Расчет рабочего процесса двигателя

Давление сжатия

, Мпа (7)

Температура смеси в конце процесса сжатия

Температура сжатия

.К (8)

nс = (1,341,37) - показатель политропы сжатия .

1.3 Процесс сгорания

Основным процессом, происходящим в цилиндре дизеля, является горение топлива впрыскиваемого в цилиндр. Выделяющееся при горении топлива тепло идет на повышение внутренней энергии рабочего тела и совершение механической работы (перемещение поршня). Для определения количества воздуха необходимого для полного сгорания топлива и продуктов сгорания надо располагать данными по составу топлив

Термохимия процесса сгорания

Элементарный состав топлива

Расчет процесса сгорания производится для дизельного топлива. Основные свойства топлива условно приняты одинаковыми для всех рассчитываемых, в курсовом проекте, вариантов.

Весовой состав дизельного топлива С = 0,87; Н = 0,126; О = 0,004.

Теплота сгорания топлива.

Если известен элементарный состав, то для приближенного определения низшей теплоты сгорания дизельного топлива можно воспользоваться формулой Д.И.Менделеева.

QН= 33900·С+ 103000·Н - 10900·0 = 33900·0,87+10300·0,126- 10900·0,004=42427,4(9)

Теоретический необходимое количество воздуха для сгорания топлива

В ДВС для сгорания топлива используется кислород воздуха, поступающий в цилидр, в процессе наполнения. Для полного сгорания 1 кг топлива, теоретический необходимое количество воздуха в - кг, определяется из выражения:

(12)

Тоже количество воздуха, выраженное в киломолях на 1 кг топлива:

где: 0,23 - массовое содержание кислорода в 1 кг воздуха;

0,21 - объемное мольное содержание кислорода в воздухе;

- количество киломолейС, Н, О в топливе.

Проверка

=0,5·28,84=14,42 кг (10)

где: mb=28,84 - масса 1 кмоль воздуха состава (0,21 О2 +0,79 N2)

Действительное количество воздуха для сгорания топлива

На такте наполнения в цилиндры дизеля вводится определенное количество воздуха, которое должно быть больше теоретически необходимого количества воздуха для полного сгорания топлива. Величина поступившего количества воздуха определяется коэффициентом избытка воздуха().

Коэффициентом избытка воздуха() - называется отношение действительного количества воздуха, участвующего в сгорании 1 кг топлива, к теоретически необходимому количеству воздуха для полного сгорания.

Если < 1, смесь называется богатой, если >1 - бедной, при = 1, смесь называется стехиометрической.

Действительное количество воздуха для сгорания 1 кг топлива в дизеле определяется как:

L = L'о=1,86•0,498=0,926 (11)

Где: -коэффициент избытка воздуха- (по заданию)

Состав продуктов сгорания

При полном сгорании 1 кг топлива стехиометрической смеси (т.е. =1) образуются чистые продукты сгорания (М=1).

(12)

Продукты сгорания 1 кг топлива при >1 представляют собой смесь чистых продуктов сгорания М=1 (при =1) с избыточным количеством воздуха (М):

М = 0,21(-1)L=0,21(1,86-1)•0,926=0,168 кмоль/кг

М = М=1 + М =0,867+0,167=1,03 кмоль/кг.

Теоретический (химический) и действительный коэффициенты молекулярного изменения

Критерием оценки приращения (М) количества киломолей при сгорании является: теоретический (химический) коэффициент молекулярного изменения (о), представляющий собой отношение числа молей в продуктах сгорания к числу молей свежего заряда.

о = (13)

Проверка правильности расчета -о

о=1 + =1+=1.03 (14)

где: - коэффициент избытка воздуха.

Действительный коэффициент молекулярного изменения ()-представляет собой отношение числа молей в продуктах сгорания с учетом остаточных газов к числу молей действительного количества воздуха, поступившего в цилиндр и остаточных газов от предыдущего цикла.

= (15)

где: г - коэффициент остаточных газов (0,10).

