Тепловой расчет двигателя

Обоснование дополнительных исходных данных к выполнению теплового расчета. Параметры окружающей среды. Подогрев заряда в процессе впуска. Параметры процесса выпуска отработавших и остаточных газов. Расчет параметров рабочего цикла теплового двигателя.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 13.12.2014
Размер файла 378,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ К ВЫПОЛНЕНИЮ ТЕПЛОВОГО РАСЧЁТА

1.1 Параметры окружающей среды

Давление и температуру окружающей среды при выполнении расчетов по варианту принять:

Ро=0,1012(МПа);

То=294(К).

1.2 Элементарный состав и техническая характеристика топлива

Жидкие моторные топлива, используемые для автомобильных двигателей внутреннего сгорания, представляют собой совокупность целого ряда углеводородных соединений.

Его элементарный состав по массе можно представить как:

C+H+OT=1кг

где: С - содержание углерода; кг/кг топлива; Н - содержание водорода; кг/кг топлива; От - содержание кислорода в соединениях топлива; кг/кг топлива;

Для карбюраторных двигателей, где в качестве топлива используется бензин, с содержанием: С=0,858; Н=0,142; От= 0. Низшая теплотворная способность топлива для бензина составляет - Hu=43930 кДж/кг топлива.

Молекулярную массу топлива используемого для автомобильных карбюраторных двигателей принять mт=115 кг/кмоль.

Соотношение количества остаточного водорода и окиси углерода в составе продуктов сгорания принять равным величине К=0,5

1.3 Подогрев заряда в процессе впуска

Свежий заряд при движении во впускной системе и цилиндре соприкасается с горячими стенками. В результате происходит некоторое повышение температуры смеси. Аналитическое определение ДТ осложняется отсутствием данных для определения коэффициента теплоотдачи и средней температуры поверхностей. В связи с этим при тепловом расчете его значение подбирают на основе ранее полученных экспериментальных результатов, с учетом физики происходящих явлений. В карбюраторных двигателях часть тепловой энергии заряда расходуется на испарение мелкораспыленного топлива. В конечном итоге степень подогрева заряда в процессе впуска оценивается значением ДТ в пределах 0...20.

1.4 Параметры процесса выпуска отработавших и остаточных газов

двигатель рабочий газ тепловой

Качество протекания процесса наполнения цилиндра во многом определяется параметрами выпуска отработавших газов: давлением на выпуске - Pr и температурой отработавших газов - Tr.

Величина Pr определяется давлением внешней среды - Po. При расчете коэффициентов остаточных газов и наполнения принимаем давление - =. Принимаем =1,16=0,1174(МПа).

Температура отработавших газов Тr зависит от состава смеси, степени расширения и теплообмена при расширении и выпуске. Температура остаточных газов для бензиновых двигателей в зависимости от ранее приведённых условий изменяется в пределах Тr =950…1050 К. Значения Pr и Tr принимаем самостоятельно исходя из условий окружающей среды и особенностей конструктивных параметров прототипа согласно задания. Принимаем Тr =1000 К.

1.5 Суммарный коэффициент сопротивления впускной системы

Совершенство организации, процесса впуска и соответственно параметры конца впуска во многом определяется оригинальностью конструкции самой системы впуска и характеризуется ее суммарным коэффициентом сопротивления - (в2+ж). Здесь p=Wц/Wвп определяет гашение скорости движения смеси при поступлении в цилиндр, ж - коэффициент гидравлического сопротивления системы впуска, отнесенный к наиболее узкому ее сечению, сечение впускного клапана. При хорошо сконструированной системе впуска ее суммарный коэффициент сопротивления составляет (в2+ж)=2,0... 3,5. Принимаем (в2+ж)=2,67.

1.6 Показатель политропы сжатия

Значение параметров процесса сжатия определяется термодинамическими параметрами рабочей смеси в начале сжатия, степени сжатия и характера теплообмена, интенсивность и направление которого и должен отражать показатель политропы сжатия. В начале процесса сжатия температура смеси ниже температуры поверхностей стенок и температура смеси повышается как за счет сжатия, так и в результате подвода теплоты от стенок поэтому n1>к. Затем температуры стенок и рабочей смеси постепенно выравниваются (n1=к), а при дальнейшем сжатии температура смеси больше температуры стенок, происходит теплоотдача в стенки цилиндров и камеры сгорания (n1<к). Здесь к - показатель адиабаты, к=1,41.

Таким образом, значение n1 в процессе сжатия является переменным, зависит от характера теплообмена с учетом принятой системы охлаждения, частоты вращения, следовательно, времени в течение которого происходит теплообмен, конструктивных особенностей двигателя и теплопроводности материала поршня, головки цилиндров и гильзы, в расчете принимаем его среднее значение с учетом всех выше перечисленных факторов. При расчётах рабочего цикла двигателя с полной нагрузкой и при максимальной частоте вращения предварительные его значения принимают n1 = 1,35…1,38,принимаем n1 =1,377.

1.7 Показатель политропы расширения

Значение термодинамических параметров рабочего тела в процессе расширения также определяется на основе аналитических зависимостей политропного процесса с постоянным показателем n2. Его значение, также как и значение показателя политропы сжатия, определяется характером протекания теплообмена в процессе расширения. Предварительное его значение принимаем на основе собственных соображений в пределах n2=1,23...1,28,принимаем n2=1,25.

1.8 Коэффициент использования теплоты

Значение коэффициента использования теплоты учитывает эффективность использования теплоты на участке сгорания. Его конкретные значения близко отражают долю теплоты, которая активно расходуется на повышение температуры рабочего тела и совершение работы. На основе опытных данных его значение при работе двигателя с полной нагрузкой изменяются в пределах: для карбюраторных двигателей жz=0,85...0,9.Принимаем жz=0,87.

1.9 Коэффициент степени повышения давления

Значение коэффициента степени повышения давления л=Рzс принимается для ограничения максимальных значений давления в рабочем цикле для дизельных двигателей.

1.10 Коэффициент скругления индикаторной диаграммы

Расчет максимальных значений температуры и давления рабочего цикла в двигателях с искровым зажиганием, со сгоранием смеси и подводом теплоты при V=const, дает несколько завышенные значения, по сравнению с получаемыми при экспериментальных исследованиях. В реальном двигателе процесс сгорания занимает некоторый промежуток времени (30...50)оп.к.в. и захватывает часть процесса расширения. Поэтому максимальное значение давления и температуры смещены обычно на (15...20)оп.к.в. после ВМТ и имеют более низкие значения. В связи с этим при построении индикаторной диаграммы и определения действительного значения P вводим поправочный коэффициент снижения максимального давления

P = 0,85ЕPz max.

