Расчет двигателя типа 6ЧН 2634 (стр. 2 из 4)
Химический коэффициент молекулярного изменения
- изменение количества молей газов при сгорании 1 кг топлива 
Действительный коэффициент молекулярного изменения
Доля топлива, сгоревшая в точке z
xz= ξz / ξb=0,85/0,91=0,9341
Коэффициент молекулярного изменения в точке z
Постоянная топлива
Средняя мольная изохорная теплоёмкость смеси в точке z
25,82Принимаем TZ=1944 K
Максимальное давление сгорания
PZ=λ*PC=1,437*7,0916=10,1919 МПа
Расчёт процесса расширения
Степень последующего расширения
Степень предварительного расширения
Принимаем Tb=1137K
Средняя мольная изохорная теплоёмкость смеси продуктов сгорания и избыточного воздуха в конце расширения точки b
Средний показатель политропы расширения
Принимаем n2=1,2562; Tb=1137К
Давление в конце процесса расширения
Определение индикаторных показателей
Теоретическое среднее индикаторное давление
Действительное среднее индикаторное давление
Pi=Pi’*ξ=1,6909*0,96=1,6232 МПа
Индикаторный удельный расход топлива
Индикаторный к.п.д.
Определение эффективных показателей
Среднее эффективное давление
Pe=Pi*ηм=1,6232*0,87=1,4122 МПа
Эффективный удельный расход топлива
ge=gi/ηм=0,1938/0,87=0,2228 кг/(кВт*ч)
Эффективный к.п.д.:
ηе= ηi *ηм=0,4353*0,87=0,3787
Ni=13,1*D2*S*z*Pe*n*i=13,1*0,262*0,34*4*1,4*500*6=732,2 кВт
Ne=Ni*ηм=732,2*0,88=637,8 кВт
Расчет и построение теоретической индикаторной диаграммы
Длина индикаторной диаграммы LV=228 мм
mV=LV/ε=228/12,5=18,24
Высота диаграммы LP=112 мм
mP= PZ/Lp =10,1919/112=0,091
Полный объём цилиндра Va=VS+VC=17+1,48=18,48 дм3
Рабочий объём цилиндра VS=17 дм3
Объём камеры сгорания
дм3Процесс сжатия
Процесс расширения
Ординаты политропы сжатия и расширения. Таблица.
 | Pсж | Pрш |
| 1 | 7,0916 | 10,1919 |
| 1,25 | 5,228473 | 10,1919 |
| 1,549 | 3,900794 | 10,1919 |
| 1,75 | 3,302011 | 8,743662 |
| 2 | 2,751486 | 7,393394 |
| 2,5 | 2,028607 | 5,586059 |
| 3 | 1,581409 | 4,442608 |
| 4 | 1,067556 | 3,095209 |
| 6 | 0,613575 | 1,859877 |
| 8 | 0,414203 | 1,295794 |
| 10 | 0,305383 | 0,979034 |
| 12 | 0,238062 | 0,778628 |
| 12,5 | 0,225151 | 0,739706 |
Для процесса сжатия
| V/VC | lg(V/VC) | n1(lg(V/VC)) | (V/VC)n1 | P, МПа |
| 1,0000 | 0,0000 | 0,0000 | 1,0000 | 7,0916 |
| 1,2500 | 0,0969 | 0,1324 | 1,3563 | 5,2285 |
| 1,5000 | 0,1761 | 0,2405 | 1,7399 | 4,0759 |
| 1,7500 | 0,2430 | 0,3319 | 2,1477 | 3,3020 |
| 2,0000 | 0,3010 | 0,4111 | 2,5774 | 2,7515 |
| 3,0000 | 0,4771 | 0,6517 | 4,4844 | 1,5814 |
| 4,0000 | 0,6021 | 0,8224 | 6,6428 | 1,0676 |
| 6,0000 | 0,7782 | 1,0629 | 11,5578 | 0,6136 |
| 8,0000 | 0,9031 | 1,2335 | 17,1211 | 0,4142 |
| 10,0000 | 1,0000 | 1,3659 | 23,2220 | 0,3054 |
| 12,0000 | 1,0792 | 1,4741 | 29,7888 | 0,2381 |
Для процесса расширения
| V/VC | lg(V/VC) | n2(lg(V/VC)) | (V/VC)n2 | P, МПа |
| 1,5490 | 0,1673 | 0,2102 | 1,5124 | 11,6773 |
| 1,7500 | 0,2430 | 0,3053 | 2,0198 | 8,7437 |
| 2,0000 | 0,3010 | 0,3781 | 2,3887 | 7,3934 |
| 2,5000 | 0,3979 | 0,4998 | 3,1615 | 5,5861 |
| 3,0000 | 0,4771 | 0,5993 | 3,9752 | 4,4426 |
| 4,0000 | 0,6021 | 0,7564 | 5,7057 | 3,0952 |
| 6,0000 | 0,7782 | 0,9776 | 9,4954 | 1,8599 |
| 8,0000 | 0,9031 | 1,1345 | 13,6289 | 1,2958 |
| 10,0000 | 1,0000 | 1,2562 | 18,0385 | 0,9790 |
| 12,0000 | 1,0792 | 1,3557 | 22,6813 | 0,7786 |
Динамический расчет
Динамика двигателя характеризуется теми силами, которые действуют в кривошипно-шатунном механизме. Этими силами являются силы давления газов и инерционные силы, возникающие при движении деталей. Инерционные силы, кроме величин ускорений движущихся деталей, зависят также от их массы.