Теплоемкость воздуха и продуктов сгорания

Теплоемкость газов изменяется при сгорании вместе с изменением температуры и состава рабочей смеси. В конце процесса сжатия (начала горения) рабочая смесь состоит из действительного количества воздуха поступившего в цилиндр и остаточных газов.

В виду малой доли остаточных газов теплоемкость рабочей смеси можно принять равной теплоемкости воздуха. Считая, что горение начинается в точке (С) диаграммы (при V=const) определяем среднюю мольную изохорную теплоемкость воздуха для точки (С).

=20,13 + 0,002411·ТС =20,13+0,002411·787,2=22,02 (16)

где: ТС ,К- температура смси в конце процесса сжатия (вычислена ранее).

Средняя мольная изохорная теплоемкость продуктов сгорания для точки (Z) диаграммы при > 1.

СVZ = (20, 97 +)+(1,549 + )·10-3

ТZ (17)

где: - коэффициент избытка воздуха( по заданию).

Средняя мольная изобарная теплоемкость продуктов сгорания

СРZ = СVZ + 8,314=21,46+0,002·Tz +8,314=29,724+0,002Tz.

Расчет параметров конца процесса сгорания

Расчет параметров процесса сгорания сводится к решению уравнения, из которого определяется температура газа ТZ в конце видимого сгорания. При расчетах рабочего процесса обычно задаются степенью повышения давления -Z. Располагая значениями ТZ и можно найтистепень предварительного расширенияи величину максимального давления сгорания цикла являющегося основным параметром дизелей при расчете их на прочность.

Температура конца процесса сгорания (ТZ)

Температура конца процесса сгорания (ТZ) определяется из уравнения первого начала термодинамики, преобразовав которое, получим.

Уравнение сгорания для дизелей:

(18)

где: - коэффициент остаточных газов ( по заданию);

Z - степень повышения давления.

При расчетах следует исходить из значений Z=1,35-1,55.

Z=1,4 . ТС; ; СVZ; СРZ- вычислены ранее.

;

После подстановки численных значений в уравнение последнее приходит к виду:

А?TZ 2 + B? TZ - C = 0

TZ= .

=

TZ=

Максимальное давление сгорания(Рz)

Максимальное давление сгорания Рz определяется из соотношения:

РZ = ZРС=1,4·4,87=6,818МПа (19)

где: Z - степень повышения давления ;

РС - давление сжатия (вычислено ранее).

Ориентировочные значения РZдля номинальной мощности дизелей составляют:

РZ = 8-13 МПа, TZ=1800-2700К.

Степень предварительного расширения

=(20)

по опытным данным степень предварительного расширения изменяется в пределах от = 1,2-1,4

Объём цилиндра в точке z диаграммы

1.4. Процесс расширения

Процесс расширения протекает при высокой температуре с интенсивным теплообменом. Процесс расширения также как и сжатие является политропным,с показателем- nР переменным на всем протяжении хода поршня. В расчетах рабочего цикла принимают условный постоянный средний показатель политропы расширения, значения которого составляют для дизелей nр= 1,2-1,3

Давление рабочей смеси к концу расширения

Рb= ( 21)

Температура продуктов сгорания концу расширения

Тb= К (22)

Степень последующего расширения продуктов сгорания:

для четырехтактных -

(27)

где: , v- соответственно геометрическая и действительная степени сжатия .

- степень предварительного расширения (определена ранее).

При работе на номинальном режиме работы дизелей ориентировочное значение и , лежат в пределах

MПа, К.

1.5 Расчет показателей рабочего цикла двигателя

Показатели рабочего цикла двигателя делятся на индикаторные (внутренние) и эффективные (внешние).

Расчет индикаторных показателей.

Индикаторные показатели характеризуют степень совершенства рабочего цикла с учетом только потерь теплоты в систему охлаждения, и с отработавшими газами .

Расчетное значение среднего индикаторного давления Рipдизеля вычисляется:

- для четырехтактного

Рip = = (23)

Среднее индикаторное давление действительного цикла меньше теоретического (расчетного) на величину скругления индикаторной диаграммы поэтому:

для четырехтактного дизеля:

Рid = n Рip = 0,95•2,13=2,02 Мпа

где: n - коэффициент полноты диаграммы;

- доля потерянного хода ( по заданию).