Все другие значения исходных данных: ход поршня двигателя прототипа - Snn, отношение радиуса кривошипа к длине шатуна - l,077 отношение хода поршня к диаметру цилиндра Sп/Dц проектируемого двигателя, номинальная мощность - Ne кВт, частота вращения n мин-1 и число цилиндров выбираем и заносим в таблицу исходных данных на основе технической характеристики двигателя прототипа и полученного задания на проектирование двигателя.

1.11 Степень сжатия двигателя

Для обеспечения нормальной работы двигателя, октановому числу бензина должно соответствовать и определенное значение степени сжатия. Для конструируемого двигатель, эксплуатируемом на бензине марки АИ-80, выбираю степень сжатия 9,3.

Таблица 1, Исходные данные к тепловому расчету

Наименование параметров.

Обозначения

Ед. изм

Численное значение

1

2

3

4

1.Давление окружающей среды

P0

Мпа

0,1012

2.Температура окружающей среды

T0

K

294

3.Содержание углерода в топливе

С

-

0,858

4.Содержание водорода в топливе

Н

-

0,142

5.Содержение кислорода в топливе

От

-

0.0

6.Теплотворная способность топлива

HU

кДж/кг

43930

7.Молекулярная масса топлива

мТ

кг/кмоль

115

8.Коэффициент отношения водорода и окиси углерода в продуктах сгорания

К

-

0,5

9.Универсальная газовая постоянная

мR

кДж/кмоль*К

8,314

10.Газовая постоянная воздуха

R

Дж/кг*К

287

11.Степень подогрева заряда

ДT

К

10

12.Давление газов на выпуске

Рг

МПа

0,1174

13.Температура газов на выпуске

Тг

К

1000

14.Суммарный коэффициент сопротивл- ения впускной системы

2+ж)

-

2,67

15.Показатель политропы сжатия

n1

-

1,377

16.Покозатель политропы расширения

n2

-

1,25

17.Коэффициент использования теплоты

жZ

-

0,87

18.Степень повышения давления

л

-

-------

19.Коэффициент скругления инд икаторной диаграммы

цД

-

0,95

20.Ход поршня прототипа

Snn

м

0,08

21.Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна

л (R/L)

-

0,275

22.Степень сжатия

е

-

9,3

23.Коэффициент избытка воздуха

б

-

1,05

24.Отношение хода поршня к диаметру цилиндра

S/D

-

1,077

25.Эффективная мощность двигателя

Ne

КВт

58

26.Номинальная частота вращения

n

мин-1

5400

27.Число цилиндров

i

-

4

2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ОЦЕНОЧНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ

2.1 Расчет параметров рабочего цикла теплового двигателя

2.1.1 Расчет процесса впуска

Протекание газообмена в цилиндре двигателя включает удаление из цилиндра отработавших газов и наполнение его свежим зарядом. Задачей расчета процесса газообмена является определение следующих конечных его параметров.

1) Давление и температура заряда в начале сжатия - раа;

2) коэффициент остаточных газов - гr,

3) коэффициент наполнения - зv.

Для определения их значений в начале определим:

Плотность воздуха окружающей среды

(кг/м3);

Среднюю скорость смеси (воздуха) на впуске в сечении клапана из уравнения с учетом диаметра цилиндра, хода поршня прототипа

(м/с);

где Sпп - ход поршня для двигателя, рекомендуемого прототипа;

n - заданная частота вращения коленчатого вала, мин -1.

Скорость смеси должна составлять 50-90 м/с.

В расчетах принимаем скорость смеси Wсм = 70м/с за счет конструктивных изменений впускной системы.

Тогда давление в процессе впуска и к началу такта сжатия - Ра равно

Коэффициент остаточных газов - гr характеризует качество очистки цилиндра, и содержание остаточных газов в рабочей смеси. Определяем из соотношения

;

где Тr, Pr, - соответственно температура и давление остаточных газов, К и МПа;

е - степень сжатия двигателя;

ДТ - степень подогрева смеси на впуске, К;

Т0 - температура окружающей среды.

Температура рабочей смеси в конце впуска несколько возрастает за счет подогрева от стенок впускного трубопровода, цилиндра, камеры сгорания и при перемешивании с горячими остаточными газами. Ее значение определяется из зависимости:

( К).

Основным оценочным показателем совершенства организации процесса газообмена является коэффициент наполнения цилиндра определяем его значения из выражения:

2.1.2 Расчет процесса сжатия

Основное назначение процесса сжатия - повышение термодинамических параметров состояния рабочей смеси и ее концентрация в небольшом по геометрическим размерам ограниченном объеме камеры сгорания перед воспламенением. Процесс сжатия смеси в двигателе происходит при движении поршня от HMT к ВМТ. Носит политропный характер с переменным показателем политропного процесса n1=1,37.

Значения давления Pс и температуры Тс в конце сжатия определяем из соотношения зависимостей термодинамических параметров для политропного процесса:

МПа;

К.

2.1.3 Определение состава, количества и физико-технических характеристик рабочей смеси и продуктов сгорания

Определим теоретическое количества воздуха необходимое для обеспечения полного сгорания одного кг топлива:

В килограммах:

где От - содержание кислорода в составе топлива;

С - содержание углерода в составе одного кг топлива;

Н - содержание водорода в составе одного кг топлива.

В киломолях:

.

В зависимости от типа двигателя и режима работы количество поступающего воздуха на каждый 1 кг топлива может быть меньше или больше. Отношение этого действительного количества воздуха lд к теоретически необходимому для обеспечения полного сгорания топлива l0, определяет состав рабочей смеси и оценивается коэффициентом избытка воздуха - б. Его значение для проектируемого двигателя определено заданием. Тогда количество свежей смеси М1 при использовании одного кг топлива для карбюраторных двигателей составит:

;

где мT - молекулярная масса топлива.

Теплоту, которая выделяется при полном сгорании 1 кг топлива без учета конденсации водяного пара в продуктах сгорания, принимаем согласно исходным данным - Hu.

В карбюраторных двигателях, при работе двигателя на обогащённых смесях, при б<1.0, происходит не полное сгорание топлива. Недогорание носит химический характер в результате недостатка воздуха и кислорода содержащегося в смеси.

Количество не выделившейся теплоты при сгорании смеси равно:

, т.к. б>1

Количество выделившейся теплоты, в том числе с учётом химического недогорания смеси, при сгорании смеси равно:

.

Средняя мольная теплоемкость свежей смеси в конце сжатия и в интервале температур (0...1500)оС принимается равной:

Средняя мольная теплоемкость остаточных газов в конце сжатия при б>1 равна:

Среднюю мольную теплоемкость рабочей смеси определим из выражения:

Температура tс - выражает температуру в конце сжатия в градусах Цельсия.

2.1.4 Расчет состава и количества продуктов сгорания

Состав и количество продуктов сгорания зависит, в том числе и от коэффициента избытка воздуха. В состав продуктов сгорания при избытке топлива и неполном выгорании топлива, при б>1, входят: окись углерода СО, двуокись углерода СО2, водяной пар Н2О, избыточный водород Н2 и азот воздуха.

