Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Расчет процесса расширения

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 6Следующая ⇒

1. Для дизелей находится степень предварительного расширения

(1.54)

и степень последующего расширения

. (1.55)

2. Температура газов в конце процесса расширения, К:

. (1.56)

3. Давление газов в конце расширения, МПа:

. (1.57)

4. Для оценки правильности выбора значения температуры отработавших газов производится проверка по формуле Мазинга:

. (1.58)

Значения температуры , принятое в исходных данных и полученное расчетом по формуле (1.58), не должны отличаться более чем на 15 %. В противном случае принимается уточненное значение (см. п.9, с.9).

5. Уточняется значение n ₂по формуле (1.12) и вновь выполняются пп.1‑4 до тех пор, пока погрешность вычисления n ₂ не составит 0,001. При этом величина теплоемкости рассчитывается по формулам (1.46) или (1.47) и табл.1.14.

Расчет индикаторных параметров рабочего цикла двигателя

1. Производится определение расчетного среднего индикаторного давления теоретического цикла для бензиновых двигателей, МПа:

(1.59)

или для дизелей:

(1.60)

и действительного среднего индикаторного давления цикла, МПа:

, (1.61)

где ‑ коэффициент полноты индикаторной диаграммы: для бензиновых двигателей =0,94...0,97; для дизелей =0,92...0,95.

2. Вычисляется индикаторный КПД

. (1.62)

3. Удельный индикаторный расход топлива, г/(кВт×ч):

. (1.63)

Расчет эффективных показателей двигателя

1. Для определения эффективных показателей, как известно, необходимо произвести оценку механических потерь мощности или среднего давления механических потерь .

При выполнении расчета рабочего цикла величину определяют по эмпирическим зависимостям как функцию средней скорости поршня, МПа:

для карбюраторных двигателей при S/D >1:

; (1.64)

при S/D <1:

; (1.65)

для дизелей с неразделенной камерой сгорания:

; (1.66)

с разделенной камерой сгорания:

. (1.67)

2. Среднее эффективное давление, МПа:

. (1.68)

3. Механический КПД

. (1.69)

4. Эффективный КПД

. (1.70)

5. Эффективный удельный расход топлива, г/(кВт×ч):

. (1.71)

6. Эффективный крутящий момент, Н×м:

. (1.72)

Расчет размеров и удельных параметров двигателя

1. Определяется рабочий объем цилиндров двигателя, л:

(1.73)

и одного цилиндра

. (1.74)

2. Рассчитываются диаметр цилиндра, мм:

(1.75)

и ход поршня, мм:

. (1.76)

Принимаются округленные в соответствии с ГОСТ 621-87 или ГОСТ 654-81 значения S и D.

3. Часовой расход топлива равен, кг/ч:

. (1.77)

4. Уточняется величина средней скорости поршня, м/с:

. (1.78)

5. По окончательно принятым значениям D и S определяются основные параметры и показатели двигателя:

; (1.79)

; (1.80)

. (1.81)

Ошибка по сравнению с ранее принятым значением c_m не должна превышать 10…15%.

Методика динамического расчета кривошипно-шатунного механизма двигателя

Кинематический анализ КШМ

Кинематический анализ движения элементов КШМ (поршня, шатуна, кривошипа) проводится на основе результатов расчета рабочего цикла двигателя (диаметр цилиндра, ход поршня). Расчет скоростей и ускорений перечисленных элементов необходим для последующего динамического расчета.

Для основных конструктивных схем КШМ автомобильных двигателей, разрабатываемых при курсовом проектировании (рис.2.1), рассчитываются:

‑ угловая скорость вращения кривошипа, рад/с:

где j ‑ угол поворота кривошипа, отсчитываемый от положения поршня в ВМТ; n ‑ частота вращения КВ, мин^-1;

‑ окружная скорость конца кривошипа, м/с:

;

‑ центростремительное ускорение конца кривошипа, м/с:

;

‑ перемещение, скорость и ускорение поршня (табл.2.1), где ‑ относительное смещение (выбирается в пределах 0,05...0,15); а ‑ смещение оси цилиндра от оси коленчатого вала (см.рис.2.1);

‑ максимальная скорость поршня, м/с:

Таблица 2.1

Расчетные зависимости для перемещения, скорости и ускорения поршня

Тип КШМ	Центральный	Смещенный
Перемещение
Скорость
Ускорение

Динамический расчет КШМ

Целью динамического расчета является определение действующих на элементы КШМ сил и моментов, знание которых необходимо для расчетов деталей проектируемого двигателя на прочность и износостойкость, анализа неуравновешенности двигателя и т.д.

На рис.2.2 изображены векторы суммарных сил и моменты, действующие в КШМ при работе двигателя. В течении рабочего цикла эти силы и моменты непрерывно изменяются по величине и направлению. В курсовом проекте указанные усилия рассчитываются как функции угла поворота КВ через каждые 10° в пределах от нуля до 720° (для четырехтактных двигателей). Отсчет угла поворота КВ ведется от такого положения кривошипа, при котором поршень находится в начале такта впуска.