Значения коэффициента - цп для дизелей составляют:

четырехтактных цп =0,9 - 0,95

(большие значения при прямоточно-щелевой продувке);

Ориентировочные значения среднего индикаторного давления:

четырехтактные - Рi, =0,9 - 2,5 Мпа,

Индикаторный КПД и индикаторный удельный расход топлива

Индикаторным КПД дизеля называется отношение количества теплоты, преобразованной в работу ко всему количеству теплоты выделившейся при горении топлива в камере сгорания.

(24)

где: - плотность всасываемого дизелем воздуха-,

L - действительное количество воздуха поступившего в цилиндр - кг;

v - коэффициент наполнения (вычислена ранее);

Нu -низшая теплота сгорания топлива - .

Удельный индикаторный расход топлива.

Удельный индикаторный расход топлива представляет собой количество топлива израсходованного на выработку 1кВт .ч.

(25)

Значения индикаторного КПД и удельного индикаторного расхода топлива для номинальных режимов и частот вращения современных дизелей с газотурбинным наддувом соответствуют:

Индикаторная мощность

Индикаторной мощностью-Ni называется мощность соответствующая индикаторной работе газов осуществляемой в цилиндре дизеля за время цикла.

Выражение для определения расчетной величины индикаторной мощности имеет вид

(26)

где: n - число оборотов к/вала; Vh- рабочий объем;z- число цилиндров;

- тактность; Рid - среднее индикаторное давление действительного цикла.

Примечание. Значения параметров подставлять в формулу:

п, , Ре ,кПа, Vh, м3

Расчет эффективных показателей

Эффективные показатели учитывают кроме потерь теплоты еще механические потери в узлах трения (поршень цилиндр, в подшипниках коленчатого вала) и потери на привод вспомогательного оборудования (водяной насос, масляный насос и т.д.) при передаче энергии расширения газов на коленчатый вал.

При известном значении механического КПД эффективные показатели дизеля определяются:

Среднее эффективное давление

Ре = Рidm=1,22·0,88=1,073 МПа (27)

Средний эффективный КПД

е = im =0,54·0,88=0,475 (28)

Средний удельный расход топлива

qе = qim,=156,8·0,88=137,9 (29)

Эффективная мощность

Nе = Nim=1470 кВт (30)

где: m - механический КПД (по заданию).

Значения эффективного КПД и удельного эффективного расхода топлива для номинальных режимов и частот вращения современных дизелей с газотурбинным наддувом соответствуют:

Определение основных размеров рабочего цилиндра дизеля

Основными геометрическими размерами цилиндра дизеля являются: диаметр цилиндра-D; и ход поршня -S.

Отношение характеризуется относительной величиной - .

В зависимости от относительной величины -К, дизели подразделяются на следующие группы:

0,9 ? К ? 1,2 - короткоходные

1,2 ? К ? 1,8 - длинноходные

Диаметр цилиндра и ход поршня можно определить по эффективной мощности и частоте вращения коленчатого вала дизеля.

Эффективная мощность определяется по следующей формуле:

Диаметр цилиндра

(31)

Примечание. Значения параметров подставлять в формулу: п, об/мин, Ре ,Мпа, Nе,кВт\

Ход поршня

S = К·D=1·0,25=0,25 м (32)

Определение расходов топлива, воздуха и отработавших газов

Часовой расход топлива дизелем

Gч = qeNe(33)

2. Количество топлива подаваемого в цилиндр за цикл(цикловая подача топлива)

gц= (34)

Примечание. Значения- п подставлять в формулу: п, с-1.

Часовой расход воздуха дизелем определяется из выражения

Gb = (35)

Количество отработавших газов:

Gог = (1+ прLo)GЧ(36)

где: пр - коэффициент продувки (по заданию).

1.6 Построение индикаторной диаграммы

Методика построения индикаторной диаграммы

Тепловой расчет двигателя завершается построением индикаторной диаграммы, которая в дальнейшем является исходным материалом при проведении динамического и прочностного расчетов двигателя.