Количество отдельных компонентов и их суммарное значение определим из соотношений полученных согласно упрощенных реакций окисления углерода и водорода при сжигании одного кг топлива.

При б>1:

где

.

В процессе сгорания и химических преобразований происходит изменение количества молей рабочей смеси:

кмоль.

Относительное изменение объема сгоревшей смеси характеризует коэффициент молекулярного изменения:

Относительное изменение объема при сгорании рабочей смеси, с учетом содержания остаточных газов, оценивается действительным коэффициентом молекулярного изменения рабочей смеси

2.1.5 Процесс сгорания

Сгорание смеси является основным физическим процессом рабочего цикла двигателя. Первая часть, выделившейся при сгорании, используется на повышение внутренней энергии и совершение работы. Вторая часть передается в стенки камеры сгорания, и днище поршня. Доля активной теплоты учитывается коэффициентом активного использования теплоты zz и практически приравнивается к максимальному значению коэффициента активного тепловыделения.

Значения термодинамических параметров в характерных точках цикла Рz и Тz определяем на основе первого закона термодинамики.

;

Для рабочего цикла двигателей с искровым зажиганием уравнение выглядит следующим образом:

;

Применительно к реальному циклу для двигателей с искровым зажиганием уравнение сгорания принимает вид:

где - средняя изохорная мольная теплоемкость газовой смеси с составом продуктов сгорания после окисления топлива:

где - средние мольные теплоемкости компонентов продуктов сгорания.

Средние мольные теплоемкости компонентов продуктов сгорания в диапазоне температур от 1500 до 2800оС с достаточной степенью точности могут быть вычислены по эмпирическим зависимостям:

;

;

После выполнения математических операций получим выражение вида:

Тогда максимальная температура рабочей смеси в цикле определим из зависимости:

Максимальное давление цикла для двигателя с искровым зажиганием определяем как:

МПа

Степень повышения давления

Действительное значение максимального давления

МПа.

2.1.6 Процесс расширения

Процесс расширения в рабочем цикле представляется как основной этап, где происходит превращение тепловой энергии в механическую работу. На его начальном участке +20...30оп.к.в. после ВМТ продолжается интенсивный процесс подвода теплоты. В то время, большая разность температурного состояния рабочего тела и окружающей среды совершает процесс в условиях расширения. В начале расширения продолжается интенсивное сгорание топлива. Одновременно, с учетом больших скоростей движения газов и большой разности температур стенки цилиндропоршневой группы обеспечивают присутствие процесса интенсивного теплообмена. Таким образом, процесс расширения носит явно выраженный политропный характер. Значение показателя политропы предварительно принимаем при выборе исходных данных и уточняем в расчете процесса расширения. С учетом статистических данных и особенностей проектируемого двигателя в пределах n2=1,23...1,28.

Исходя из термодинамических параметров при политропном процессе, давление и температуру в конце расширения определим по формулам:

МПа;

К.

Правильность выбора значения температуры и давления остаточных газов оценивается сравнением принятых значений и полученных расчетным путем, по величине Тr

Расхождение принятого значения Тr и полученного, согласно зависимости меньше допустимых 6 %.

2.2 Определение индикаторных показателей рабочего цикла двигателя

Степень совершенства организации и эффективности рабочего цикла двигателя по превращению тепловой энергии в механическую работу оценивается расчетным определением индикаторных показателей, механических потерь, эффективных показателей рабочего цикла и основных размеров проектируемого двигателя.

Среднее индикаторное давление - Рicp как показатель качества и совершенства организации рабочего цикла определяет работу, которая совершается или совершалась бы одним литром (ед. объема) рабочего объема. Физически, среднее индикаторное давление - это условное среднее давление, которое действовало бы на поршень двигателя на протяжении всего процесса расширения, и при этом совершалась бы та индикаторная работа, что и при переменном расчетном значении давления.

Среднее индикаторное давление определяем из выражения:

С учетом скругления индикаторной диаграммы действительное среднее индикаторное давление определим из выражения:

МПа.

Индикаторный КПД -- характеризует степень использования теплоты топлива и долю ее превращения в индикаторную работу:

Индикаторный удельный расход топлива:

.

Индикаторная мощность - это работа, совершаемая рабочим телом за единицу времени:

2.3 Определение механических потерь при совершении рабочего цикла

К механическим потерям относятся потери на преодоление сопротивлений сил трения, привод вспомогательных механизмов, газообмен, привод компрессора, масляного насоса, водяного насоса, генератора, прерывателя-распределителя. Для различных типов двигателей величина потерь среднего индикаторного давления приравнивается величине среднего давления механических потерь. Оно определяется из следующего соотношения:

МПа;

где м/с - средняя скорость поршня;

n - номинальная частота вращения согласно задания;

Sп - ход поршня ранее принятый по прототипу, в метрах.

2.4 Эффективные показатели рабочего цикла для проектируемого двигателя

Среднее эффективное давление:

МПа.

Эффективная мощность - выражает эффективную работу в единицу времени:

Механический КПД:

Эффективный КПД определяет долю общей теплоты, использованной в рабочем процессе на совершение полезной работы на валу двигателя:

Эффективный удельный расход топлива определяется для оценки экономичности работы двигателя и определяет количество топлива, которое расходуется на воспроизведение одного кВт часа энергии:

;

2.5 Определение геометрических размеров цилиндра и кривошипно-шатунной группы двигателя

Согласно назначенного значения эффективной мощности, заданной частоты вращения и полученных значений эффективных показателей рабочего цикла определим необходимый общий рабочий литраж двигателя:

м3;

и рабочий объем одного цилиндра:

л.

Определившись с рабочим объемом цилиндра, определим его диаметр, с учетом заданного соотношения хода поршня к диаметру цилиндра S/D:

мм;

соответственно отношению (S/D), ход поршня будет равен:

мм;

После определения размеров диаметра цилиндра и хода поршня уточняем окончательные значения рабочего литража двигателя, эффективной мощности, крутящего момента и часового расхода топлива.

Общий рабочий литраж:

л.

Эффективная мощность:

кВт.

Эффективный крутящий момент:

.

Часовой расход топлива двигателем:

кг/ч.

Средняя скорость поршня:

м/с.

2.6 Расчет, построение и анализ внешней скоростной характеристики

Для анализа работы автомобильных двигателей используются различные характеристики, обычно получаемые экспериментальным путем при испытаниях. При проектировании нового двигателя отдельные характеристики (например, скоростная) могут быть построены расчетным путем. Скоростные характеристики подразделяются на внешние и частичные. Внешняя скоростная характеристика показывает зависимость основных показателей двигателя от скоростного режима при полном открытии дроссельной заслонки. Такая характеристика позволяет провести анализ и дать оценку мощностных, экономических и эксплутационных показателей при работе двигателя с полной нагрузкой.