Расчет ведется в следующем порядке.

1. Сила давления газов на поршень, Н:

где p ‑ индикаторное давление газов (давление над поршнем) при заданном угле поворота кривошипа, МПа; ‑ давление в картере двигателя (под поршнем, МПа), которое принимается равным атмосферному давлению для двигателей с вентиляцией картера; ‑ площадь сечения цилиндра, м².

2. Вычисляется сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс

где ‑ масса поступательно движущихся деталей КШМ:

;

‑ масса деталей поршневой группы; ‑ масса шатуна в сборе; ‑ доля массы шатуна, отнесенная к возвратно-поступательно движущимся деталям (выбирается в пределах 0,25...0,275). Выбор , и может быть сделан по статистическим данным (табл.2.2) или по значениям соответствующих величин двигателя-прототипа. При выборе конструктивной массы поршневой группы следует иметь в виду [6], что меньшие значения относятся к двигателям с меньшим максимальным давлением цикла и большей частотой вращения. Конструктивная масса шатуна зависит от отношения S/D. При отношении S/D <1 ее надо принимать ближе к нижнему пределу.

Основные конструктивные схемы КШМ автомобильных двигателей

а - центральный; б - смещенный; в - V-образный КШМ

Рис.2.1

3. Суммарная сила, действующая на поршневой палец и направленная вдоль оси цилиндра, равна:

4. Суммарная сила, действующая вдоль оси шатуна, вычисляется по формуле:

где b ‑ угол отклонения шатуна от оси цилиндра:

Таблица 2.2

Удельная масса элементов КШМ, кг/м²

Элемент КШМ	Бензиновые двигатели при диаметре поршня, м	Дизели при диаметре поршня, м
0,06…0,08	0,08…0,1	0,08…0,1	0,1…0,12
Поршневая группа: Алюминиевые сплавы	80…120	100…150	150…220	200…300
Чугун	150…200	180…250	250…320	300…400
Шатун	100…150	130…200	250…320	300…400

Таблица 2.3

Некоторые параметры отечественных двигателей [6]

Двигатель S/D l , см² m _п, г m' _п, кг/м² m _ш, г m' _ш, кг/м² l _ш, мм k

МеМЗ-966 0,76 0,237 40,7 0,285

МеМЗ-968 0,87 0,28 45,2 105,5 0,287

ВАЗ-2101 0,865 0,242 45,2 0,247

ВАЗ-2103 1,052 0,278 45,2 0,256

АЗЛК-412 0,85 0,261 52,8 0,272

ЗМЗ-24 1,00 0,287 66,4 0,269

ЗМЗ-53 0,87 0,257 66,4 0,284

ЗиЛ-130 0,95 0,257 78,5 0,277

ЗиЛ-375 0,88 0,257 91,6 0,277

КамАЗ-740 1,00 0,267 0,322

ЯМЗ-236 1,08 0,264 132,5 0,345

ЯМЗ-840 1,00 0,259 0,302

ЗиЛ-645 1,045 0,283 0,312

5. Определяется боковая сила, направленная перпендикулярно оси цилиндра:

.

6. Вычисляется суммарная нормальная сила, направленная по радиусу кривошипа:

.

7. Суммарная тангенциальная сила, направленная перпендикулярно к радиусу кривошипа, равна:

.

8. Индикаторный крутящий момент, развиваемый одним цилиндром двигателя, равен:

.

9. Определяется результирующая сила, действующая на шатунную шейку кривошипа:

,

где ее направление относительно кривошипа определяется углом

.

Здесь ‑ центробежная сила инерции вращающейся части шатуна, направленная по радиусу кривошипа и нагружающая шатунную шейку коленчатого вала:

.

Вследствие большого объема вычислений динамический расчет удобнее осуществлять на ПЭВМ (с помощью программы KINDY), а для одного произвольного значения угла j значения всех сил и моментов рекомендуется определить самостоятельно.

Суммарные силы и моменты, действующие в КШМ

Рис.2.2

Построение графиков

В результате выполнения динамического расчета КШМ должны быть построены следующие графики, которые помещаются на отдельном листе формата А1:

1) индикаторная диаграмма вместе с диаграммой фаз газораспределения;

2) развернутые по углу поворота КВ диаграммы:

‑ силы давления газов , силы инерции и суммарной силы ;

‑ боковой силы , суммарной силы , действующей вдоль шатуна, и нормальной силы ;

‑ крутящего момента (тангенциальной силы ) и силы , действующей на шатунную шейку КВ;

3) полярная диаграмма силы вместе со схемой КШМ с указанными на ней направлениями и знаками действующих сил;

4) график суммарного крутящего момента.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 Следующая ⇒
Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: