під індикаторною діаграмою побудувати напівокружність діаметром, рівним ходу поршня S. Потім від її центру точка О відкласти в бік НМТ поправку Ф. Брикса, рівну

, приймаємо для нашого прикладу ОО^І = 8 мм,

де - радіус кривошипа; , приймаємо - конструктивний параметр КШМ; L - довжина шатуна.

Фізичний сенс поправки Ф. Брикса у тому, що вона враховує, наскільки більше переміщення поршня при повороті кривошипа колінчастого вала від 0 до 90⁰, в якому поршень проходить більше половини свого повного ходу до рівняння з переміщенням при повороті кривошипа від 90 до 180⁰.

Із одержаного центру О^І проводять промені через 30⁰. Точки їх пересичення з напівокружність відповідають кутам обертання кривошипа з інтервалом 30⁰ (малюнок 1). З одержаних точок проводять вертикально вверх промені до пересікання з лініями індикаторної діаграми. Проекції одержаних точок на ось тиску будуть відповідати тиску газів р у циліндрі для відповідних кутів оберту кривошипа, які записують у таблицю 3.

Сила інерції мас, які мають зворотно-поступальний рух, рахується прикладеною до осі поршневого пальця і визначається по залежності:

, Н,

де А – тригонометрична функція, (додаток Г); m_i – маса деталей, які мають зворотно-поступальний рух, кг. m_i визначається складанням мас поршневого комплекту m_ПК і частки маси шатуна m_Ш , яка приведена до осі поршневого пальця (додаток В) - тригонометрична функція

- для нашого приклада.

- кутова частота обертів колінчастого вала.

Сумарна сила, діюча на поршень по осі циліндра, рахується прикладеною до осі поршневого пальця і визначається алгебраїчним складанням сили тиску газів і сили інерції зворотно-поступально рухомих мас:

, Н.

Розкладання сумарної сили на дві складові дозволяє визначити нормальну силу, притискачу поршень до стінки циліндра:

і силу, направлену по осі шатуна:

Для зручності розрахунку сил, навантажуючи шатунну і корінну шийки колінчастого вала, силу, направлену по осі шатуна Р_Ш, переносять у центр шийки і розкладають на дві складові: радіальну

і тангенціальну, направлену по дотичній до радіуса кривошипа:

.

Крутний момент одного циліндра двигуна визначається із рівняння:

.

Сила інерції мас, що обертаються, яка навантажує коренні підшипники, дорівнює:

,

де m_C – умовна обертаюча маса, яка навантажує корінні підшипники, кг;

для рядних двигунів ;

для V- подібних ,

де m_K - неурівноважена маса кривошипа, .

Дата добавления: 2014-10-23