Построение индикаторной диаграммы выполняется аналитическим способом. Расчетная индикаторная диаграмма строится в системе координат

Р-V ( давление - объём ) на миллиметровой бумаге форматов А 4 (297х210мм) или А3 (420х297мм). Единицы измерения приводятся в системе СИ (давление в МПа ,объём в м3).

Рекомендуемые масштабы для построения индикаторной диаграммы при книжном расположении диаграммы на листе:

формат А 4 - Vа = А; (А ? 150170 мм)=150мм , Рz = Б;Б ? (170230 мм)=170мм;

Построение индикаторной диаграммы проводим в следующем порядке:

Нанести координатную систему (Р-О-V) .

На координатной оси (О-V)

- от начало координат (точка О) в выбранном масштабе объёма откладываем отрезок равный объему камеры сгорания (- величина степени сжатия). Конец отрезка будет соответствовать положению верхней мертвой точки(в.м.т.);

Vс = мм.

- от точки ВМТ в том же масштабе откладываем отрезок равный рабочему объёму цилиндра конец которого будет соответствовать положению нижней мертвой точки (н.м.т.);

Vh= Vа - Vс = =160-12,8=147,2 мм,

По координатной оси (О-Р).

Восстанавливаем перпендикуляркв.м.т.,на котором в выбранном масштабе давления отмечаем точку соответствующую значению :

давления наддува - через которую проводим прямую параллельную оси (О-V);

Рк =мм

давления сжатия-(точка c диаграммы) и давления сгорания

Рz=Б мм ( точка z диаграммы).

Рс =мм

От точки z параллельно оси (О-V) откладываем отрезок равный конец которой обозначается точкой z1( - степень предварительного расширения);

Vz = Vc =

Восстанавливаем перпендикуляр кн.м.т., на котором в выбранном масштабе давления отмечаем точки соответствующие значениям:

давления наполнения мм (точка а диаграммы),

и давления расширениямм (точка b диаграммы).

Для двухтактных дизелей точки соответствующие Ра( точка а диаграммы) и Рв ( точка b диаграммы), расположены на перпендикуляре восстановленном к концу отрезка .

Между точками (а) и (с) строим политропу сжатия со средним показателем (nс), а между точками (b) и (z) политропу расширения со средним показателем (nР).

Построение политроп сжатия и расширения

Для построения политроп сжатия и расширения на график необходимо нанести несколько промежуточных точек этих кривых. Ординаты этих точек вычисляются следующим образом:

линия сжатия (а-с ) - задавая значения текущей степени сжатия

х =

Таблица. 1

Расчет политроп сжатия и расширения.

По данным столбца 5 строится линия сжатия, а по столбцу 8 линия расширения. Скругляя диаграмму в районе в.м.т., так же нанося линии выталкивания и всасывания, получим диаграмму действительного цикла.

Графическое определение среднего индикаторного давления

Для определения величины Рi.p необходимо вычислить площадь индикаторной диаграммы построенной в соответствующих масштабах давления -mр и объёма - mv.

Среднее индикаторное давление - Рi.pвычисляется как:

=МПа

2. Определение кинематических характеристик движения поршня

Кинематика кривошипно-шатунного механизма (КШМ) - служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Условия работы деталей КШМ обуславливаются усилиями, возникающими в них при различных режимах работы двигателя. Величина и характер изменения механических нагрузок, приходящихся на эти детали, могут быть определены на основе кинематического и динамического исследования КШМ. При кинематическом исследовании КШМ предполагается, что все кинематические величины могут быть выражены в функции угла поворота коленчатого вала (). Основными функциями, определяемыми при кинематическом исследовании КШМ, являются зависимости изменения:

хода поршня от угла поворота коленчатого валаS = fs;

- скорости поршня от угла поворота коленчатого валах =fv ();

- ускорения поршня от угла поворота коленчатого валаJ= fj().

Кинематика рядного (центрального ) КШМ

Рядный (центральный ) КШМ (Рис.4. )состоит из кривошипа r(ОВ) и шатуна Lш(АВ) при этом прямая по которой двигается точка А ( ось поршневого кольца ) проходит через ось коленчатого вала О.

