Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 74
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
,
а эффективный КПД
.
Удельный эффективный расход жидкого топлива
.
2.8 Размеры двигателя
По эффективной мощности, частоте вращения коленчатого вала и среднему эффективному давлению определяем литраж двигателя
,
где
, 
, 
, 
- для четырехтактных двигателей.
Рабочий объем одного цилиндра:
.
где i=8 – число цилиндров.
Диаметр цилиндра
Принимаем диаметр цилиндра D =0,115м.
Ход поршня
.
Определяем основные параметры и показатели двигателя:
,
- эффективную мощность
,
- эффективный крутящий момент
,
- часовой расход жидкого топлива
,
- среднюю скорость поршня
.
Определим погрешность вычисления
:
, что допустимо.
Литровая мощность определяется по формуле
.
Величина литровой мощности для автотракторных дизельных двигателей колеблется в пределах
.
2.9 Сводная таблица результатов теплового расчета
Таблица 1
2.10 Анализ полученных результатов
В результате теплового расчета были определены параметры рабочего тела в цилиндре двигателя, а также произведены оценочные показатели процесса, позволяющие определить размеры двигателя и оценить его мощностные и экономические показатели.
3. Динамический расчет
Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма выполняется с целью определения суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов и от сил инерции. Результаты динамического расчета используются при расчете деталей двигателя на прочность и износ.
В течение каждого рабочего цикла силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме, непрерывно изменяются по величине и направлению. Поэтому для характера изменения сил по углу поворота коленчатого вала их величины определяют для ряда различных положений вала через каждые 30 град ПКВ. В отдельных случаях через 10 град ПКВ.
Последовательность выполнения расчета следующая:
За начало отсчета принимаем такое положение кривошипа, когда поршень находится в начале такта впуска.
Сила давления газов на днище поршня определяется по формуле
,
где
.
Результаты расчета заносятся в табл. 2.
Таблица 2
Масса поступательно движущихся частей КШМ определяется из выражения
,
где
- доля массы шатуна, отнесенная к возвратно-поступательно движущимся массам.
. Принимаем 
.
Приближенные значения
и 
определяем с помощью таблицы
:
, 
, 
,
.
Тогда принимаем m
,
.
Угловая скорость
.
При известной величине хода поршня S радиус кривошипа
.
Результаты определения
, а также 
и 
заносятся в табл.1.
Рис. 1.
7. Определяем тангенциальную силу Т, направленную по касательной к окружности радиуса кривошипа (см. рис. 1)
Результаты определения К и Т заносим в табл. 3.
Таблица 3
3.1 Построение индикаторной диаграммы
Индикаторная диаграмма строится в координатах
. Построение индикаторной диаграммы двигателя внутреннего сгорания производится на основании теплового расчета.
В начале построения на оси абсцисс откладывают отрезок
, соответствующий рабочему объему цилиндра, а по величине равный ходу поршня в масштабе 
, который в зависимости от величины хода поршня проектируемого двигателя может быть принят 1:1, 1.5:1 или 2:1.
Принимаем 1:1.
Отрезок
, соответствующий объему камеры сгорания, определяется из соотношения
.
Отрезок
.
При построении диаграммы выбираем масштаб давления
.
Затем по данным теплового расчета на диаграмме откладывают в выбранном масштабе величины давлений в характерных точках
.
По наиболее распространенному графическому методу Брауэра политропы сжатия и расширения строим следующим образом.
Из начала координат проводим луч
под углом 
к оси координат. Далее из начала координат проводим лучи 
и 
под углами 
и 
к оси ординат. Эти углы определяют из соотношений
, 
,
, 
.
Политропу сжатия строим с помощью лучей и . Из точки 
проводим горизонталь до пересечения с осью ординат; из точки пересечения - линию под углом 
к вертикали до пересечения с лучом , а из этой точки - вторую горизонтальную линию, параллельную оси абсцисс. Затем из точки проводим вертикальную линию до пересечения с лучом
а эффективный КПД
.Удельный эффективный расход жидкого топлива
.2.8 Размеры двигателя
По эффективной мощности, частоте вращения коленчатого вала и среднему эффективному давлению определяем литраж двигателя
,где
, , , - для четырехтактных двигателей. Рабочий объем одного цилиндра:
.где i=8 – число цилиндров.