С достаточной степенью точности внешнюю скоростную характеристику можно построить по результатам теплового расчета, проведенного для режима максимальной мощности двигателя, и использования эмпирических зависимостей.

Построение кривых скоростных характеристик проводим в интервале:

от nmin=900 об/мин до nmax=(l,05чl,2)nN, об/мин,через интервал n=900 об/мин.

Точки эффективной мощность:

;

где Ne и nN - номинальная эффективная мощность (кВт) и частота вращения коленчатого вала (об/мин) при номинальной мощности;

Nex и nх - эффективная мощность (кВт) и частота вращения коленчатого вала в искомой точке скоростной.

Точки эффективного крутящего момента,в Нм:

;

Точки среднего эффективного давления,в МПа:

;

где -литраж двигателя

-текущее значение мощности, в кВт.

Точки удельного топливного расхода(г/кВтч):

;

где geN - удельный расход топлива при номинальной мощности.

Часовой расход топлива, в кг/ч:

;

Для определения коэффициента наполнения необходимо задаться законом изменения б по частоте вращения.

Принимаем значения б постоянными на всех скоростных режимах, кроме минимального. При nx=nmjn следует принять состав смеси несколько обогащенным:

;

Тогда текущее значение коэффициента наполнения определится из выражения:

;

Все расчетные значения точек сведены в таблицу 3.

Таблица 3.Результат расчета скоростной характеристики

Частота врашения колечатого вала об/мин

Nex

Mex

Pex

gex

Gтx

бx

зvx

400

4,591

109,657

0,723

372,852

1,712

0,924

0,859

1400

17,925

122,326

0,807

319,261

5,723

0,966

0,858

2400

32,143

127,956

0,844

288,571

9,275

1,019

0,855

3400

45,034

126,549

0,835

280,784

12,645

1,040

0,840

4400

54,390

118,103

0,779

295,900

16,094

1,050

0,835

5400

58,000

102,619

0,677

333,918

19,367

1,176

0,917

2.8 Расчёт и построение индикаторной диаграммы

Для графического построения рабочего цикла проектируемого двигателя необходимо построить его индикаторную диаграмму в координатах Р-V (давление-объем).

Индикаторную диаграмму строим на миллиметровой бумаге формата А4 (298х210). Для этого необходимо определиться с размерами отрезков ОВ - представляемого полный объем цилиндра на оси абсцисс и отрезка OZ' - выражаемого максимальное давление цикла. Отрезок ОВ представляет полный объем цилиндра и состоит из 2-х частей.

10,8 +89=99,8 мм.

Отрезок АВ принимаем равным ходу поршня, что отражает рабочий объем цилиндра в масштабе 1:1.

Отрезок ОА - представляет объем камеры сгорания, его значение определяем из соотношения:

мм;

где е - степень сжатия.

Отрезок OZ' -- выражающий максимальное давление, определим из соотношения:

мм;

где µр=0,045 - масштаб индикаторной диаграммы по давлению. При этом соотношении OZ/АВ находится в пределах 1,6...1,8 (для наглядности представленной диаграммы).

Таким образом, определяем значения отрезков АВ, ОА, ОВ и OZ' по оси абсцисс откладываем отрезки ОА и АВ.

Из точек О, А и В - проводим три вертикальные линии. Вертикальная линия из точки О - представляет собой ось ординаты по давлению, линия из точки А -- выражает объем цилиндра (камеры сгорания) при положении поршня в ВМТ, точка В и вертикальная линия выражает полный объем цилиндра и положение поршня соответствующее НМТ.

Построив основные линии рабочего цикла двигателя, откладываем значения давления в характерных точках ВМТ и НМТ. Для этого необходимо определить их значения в миллиметрах из соотношений:

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм.

По точке атмосферного давления Р0p проводим горизонтальную линию параллельно оси абсцисс.

Точки “с”, “z” и “r” откладываем на вертикальной линии ВМТ (точка А), точки “а” и “в” откладываем на вертикальной линии НМТ (точка В).

Методика построения индикаторной диаграммы аналитическим путем заключается в следующем. Из уравнений политропы сжатия и политропы расширения вычисляется ряд промежуточных точек текущего давления.

Промежуточные значения давления для политропы сжатия в МПа определим по выражению:

и в миллиметрах:

где Pсх - искомое текущее давление в процессе сжатия в МПа или мм. Текущее отношение объемов Va/Vx=OB/OХ принимаем с шагом 8,89 мм (восемь промежуточных точек) в пределах от 1 до значения степени сжатия.

Аналогично для политропы расширения:

и

Отношение ОВ/ОХ, изменяется в интервале 1 до степени сжатия. Шаг и значения отношений ОВ/ОХ, при текущем значении ОХ, при построении политропы расширения оставляем такими же, что и при построении политропы сжатия.

Таблица 4. Результаты расчётов для построения индикаторной диаграммы

ОХ текущее значение

ОВ/Охi

Pcх Мпа

Рвх

Рсх

Рвх

100,000

1,000

1,000

1,000

0,089

0,395

1,969

8,777

85,000

1,172

1,243

1,239

0,111

0,484

2,463

10,754

70,000

1,424

1,622

1,611

0,146

0,617

3,218

13,708

60,000

1,661

2,004

1,983

0,180

0,748

3,979

16,621

50,000

1,993

2,572

2,537

0,231

0,939

5,115

20,875

40,000

2,491

3,492

3,429

0,314

1,242

6,954

27,591

30,000

3,322

5,179

5,056

0,467

1,779

10,335

39,531

20,000

4,982

9,026

8,740

0,817

2,953

18,062

65,622

15,000

6,643

13,386

12,888

1,214

4,231

26,842

94,021

10,800

9,227

20,994

20,082

1,908

-

42,196

-

Значения промежуточных точек давления в МПа (Рсх, Рвх) или в мм выносим на поле индикаторной диаграммы и соединяем, плавной кривой а-с и кривой z-b. Принимаем, что процессы впуска и выпуска протекают при постоянном давлении, соответственно Ра и Pr. Линии политропы расширения z-b, давления выпуска Рr и политропы сжатия соединяем плавными округляющими линиями.

Положение точки ZД смещаем по оси абсцисс от ВМТ на (10…15)0 п.к.в., что составляет 1,5 - 2,0 мм (вправо). Положение точки , определяет угол предварительного открытия выпускного клапана до НМТ. Точку откладываем на половине расстояния между точками “a” и “b” на вертикальной линии с точки В. Закроется выпускной клапан в точке а, с некоторым запаздыванием после ВМТ. Впускной клапан открывается до прихода поршня к ВМТ в точке , и закроется после прохода поршнем НМТ, в точке .