Поршень перемещается от ВМТ до НМТ и обратно.

Путь- Sх, скорость-х и ускорение- j поршня определяются из выражений:

Sх = r?fs( ), м ;

хх = r?fv( ), м/с;(37)

jх = r??fv ( ),м/с2 .

fs() = 1-cos+);fх() = sin+ ;

fj() = cos + .

- угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра;

- угол отклонения оси кривошипа от оси цилиндра.

r = - радиус кривошипа (для дизеля со встречно-движущими поршнями принимается ход поршня), м;

= 2·n - угловая скорость вращения коленчатого вала,

=2•3,14•16,67=104,68

Таблица.2

Изменения значений Sх, х и jот

Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма

Детали шатунно-кривошипного механизма подвергаются действию сил давления газов внутри цилиндра, сил инерции поступательно и вращательно движущихся частей, сил трения на поверхностях относительного скольжения и сил сопротивлений со стороны потребителя энергии.

Знание сил и моментов необходимо для расчёта деталей на прочность, анализа надёжности и долговечности узлов и деталей двигателя в эксплуатации, оценки уравновешенности двигателя, определения возможности возникновения недопустимых колебательных явлений и др.

При определении действующих сил и моментов целесообразно находить их удельные значения, т.е. отнесённые к 1 м2 площади поршня. Для определения величины полной силы или момента необходимо умножить удельную силу или момент на площадь поршня, выраженную в м2

3.1 Силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме

При изучении динамических явлений в д. в. с. в первую очередь рассматривают силы от давления газов Ргази силы инерции РJпоступательно движущихся масс КШМ ( Рис 1).Положительными считаются силы, направленные от поршня к коленчатому валу.

Рис. 1. Силы, действующие в шатунно-кривошипном механизме

В течении всего цикла на поршень противоположно давлению газов в цилиндре действует сила давления газов в картере обычно равная атмосферному давлению МПа.

Тогда величина силы давления газов в цилиндре Ргазбудет равна:

Ргаз = Ринд - Р0(38)

где: Ринд-сила давления газов в цилиндре по индикаторной диаграмме.

Суммарная сила, действующая на поршень,

Р = Ргаз + Р j (39)

Для получения количественных значений сил, действующих в КШМ, используют развернутую индикаторную диаграмму,с помощью которой определяют силу давления газов при любом положении кривошипа, и аналитические зависимости для определения сил инерции.

Силу инерции находят на основании уравнения второго закона Ньютона:

(40)

В качестве массы тпберут массу вcех деталей, которые вместе с поршнем совершают возвратно-поступательное движение. Сюда относят поршень, кольца, поршневой палец, детали, предохраняющие поршневой палец от осевых перемещений. Масса этих деталей сосредоточена на оси поршневого пальца.

Шатун совершает сложное плоскопараллельное движение. Для упрощения анализа детали группы шатуна замещают совокупностью масс, динамически им эквивалентных. Обычно число масс замещающей системы берут равным двум. Приводя их к осям поршневого пальца и шатунной шейки, считают, что первая масса совершает движение вместе с поршнем, а вторая -- вместе с кривошипом.

Анализ выполненных конструкций д.в.с. показывает, что на долю массы, относимой к оси поршневого пальца, приходится 0,25--0,33 общей массы деталейгруппы шатуна, а 0,75--0,67 приходится на долю массы, совершающей вращательное движение вместе с кривошипом.

Таким образом, сила инерции деталей, движущихся вместе с поршнем,

(41)

где: mj- масса деталей группы поршня и часть массы деталей группы шатуна, отнесенная к оси поршневого пальца;

jх = r??( cos + ) - ускорение поршняпо углу поворота коленчатого вала.

Суммарная сила Р давит вниз на поршень и линия действия совпадает с осью цилиндра. Разложим эту силу на две составляющие, одну из которых, S, направим по оси шатуна, другую, N, -- перпендикулярно оси цилиндра. Боковая сила N, прижимает поршень к той или иной стенке цилиндра:

(42)

Сила Sдействует по шатуну, растягивая или сжимая его, и передается на шатунную шейку кривошипа:

(43)

Перенеся силу S по линии ее действия и допустив, что она приложена к кривошипу, повторим операцию разложения. Направим первую составляющуюТперпендикулярно радиусу кривошипа, а вторую K-- по его радиусу. Тогда тангенциальная составляющая

(44)

соответственно нормальная составляющая

(45)

СилаТсоздает крутящий момент равный

(46)

где: r- радиус кривошипа.