Диаметр цилиндра
Принимаем диаметр цилиндра D =0,115м.
Ход поршня
.Определяем основные параметры и показатели двигателя:
- литраж двигателя
,- эффективную мощность
,- эффективный крутящий момент
,- часовой расход жидкого топлива
,- среднюю скорость поршня
.Определим погрешность вычисления
: , что допустимо.Литровая мощность определяется по формуле
.Величина литровой мощности для автотракторных дизельных двигателей колеблется в пределах
.2.9 Сводная таблица результатов теплового расчета
Таблица 1
| Параметр | Вычисленное значение | Экспериментальное значение |
 | 0.03 | 0.02…0.06 |
 | 330,14 | 310…400 |
 | 0.778 | 0.8…0.9 |
 | 4,19 | 3.5…5.5 |
 | 890 | 700…900 |
 | 1.037 | 1.01…1.06 |
 | 7,12 | 5…10 |
 | 7,12 | 5…10 |
 | 1889 | 1800…2300 |
 | 0.29 | 0.2…0.4 |
 | 1109,6 | 1000…1200 |
 | 0,796 | 0,75…1,5 |
 | 0.51 | 0.4…0.53 |
 | 166,04 | 163…220 |
 | 0,597 | 0.45…0.85 |
 | 0.383 | 0.3…0.42 |
 | 221,38 | 210…280 |
2.10 Анализ полученных результатов
В результате теплового расчета были определены параметры рабочего тела в цилиндре двигателя, а также произведены оценочные показатели процесса, позволяющие определить размеры двигателя и оценить его мощностные и экономические показатели.
3. Динамический расчет
Порядок выполнения расчета для поршневого двигателя
Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма выполняется с целью определения суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов и от сил инерции. Результаты динамического расчета используются при расчете деталей двигателя на прочность и износ.
В течение каждого рабочего цикла силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме, непрерывно изменяются по величине и направлению. Поэтому для характера изменения сил по углу поворота коленчатого вала их величины определяют для ряда различных положений вала через каждые 30 град ПКВ. В отдельных случаях через 10 град ПКВ.
Последовательность выполнения расчета следующая:
-
Строим индикаторную диаграмму в координатах
. -
Перестраиваем индикаторную диаграмму, выполненную по результатам теплового расчета, в координаты
. -
Определяем силу давления газов на днище поршня для положений коленчатого вала, отстоящих друг от друга на 30° ПКВ в пределах (0…720)° ПКВ.
За начало отсчета принимаем такое положение кривошипа, когда поршень находится в начале такта впуска.
Сила давления газов на днище поршня определяется по формуле
,где
. Результаты расчета заносятся в табл. 2.
Таблица 2
 |  |  |  |  |  | |  | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 369 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 | 0.112 0.102 0.092 0.084 0.079 0.08 0.084 0.092 0.114 0.175 0.364 1.25 5.028 7.124 3,205 1,065 0,552 0.392 0.306 0.188 0.158 0.138 0.126 0.121 0.118 0.112 | 124.64 20.77 -83.1 -170.35 -216.05 -207.74 -166.19 -78.94 149.57 776.94 2742.14 11949.08 51186.6 72957.52 32249.2 10021.27 4690.72 3028.82 2139.7 914.05 598.28 394.7 274.21 220.2 186.96 124.64 | 1.275 1.004 0.363 -0.275 -0.638 -0.729 -0.725 -0.729 -0.638 -0.275 0.363 1.004 1.275 1.249 1.004 0.363 -0.275 -0.638 -0.729 -0.725 -0.729 -0.638 -0.275 0.362 1.004 1.275 | + + - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + | -25327 -19934 -7201 5463 12663 14472 14402 14472 12663 5463 -7201 -19934 -25327 -24815 -19934 -7201 5463 12663 14472 14402 14472 12663 5463 -7201 -19934 -25327 | - - - + + + + + + + - - - - - - + + + + + + + - - - | -25202 -19913 -7284 5292 12447 14264 14235 14393 12813 6240 -4459 -7985 25860 48143 12315 2820 10153 15692 16611 15316 15070 13058 5737 -6981 -19747 -25202 | - - - + + + + + + + - - + + + + + + + + + + + - - - |
-
Определяем силу инерции от возвратно-поступательно движущихся масс
Масса поступательно движущихся частей КШМ определяется из выражения
,где
- доля массы шатуна, отнесенная к возвратно-поступательно движущимся массам. . Принимаем .Приближенные значения
и определяем с помощью таблицы : , , , .Тогда принимаем m
, .Угловая скорость
.При известной величине хода поршня S радиус кривошипа
.-
-
Находим суммарную силу, действующую в кривошипно-шатунном механизме. Определение этой силы ведем путем алгебраического сложения сил давления газов и сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс
Результаты определения
, а также и заносятся в табл.1.-
Определяем нормальную силу К, направленную по радиусу кривошипа (см. рис. 1)
Рис. 1.
7. Определяем тангенциальную силу Т, направленную по касательной к окружности радиуса кривошипа (см. рис. 1)
Результаты определения К и Т заносим в табл. 3.
Таблица 3
 |  |  |  |  |  | |
| 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 369 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 | 1.000 0.797 0.288 -0.286 -0.712 -0.935 -1.000 -0.935 -0.712 -0.286 0.288 0.797 1.000 0.981 0.797 0.288 -0.286 -0.712 -0.935 -1.000 -0.935 -0.712 -0.286 0.288 0.797 1.000 | -25202 -15863 -2095 -1514 -8867 -13343 -14235 -13463 -9128 -1785 -1282 -6361 25860 47226 9810 811 -2904 -11179 -15539 -15316 -14097 -9302 -1641 -2008 -15731 -25202 | - - - - - - - - - - - - + + + + - - - - - - - - - - | 0.000 0.620 0.989 1.000 0.743 0.380 0.000 -0.380 -0.743 -1.000 -0.989 -0.620 0.000 0,199 0.620 0.989 1.000 0.743 0.380 0.000 -0.380 -0.743 -1.000 -0.989 -0.620 0.000 | 0 -12351 -7201 5292 9254 5417 0 -5466 -9525 -6240 4408 4953 0 9579 7638 2788 10153 11666 6309 0 -5723 -9708 -5737 6901 12248 0 | + - - + + + + - - - + + + + + + + + + + - - - + + + |
3.1 Построение индикаторной диаграммы
Индикаторная диаграмма строится в координатах
. Построение индикаторной диаграммы двигателя внутреннего сгорания производится на основании теплового расчета.В начале построения на оси абсцисс откладывают отрезок
, соответствующий рабочему объему цилиндра, а по величине равный ходу поршня в масштабе , который в зависимости от величины хода поршня проектируемого двигателя может быть принят 1:1, 1.5:1 или 2:1. Принимаем 1:1.
Отрезок
, соответствующий объему камеры сгорания, определяется из соотношения .Отрезок
.При построении диаграммы выбираем масштаб давления
.Затем по данным теплового расчета на диаграмме откладывают в выбранном масштабе величины давлений в характерных точках
.По наиболее распространенному графическому методу Брауэра политропы сжатия и расширения строим следующим образом.
Из начала координат проводим луч
под углом к оси координат. Далее из начала координат проводим лучи и под углами и к оси ординат. Эти углы определяют из соотношений , , , .Политропу сжатия строим с помощью лучей
и . Из точки проводим горизонталь до пересечения с осью ординат; из точки пересечения - линию под углом к вертикали до пересечения с лучом , а из этой точки - вторую горизонтальную линию, параллельную оси абсцисс. Затем из точки проводим вертикальную линию до пересечения с лучом