Моменты открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов подбираются экспериментально, поэтому при расчете индикаторной диаграммы фазы газораспределения необходимо брать по прототипу.

r' -- опережение открытия впускного клапана;

а' -- запаздывание закрытия впускного клапана;

с' -- угол опережения зажигания.

Соединяя плавными кривыми характерные точки r', r, а', а, а", с', с", Zд, b', b", через промежуточные расчетные точки политропы сжатия и политропы расширения получаем скругленную индикаторную диаграмму.

3. КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА КШМ

3.1 Общие сведения к расчету динамических сил в элементах энергетической установки

Основным звеном энергетической установки предназначенной для транспортной техники является кривошипно-шатунного механизм. Его основной задачей является превращение прямолинейного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Условия работы элементов кривошипно-шатунного механизма характеризуются широким диапазоном и высокой частотой повторения знакопеременных нагрузок в зависимости от положения поршня, характера происходящих процессов внутри цилиндра и частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Расчет кинематики и определение динамических сил, возникающих в кривошипно-шатунном механизме, выполняем для заданного номинального режима, с учетом полученных результатов теплового расчета и ранее принятых конструктивных параметров прототипа. Результаты кинематического и динамического расчета будут использоваться для расчета на прочность и определения конкретных конструктивных параметров или размеров основных узлов и деталей двигателя.

Основной задачей кинематического расчета является определение перемещения, скорости и ускорения элементов кривошипно-шатунного механизма.

Задачей динамического расчета является определение и анализ сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме.

Угловую скорость вращения коленчатого вала принимаем постоянной, в соответствии с заданной частотой вращения.

В расчете рассматриваются нагрузки от сил давления газов и от сил инерции движущихся масс.

Текущие значения силы давления газов определяем на основе результатов расчета давлений в характерных точках рабочего цикла после построения и развертки индикаторной диаграммы в координатах по углу поворота коленчатого вала.

Силы инерции движущихся масс кривошипно-шатунного механизма делят на силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс Pj и силы инерции вращающихся масс KR.

Силы инерции движущихся масс кривошипно-шатунного механизма определяем с учетом размеров цилиндра, конструктивных особенностей КШМ и масс его деталей.

Для упрощения динамического расчета действительный кривошипно-шатунный механизм заменяем эквивалентной системой сосредоточенных масс.

Все детали КШМ по характеру их движения делятся на три группы:

1) Детали, совершающие возвратно-поступательное движения. К ним относим массу поршня, массу поршневых колец, массу поршневого пальца и считаем сосредоточенной на оси поршневого пальца - mn.;

2) Детали, совершающие вращательное движение. Массу таких деталей заменяем общей массой, приведенной к радиусу кривошипа Rкp, и обозначаем mк. В нее входит масса шатунной шейки mшш и приведенная масса щек кривошипа mщ, сосредоточенная на оси шатунной шейки;

3) Детали, совершающие сложное плоскопараллельное движение (шатунная группа). Для упрощения расчетов ее заменяем системой 2-х статически замещающих разнесенных масс: массы шатунной группы, сосредоточенной на оси поршневого пальца - mшп и массы шатунной группы, отнесенной и сосредоточенной на оси шатунной шейки коленчатого вала - mшк.

При этом: mшn + mшк = mш,

Для большинства существующих конструкций автомобильных двигателей принимают:

mшn = (0,2…0,3)· mш;

mшк = (0,8…0,7)· mш.

Таким образом, систему масс КШМ замещаем системой 2-х сконцентрированных масс:

Масса в точке А - совершающая возвратно-поступательное движение

mj = mn + mшn

и масса в точке В, совершающая вращательное движение

mR = mk + mшк

Значения mn, mш и mк определяются, исходя из существующих конструкций и конструктивных удельных масс поршня, шатуна и колена кривошипа, отнесенных к единице поверхности диаметра цилиндра.

Таблица 5, Удельные конструктивные массы элементов КШМ

Параметры

Формула

Расчётное значение

Конструктивная масса поршневой группы (кг/м2)

Конструктивная масса шатуна

(кг/м2)

Конструктивная масса колена кривошипа (кг/м2)

- вал чугунный

250

Площадь поршня равна

м2

Для начала выполнения кинематического и динамического расчёта необходимо принять значения конструктивных удельных масс элементов кривошипно - шатунного механизма из таблицы

Принимаем:

= 103,22 кг/м2

= 144,5 кг/м2

= 250 кг/м2

С учётом принятых значений определяем реальные значения массы отдельных элементов кривошипно - шатунного механизма

Масса поршня кг

Масса шатуна кг

Масса колена кривошипа кг

Общая масса элементов КШМ совершающих возвратно - поступательное движение будет равна

кг

Общая масса элементов совершающих вращательное движение с учётом приведения и распределения массы шатуна равна

кг.

Таблица 6, Исходные данные к расчету КШМ

Наименование

параметров

Обозначения

Единицы

измерения

Численные

значения

1. Частота вращения коленвала

n

мин -1

5400

2. Число цилиндров

i

-

4

3. Радиус кривошипа

Rкр

м

0,0445

4. Диаметр цилиндра

DЦ

м

0,083

5. Отношение Rкр/Lш

л

-

0,275

6. Давление в конце впуска

Pa

МПа

0,089

7. Давление окружающей среды

Po

МПа

0,1012

8. Давление выпуска отработавших газов

Рr

МПа

0,1174

9. Максимальное давление цикла

Pz

МПа

6,443

10. Давление в конце расширения

Pb

МПа

0,397

11. Начальный угол расчета

ц0

0п.к.в.

0

12. Конечный угол расчета

цk

0п.к.в.

720

13. Шаг расчета

0п.к.в.

30

14. Конструктивная масса поршневой группы

кг/м2

103,22

15. Конструктивная масса шатунной группы

кг/м2

144,5

16. Конструктивная масса кривошипа

кг/м2

250

17. Масса поршня

кг

0,5525

18. Масса шатуна

кг

0,77343

19. Масса колена кривошипа

кг

1,338

20. Общая масса возвратно - поступательно движущихся элементов

кг

0,7652

21. Общая масса вращающихся элементов КШМ

кг

3,7975

3.2 Расчетно-графическое определение динамических сил в элементах и сопряжениях КШМ

В реальных условиях основными силами, воздействующими на элементы КШМ, являются силы инерции движущихся масс и силы давления газов в рабочем объёме цилиндра при совершении рабочего цикла. Их совместное воздействие определяет суммарную силу и её производные, действующие в определённых точках КШМ.