Крутящий момент создает вращательное движение коленчатого вала двигателя и далее передается потребителю. В то же время опоры двигателя воспринимают опрокидывающий момент

Monр=N · h, (47)

h =

Опрокидывающий момент в точности равен крутящему моменту с обратным знаком:

(48)

В результате действия на опоры двигателя опрокидывающего момента в них развивается равный ему и противоположный по знаку реактивный момент. Направление крутящего момента, указанного на рис. , принято считать положительными, обратные им -- отрицательными.

Зависимость изменения давления газов в цилиндре Риндот угла поворота кривошипа задается индикаторной диаграммой.

3.2 Развертка индикаторной диаграммы

Развернуть индикаторную диаграмму - это значит найти зависимость давления в цилиндре от угла поворота коленчатого вала ( п.к.в.)

Р = f (п.к.в).

Для этого, под индикаторной диаграммой в координатах Р--V строят вспомогательную полуокружность радиуса r. Точка 0 соответствует ее геометрическому центру, точкаО' смещена на величину по оси координат в сторону н. м. т. Отрезок 00' соответствует разнице перемещений, которые совершает поршень за первую и вторую четверти поворота коленчатого вала. Если требуется определить давление в цилиндре при положении кривошипа ц, то, проводя радиус из центра окружности О под углом ц и ему параллельный из точки О', получим точку С на окружности. Из точки С проведем ординату, пересечение которой с индикаторной диаграммой дает искомое давление, существующее в цилиндре двигателя при повороте кривошипа на угол ц, Проводя из точек пересечения ординаты с индикаторной диаграммой линии, параллельные оси абсцисс до пересечения с ординатами при углах-- ци + ц, находим точки, ринадлежащие кривой сил давления газов в координатах Р-- ц. Эти точки лежат соответственно на линиях сжатия и расширения, впуска и выпуска. Прежде чем построить всю кривую Ргаз целесообразно найти точки, соответствующие давлениям при положениях поршня в в. м. т. и н. м. т.

На рис.7. показан пример перестроения индикаторной диаграммы из координатР-V в координаты Р-цп.к.в.

При определении суммарной силы используют избыточные, а не абсолютные давления. Для этой цели ось абсцисс графика б) смещают на величину атмосферного давления 0,1 МПа относительно графика а).

3.3 Расчет динамических сил

Удельные силы инерции поступательно движущихся масс в МПа определяются по формуле:

·j (49)

где: - постоянный коэффициент ;

= - 0,001668

М- масса поступательно движущихся частей;

FП = =0,049м2 (D - диаметр цилиндра, м) - площадь поршня;,м2;

j - ускорение поршня в зависимости от угла

Масса М включает массу комплекта поршня МП( поршень, вставка, палец, поршневые кольца и др.) и часть массы шатуна, участвующей в поступательном движении МШП, т.е.

М = МП + МШП =54+29,4=83,4кг

Массу шатуна делим на две части. Одну из них МШП считаем сосредоточенной на оси поршневого пальца и относим к поступательно движущимся частям, а другую МШВ - на оси кривошипа и относим к вращающимся частям. Распределение масс производим по правилам разложения равнодействующей на две параллельные силы:

МШП = МШ=98*0,3=29,4кг МШВ = МШ.

Где: L - длина шатуна (расстояние между центрами верхней и нижней головок шатуна);

lС - расстояние от центра тяжести шатуна до центра кривошипной головки.

Для приближенных расчетов можно принять

,

Тогда масса поступательно движущихся частей

М МП +0,3 МШ =54+0,3*98=83,4;

Вычисление удельных сил рекомендуется свести в таблицу, составленную по форме табл..

В нее заносим:

столбец 1 - значение угла поворота коленчатого вала отв.м.т. через 150.