Реальная сила давления в объёме камеры цилиндра ДPr определится как разность абсолютного давления в объёме камеры цилиндра Pr и противодавления в объёме картере двигателя. Давление в объёме картера с достаточной точностью можно принять равным абсолютному давлению окружающей среды Ро. Тогда текущее значение давления и нагрузки от газовых сил действующих на поршень определяем из соотношения:

где Р0 - давление окружающей среды в картере;

Рг - текущее значение абсолютного давления газа в рабочем объёме цилиндра двигателя; его значение принимаем из массива исходных данных по индикаторной диаграмме после ее построения и развертывания по углу поворота коленчатого вала.

Для того чтобы развернуть и получить исходную информацию о давлении газов на поршень внутри цилиндра, на миллиметровой бумаге формата Al в левом верхнем углу строим индикаторную диаграмму в координатах Р-V.

Отступив 10-15мм вниз от оси абсцисс, где представлена индикаторная диаграмма, параллельно переносим отрезок хода поршня АВ, на горизонтальную ось полуокружности с диаметром равным рабочему ходу поршня . Точки А и В соответствуют положению поршня в ВМТ и НМТ на индикаторной диаграмме. Разделяем участок АВ пополам и строим полуокружность с центром в точке О.

Делим полуокружность на шесть равных частей через 30 градусов п. к. в. и соединяем полученные точки с центром точки 0 лучами 0-1, 0-2, 0-3, 0-4, 0-5, 0-6, 0-7.

В связи с тем, что шатун совершает сложное плоско-параллельное движение, текущее перемещение положения точки В (см. расчетную схему) на линии окружности радиуса кривошипа не всегда будет соответствовать прямолинейному перемещению поршня. Объём перемещения над поршнем будет дополнительно несколько увеличен за счёт отклонения нижней части шатуна при вращении по окружности радиуса кривошипа. Таким образом, при развертывании индикаторной диаграммы представленной в координатах Р-V, давление и объем занимаемый рабочим газом в цилиндре и теперь представляемые в координатах по углу поворота коленчатого вала не будет соответствовать действительному. Для исключения ошибки, при развертывании индикаторной диаграммы вводится поправка Брикса. Ее максимальное значение определяется из соотношения:

мм.

Определив ее значение, откладываем в правую сторону от точки О и обозначаем точкой О1. После этого с нового центра - точки O1 проводим лучи параллельные лучам 0-1, 0-2, 0-3,...0-7 и обозначаем полученные точки пересечения с окружностью 1`,2`,3`,4`,5`,6`,7` и соответственно лучи 0-1`, 0-2`, 0-3`, 0-4`, 0-5`, 0-6` и 0-7`

Полученные точки на полуокружности со штрихом -- 1', 2', 3'...7' теперь будут отражать действительные значения давления и объёмов на индикаторной диаграмме соответствующим значениям угла поворота коленчатого вала. Их положение и значение объёмов можно принимать как действительные для определённого значения угла поворота коленчатого вала при построении индикаторной диаграммы в координатах P-ц.

Дальнейшая процедура перестройки индикаторной диаграммы давления газовых сил на поршень заключается в следующем. Продолжаем горизонтальную линию значения атмосферного давления Ро вправо. Отступив от рисунка индикаторной диаграммы 15-20 мм, обозначаем точкой «О» на линии атмосферного давления начало координат Р-ц. Принимаем нанесенную линию атмосферного давления за горизонтальную ось индикаторной диаграммы в координатах Р-ц, графика изменения давления по углу поворота коленчатого вала. Для этого через каждые 15 мм по горизонтальной оси наносим шкалу значений угла поворота коленчатого вала от нуля «0» через 30 градусов п.к.в. до 720 градусов п. к. в.; что соответствует двум оборотам коленчатого вала от ВМТ и длительности рабочего цикла.

После нанесения осей индикаторной диаграммы переходим к переносу точек и значений давления из индикаторной диаграммы представленной в координатах Р-V в координаты Р-ц. Для этого, поочередно начиная с точки 1' и далее 2', 3', 4',...7', проводим вертикальные линии вверх до пересечения с линией давления на индикаторной диаграмме в координатах Р-V и переносим их значения по горизонтали до пересечения с вертикальными линиями соответствующих значений угла поворота коленчатого вала. Из точки 1' вверх проводим прямую линию до пересечения с кривой линией индикаторной диаграммы в координатах Р-V. С точки их пересечения проводим горизонтальную линию до ординаты соответствующей нулю градусов п. к. в., в координатах Р-ц. Далее из точки 2', соответствующей 30о п.к.в., из точки 3', соответствующей 60о п.к.в., и т.д. переходим к следующим точкам до значения 720о п.к.в. и переносим значения давления соответствующие определенному положению коленчатого вала по углу его поворота. Соединив плавной линией полученные точки изменения давления, соответствующие каждому значению угла поворота коленчатого вала, получим развернутую индикаторную диаграмму удельных газовых сил действующих на поршень по углу поворота коленчатого вала за рабочий цикл от 0о п.к.в. до 720о п.к.в..

Для определения численных значений газовых сил действующих на поршень, определяем путем расчетов или прямым измерением значения ординаты ДРг, для каждого положения поршня и угла поворота коленчатого вала, на поле индикаторной диаграммы в координатах Р-ц. Значения определяются расчётным путём или прямым измерением от линии атмосферного давления, горизонтальная линия оси абсцисс координат Р-ц, до линии отражающей изменение давления газов по индикаторной диаграмме.

Полученные значения в мм заносим в массив результатов измерений ординат ДРг в мм, как исходных для определения численного значения ДРг в МПа и суммарной силы, приложенной к оси поршневого пальца КШМ.

Таблица 7, Результаты измерений ординат ДРг

ц0 п.к.в

0

30

60

90

120

150

180

210

Yi

0,210

-0,190

-0,190

-0,190

-0,190

-0,190

-0,190

0,050

ц0 п.к.в

240

270

300

330

360

370

390

420

Yi

0,670

2,210

7,160

30,270

105,000

186,200

76,400

25,050

ц0 п.к.в

450

480

510

540

570

600

630

660

Yi

12,090

8,000

5,000

2,500

1,000

0,200

0,200

0,200

ц0 п.к.в

0

30

60

90

120

150

180

210

Yi

0,210

-0,190

-0,190

-0,190

-0,190

-0,190

-0,190

0,050

ц0 п.к.в

240

270

300

330

360

370

390

420

Yi

0,670

2,210

7,160

30,270

105,000

186,200

76,400

25,050

ц0 п.к.в

450

480

510

540

570

600

630

660

Yi

12,090

8,000

5,000

2,500

1,000

0,200

0,200

0,200

ц0 п.к.в

690

Yi

0,200

Численное значение удельной газовой силы действующей на каждый момент положения коленчатого вала (при 300) определится как произведение

где Yi - текущее значение ординаты давления для каждого положения коленчатого вала через 30о п.к.в., принимаем из массива измерений ординат исходных данных, в мм.

mр - масштаб давления газов, МПа/мм.

Второй основной силой, является удельная сила инерции - Рj, для возвратно-поступательно движущихся масс - её значение определяем по зависимости:

Значение выражения остается постоянным для заданного расчетного режима по частоте вращения коленчатого вала щ=const.

Суммарная удельная сила РУ, приложенная в центре поршневого пальца механизма, равна для каждого данного угла поворота кривошипа сумме удельных сил давления газов ?Рr и сил инерции Рj:

РУ (ц) = ?Рr (ц) + Рj(ц)

Суммарная удельная сила РУ, приложенная к оси поршневого пальца, раскладывается на две составляющие силы:

- боковую силу N, действующую в направлении стенки цилиндра перпендикулярно оси поршневого пальца и вертикальной плоскости стенки;

- продольную силу S, действующую в направлении продольной оси шатуна.

Текущее значение боковой силы N = f(ц) определяем из зависимости:

Мпа

Текущее значение продольной силы S = f(ц) определяется как произведение суммарной силы на тригонометрическую функцию - (1/cosв):

Мпа

Продольная сила S, перенесенная по линии ее действия в центр шатунной шейки коленчатого вала распределяется на нормальную силу К, действующую по оси радиуса кривошипа и тангенсальную силу Т, действующую по касательной к окружности радиуса кривошипа и перпендикулярно оси кривошипа, создавая крутящий момент.

Текущее значение нормальной силы К = f(ц) определяем из зависимости

, Мпа

Текущее значение тангенциальной силы Т = f(ц) определяем из зависимости:

, МПа

Таблица 8, Сводная таблица удельных сил действующих в элементах КШМ

ц0

ДСг,МПа

j,м/с2

Pj,МПа

PУ,МПа

РN,МПа

РS,МПа

PK,МПа

РТ,МПа

0

0,009

18346,019

-1,809

-1,800

0,000

-1,800

-1,800

0,000

30

-0,009

14439,762

-1,424

-1,433

-0,199

-1,446

-1,141

-0,888

60

-0,009

5216,025

-0,514

-0,523

-0,128

-0,538

-0,150

-0,517

90

-0,009

-3956,984

0,390

0,382

0,109

0,397

-0,109

0,382

120

-0,009

-9173,009

0,905

0,896

0,220

0,923

-0,638

0,666

150

-0,009

-10482,777

1,034

1,025

0,142

1,035

-0,959

0,389

180

-0,009

-10432,050

1,029

1,020

0,000

1,020

-1,020

0,000

210

0,002

-10482,777

1,034

1,036

-0,144

1,046

-0,969

-0,393

240

0,030

-9173,009

0,905

0,935

-0,229

0,962

-0,666

-0,695

270

0,099

-3956,984

0,390

0,490

-0,140

0,509

-0,140

-0,490

300

0,322

5216,025

-0,514

-0,192

0,047

-0,198

-0,055

0,190

330

1,362

14439,762

-1,424

-0,062

0,009

-0,062

-0,049

0,038

360

4,725

18346,019

-1,809

2,916

0,000

2,916

2,916

0,000

370

8,379

17888,782

-1,764

6,615

0,316

6,622

6,459

1,460

390

3,438

14439,762

-1,424

2,014

0,280

2,033

1,604

1,249

420

1,127

5216,025

-0,514

0,613

0,150

0,631

0,176

0,606

450

0,544

-3956,984

0,390

0,934

0,267

0,972

-0,267

0,934

480

0,360

-9173,009

0,905

1,265

0,310

1,302

-0,901

0,940

510

0,225

-10482,777

1,034

1,259

0,175

1,271

-1,177

0,478

540

0,113

-10432,050

1,029

1,141

0,000

1,141

-1,141

0,000

570

0,045

-10482,777

1,034

1,079

-0,150

1,089

-1,009

-0,410

600

0,009

-9173,009

0,905

0,914

-0,224

0,941

-0,651

-0,679

630

0,009

-3956,984

0,390

0,399

-0,114

0,415

-0,114

-0,399

660

0,009

5216,025

-0,514

-0,505

0,124

-0,520

-0,145

0,500

690

0,009

14439,762

-1,424

-1,415

0,196

-1,429

-1,127

0,878

3.3 Расчетно-графическое построение диаграммы нагрузки на шатунную шейку

Для оценки и анализа действующей нагрузки на шатунную шейку необходимо рассчитать результирующую силу Rшш, действующую на шатунную шейку. Она может быть определена путем векторного сложения сил: Pk=K+KRш и тангенциальной силы Т.

Rшш =

Либо векторным сложением силы S, действующей по оси шатуна на шатунную шейку, и постоянно действующей центробежной силы KRш, возникающей от вращения части массы шатуна, отнесенной ранее к массе вращающихся частей, сконцентрированных на оси шатунной шейки:

Таблица 9, Сводная таблица расчётных нагрузок на шатунную шейку

ц0 п.к.в.

Т, кН

К, кН

Рк, кН

Rшш, кН

0

0

-9,63305

-17,7017

17,70173

30

-4,75556

-6,10809

-14,1768

14,95313

60

-2,76713

-0,80509

-8,87377

9,295204

90

2,042862

-0,58432

-8,653

8,890874

120

3,565475

-3,41652

-11,4852

12,0259

150

2,083998

-5,13309

-13,2018

13,36525

180

0

-5,46061

-13,5293

13,52929

210

-2,10595

-5,18717

-13,2558

13,42209

240

-3,71947

-3,56407

-11,6328

12,21292

270

-2,62093

-0,74966

-8,81834

9,199586

300

1,016933

-0,29587

-8,36455

8,426146

330

0,205249

-0,26362

-8,3323

8,334832

360

0

15,60673

7,538048

7,538048

370

7,815143

34,57412

26,50544

27,63358

390

6,685955

8,587496

0,518815

6,706055

420

3,243076

0,943564

-7,12512

7,828463

450

5,000629

-1,43032

-9,499

10,73486

480

5,031979

-4,82175

-12,8904

13,83778

510

2,558748

-6,30245

-14,3711

14,59714

540

0

-6,10853

-14,1772

14,17721

570

-2,19285

-5,40121

-13,4699

13,64722

600

-3,63531

-3,48343

-11,5521

12,11061

630

-2,1368

-0,61118

-8,67987

8,939013

660

2,674264

-0,77807

-8,84675

9,242115

690

4,697304

-6,03326

-14,1019

14,86369

С целью более полного представления действия, которое оказывает сила на шатунную шейку, ее необходимо представить дополнительно в виде полярной диаграммы вектора Rшш, ориентированного относительно центра шатунной шейки, называемого полярным центром. Для этого в системе координат сил Т - Pk c центром в точке Ошш (по оси в право от точки О откладываются положительные силы Т, влево отрицательные; по оси ординат вверх - отрицательные силы Рк, вниз положительные), откладываем их значения для различных последовательных углов п. к. в. и получим соответствующие им точки конца вектора Rшш. Полученные точки последовательно, в порядке нарастания углов п. к. в., соединяем плавной кривой. Это и будет полярная диаграмма силы Rшш с центром в точке Ошш. Луч, проведенный из центра Ошш в любую точку полярной диаграммы, отражает значение Rшш в масштабе и направление ее действия относительно центра шатунной шейки.