для четырехтактного двигателя

столбец 2 - силы давления газов на поршень Ринд в зависимости от.

их берем из табл.6 в соответствии с тактом ( сжатие - столбец 7, расширение - столбец 10 ); для тактов выпуска и впуска четырехтактного двигателя и процессов выпуска, продувки, до зарядки двухтактного двигателя приближенно принимаем Р=Ра; совмещаем угол = 00 с началом такта горение-расширение для двухтактного двигателя;

столбец 3 - значение Ргаз, вычисляемые по формуле (45 ), т.е. из данных столбца 2 вычитаем Р0;

столбец 4 - значение ускорения поршняJ с их знаками

Примечание. Для двигателя с ВДП значения ускорений следует брать для нижнего поршня () при углах , отсчитываем от в.о.м.т., а не в.м.т. нижнего поршня. Для этого необходимо на графике , нанести дополнительную шкалу , сдвинутую от в.м.т. нижнего поршня по оси абцисс на 60 вправо по отношению к шкале , аналогично тому ,как это сделано для SH = f( ). Из графика для =0,15,30,…3600 определяем соответствующие им ускорения и подставляем в столбец 4 табл. . Указанные построения и определения должны быть в проекте.

столбец 5 - значения РJ, вычисляемые по формуле (47), т.е. данные

столбца 4 умножаем на постоянный множитель a;

столбец 6 - значения Р т.е. складываем данные столбцов 3 и 5;

В столбцы 7,9,11,13, заносимзначения тригонометрической функции:

, , , - соответственно. Значения тригонометрической функции в зависимости от угла поворота коленчатого вала и длины шатуна приведены в приложении 4-7.

Таблица. 3

Расчет удельных сил

В столбцы 8.10,12,14-заносим соответственно значения силN, K, T, Z .

,, , .

По данным столбцов 1,3,5,6 строится зависимость изменения сил Ргаз, РJи от угла .

По данным столбцов 1,8,10 строится зависимости изменения удельных сил N, Kот , а по данным столбцов 1.12,14 удельных силT, Z .

Углы откладываем в масштабе: четырехтактный двигатель- 1мм - 20п.к.в.;

Крутящий момент на валу двигателя создаваемый тангенциальной силойТ, изменяется в зависимости от угла поворота кривошипа.

В многоцилиндровом двигателе происходит суммирование крутящих моментов отдельных цилиндров так, что полный крутящий момент затрачивается на преодоление момента сопротивлений на фланце отбора мощности. Кроме удельных силТ и Z, на шатунную шейку действует удельная центробежная сила СШВот вращающейся части массы шатуна. Сила СШВ постоянна и направлена от центра коленчатого вал по радиусу кривошипа

Эту силу при заданной частоте вращения вала определяем по формуле

СШВ = 10-6H (50)

где: = 2n - угловая скорость вращения вала, рад/c;

r =S/2 - радиус кривошипа, м;

n - частота вращения вала, с-1;

FП - площадь поршня, м2.

Список литературы

поршень двигатель шатунный

1. Мусабеков М.О., Шанлаяков А.С., Текебаев М.А.

2. Методические указания для выполнения СРСП студентами 3 курса специальности 050713 - «Транспорт, транспортная техника и технологии» по дисциплине «Энергетические установки транспортной техники»

3. Симсон А.Э, Хомич А.З, Куриц А.А. и др.

4. Тепловозные двигатели внутреннего сгорания. М, Транспорт,1987г. 527с.

5. Ваншейдт В.А, Иванченко Н.Н, .Коллеров Л.К.

6. Дизели - справочник, Ленинград, Машиностроение ,1977г.480с

7. Водолажченко В.В. и др. Проектирование тепловозных двигателей, М, Транспорт,1972г. 224с.

8. Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания \ Под редакцией Дьяченко Н.Х, Л, Машиностроение. Ленинградское отделе ние,1979.392с.

9. Синенко Н.П, Гринсберг Ф.Г, Половкин И.Д. и др. Исследование и доводка тепловозных дизелей. М, Машиностроение1975. 184с

Размещено на Allbest.ru