Для определения общего характера изменения результирующей силы Rшш, определения её экстремальных и среднего значений представляем силу Rшш в виде графической зависимости в прямоугольных координатах Rшш-ц. Значения силы принимаем из таблицы расчёта и откладываем их, с соблюдением масштаба мRшш на ординате текущего угла п.к.в.

На диаграмме Rшш, представленной в прямоугольных координатах Rшш-ц, выполняем отметку ее максимального Rшш max и минимального Rшш min значения. Среднее значение результирующей силы Rшш ср определим также простым подсчетом площади FRшш под кривой Rшш-ѓ(ц) с последующим делением на длину оси ц в мм в координатах Rшш-ц.

.

3.4 Расчетно-графическое определение и построение диаграммы суммарного крутящего момента

Тангенциальная сила Рт, действующая по касательной к окружности вращения центра шатунной шейки, всегда перпендикулярна радиусу кривошипа. Если перенести реактивную силу Рт в центр коренной шейки коленчатого вала, образуется пара сил создающая крутящий момент Мкр.ц на валу шатунной шейки двигателя.

Таким образом, график изменения тангенциальной силы за рабочий цикл от 00 до 7200 п.к.в. представляет собой график изменения крутящего момента для одного цилиндра по углу поворота коленчатого вала в своем масштабе.

Вычислив значения Мкр.ц для каждого положения коленчатого вала через 300 п.к.в. его значения заносим в таблицу 10.

Для построения кривой суммарного крутящего момента Мкр многоцилиндрового двигателя необходимо выполнить суммирование кривых крутящих моментов каждого цилиндра. Значения сил и характер изменения крутящего момента для всех цилиндров одинаковы и отличаются только тем, что рабочий цикл каждого цилиндра смещен на величину интервала между вспышками в отдельных цилиндрах. Таким образом, для определения значений и характера изменения суммарного момента, в пределах интервала повторения, достаточно иметь значения кривой крутящего момента одного цилиндра.

Такой интервал для четырехцилиндрового двигателя будет составлять:

и=7200/4=1800п.к.в

Таблица 10, Таблица суммирования крутящего момента для 4-х цилиндрового двигателя.

ц0 п.к.в 1цилиндр

0

30

60

90

120

150

180

Мкр 1-го ц.

0,000

-211,461

-123,043

90,838

158,542

92,667

0,000

ц0 п.к.в 3цилиндр

180

210

240

270

300

330

360

Мкр 3-го ц.

0,000

-93,643

-165,390

-116,542

45,219

9,127

0,000

ц0 п.к.в 4цилиндр

360

390

420

450

480

510

540

Мкр 4-го ц.

0,000

297,297

144,206

222,358

223,752

113,777

0,000

ц0 п.к.в 2цилиндр

540

570

600

630

660

690

720

Мкр 2-го ц.

0,000

-97,507

-161,647

-95,015

118,914

208,870

0,000

УМкр.дв

0,000

-105,314

-305,874

101,639

546,426

424,441

0,000

По результирующим значениям УМкр.дв с координатами Мкр.- ц построим график суммарного крутящего момента. Для этого на интервале и по оси ц нанесем шкалу с учетом числа цилиндров и длительности между вспышками в цилиндрах.

Среднее значение крутящего момента УМкр.дв.ср определяется графически по площадям, заключенным между кривой УМкр.дв= f(ц) и линией ОА:


Подобные документы

  • Тепловой расчет двигателя. Расчет рабочего цикла для определения индикаторных, эффективных показателей работы двигателя и температурных условий работы. Зависимость теплового расчета от совершенства оценки ряда коэффициентов. Проектирование двигателя.

    курсовая работа [168,5 K], добавлен 01.12.2008

  • Описание двигателя MAN 9L 32/40: общая характеристика и функциональные особенности, структурные элементы и их взаимодействие. Выбор и обоснование исходных данных для теплового расчета двигателя, определение эффективных показателей. Расчет на прочность.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.10.2011

  • Определение параметров характерных точек термодинамического цикла теплового двигателя. Анализ взаимного влияния параметров. Расчет коэффициента полезного действия, удельной работы и среднего теоретического давления цикла. Построение графиков зависимостей.

    контрольная работа [353,3 K], добавлен 14.03.2016

  • Тепловой расчет дизеля без наддува: параметры рабочего тела, окружающей среды и остаточные газы. Методика построения индикаторных диаграмм. Порядок проведения динамического, кинематического расчета. Уравновешивание двигателя и необходимые расчеты.

    курсовая работа [87,3 K], добавлен 12.10.2011

  • Параметры рабочего тела. Процесс впуска и выпуска, расширения, определение необходимых значений. Коэффициент молекулярного изменения горючей и рабочей смеси. Индикаторные параметры рабочего тела. Эффективные показатели двигателя, параметры цилиндра.

    курсовая работа [2,5 M], добавлен 12.10.2011

  • Описание прототипа двигателя ЯМЗ-236. Блок цилиндров, кривошипно-шатунный механизм, газораспределение. Исходные данные для теплового расчета. Параметры цилиндра и двигателя. Построение и скругление индикаторной диаграммы. Тепловой баланс двигателя.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 25.05.2013

  • Описание идеализированного цикла теплового двигателя с изохорно-изобарным процессом подвода энергии в тепловой форме и с политропными процессами сжатия и расширения рабочего тела. Определение параметров двигателя, индикаторная и тепловая диаграммы цикла.

    курсовая работа [3,1 M], добавлен 02.01.2014

  • Техническая характеристика двигателя. Тепловой расчет рабочего цикла двигателя. Определение внешней скоростной характеристики двигателя. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма и системы жидкостного охлаждения. Расчет деталей на прочность.

    курсовая работа [365,6 K], добавлен 12.10.2011

  • Тепловой расчет двигателя на номинальном режиме работы. Расчет процессов газообмена, процесса сжатия. Термохимический расчет процесса сгорания. Показатели рабочего цикла двигателя. Построение индикаторной диаграммы. Расчет кривошипно-шатунного механизма.

    курсовая работа [144,2 K], добавлен 24.12.2016

  • Расчет параметров состояния рабочего тела, соответствующих характерным точкам цикла. Расчет индикаторных и эффективных показателей двигателя, диаметра цилиндра, хода поршня, построение индикаторной диаграммы. Тепловой расчёт для карбюраторного двигателя.

    курсовая работа [97,0 K], добавлен 07.02.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.