Схема сил, действующих на кривошипно-шатунный механизм двигателя
При работе двигателя суммарная сила, приложенная к центру поршневого пальца, представляет собой алгебраическую сумму силы P давления газов и сил инерции X поступательно движущихся частей:
F = P ± X,
Сила, приложенная к поршневому пальцу при работе кривошипно-шатунного механизма, может быть разложена на силу, действующую вдоль шатуна Рш, и силу, нормальную к оси цилиндра N. Сила Рш, действующая по шатуну и перенесенная к центру кривошипа, может быть разложена на силу тангенциальную Т и радиальную Z. Тангенциальная сила Т, действуя на радиусе r кривошипа, обеспечивает вращение коленчатого вала двигателя и развитие на нем крутящего момента Mкр. При вращении коленчатого вала от неуравновешенных вращающихся частей кривошипа возникает центробежная сила S, приложенная к центру шатунной шейки. Радиальная сила Z и центробежная сила S воспринимаются подшипниками коленчатого вала и создают соответствующую нагрузку на подшипники вала. Сила N, нормальная к стенке цилиндра, действуя на плече А от центра поршневого пальца до центра коленчатого вала, создает обратный крутящий момент Мобр, численно равный крутящему моменту Мкр двигателя. Обратный крутящий момент воспринимается от корпуса двигателя рамой автомобиля через детали подвески двигателя. Значения всех указанных сил периодически изменяются по своей величине и направлению за один полный оборот коленчатого вала. Нагрузка на подшипники определяется значениями максимальных и средних удельных давлений на шатунные и коренные шейки вала.
Постоянная кривошипа
r=s/2=34/2=17 см
Lш=260 мм
λ=r/Lш=170/660=0,2576
Избыточное давление
Pиз=PГ-P0
β=arcsin(λ*sinφ)
Движущая сила
Pдв=РГ-Р0+Рj+PТ
Сила инерции
Pj=-mSrw2(cosφ+ λ*cos2φ)
mS – возвратно-поступательная масса
mS=250÷700 Принимаем mS=600
Угловая скорость
w=(π*n)/30=(3,14*500)/30=52,4 с-1
Сила тяжести
PТ=mSg=600*9,81=5886 Па
Нормальная сила
N=Pдвtgβ
Сила, действующая по оси шатуна
Q= Pдв/cosβ
Радиальная сила
Касательная сила
Расчёты приведены в таблице
Средняя суммарная касательная сила
TΣφср=ΣTΣφ*(Δφ/α)
α=720/i=720/6=120
ΣTΣφ=13,726
TΣφср=13,726*(15/120)=1,716 МПа
Вращающий момент
Mвр= ΣTΣφ*r*Fn=13,726*0,17*0,0531=0,124 МН*м
r=170мм - радиус кривошипа
Fn – площадь поршня; Fn=πD2/4=3,14*0,262/4=0,0531 м2
Mвр.ср..= TΣφср*r*Fn=1,716*0,17*0,053=0,0155 МН*м
Среднее индикаторное давление
Pi= (TΣφср*π)/(i*z)=1,716*3,14/(6*0,5)=1,797 МПа
| φ, град | φ, | β, | PГ, | Pj, | Pдв, | N, | Q, | Z, | T, |
| рад | рад | МПа | МПа | МПа | МПа | МПа | МПа | МПа | |
| 0 | 0,0000 | 0,0000 | 0,237 | -0,8559 | -0,6189 | 0 | -0,6189 | -0,6189 | 0 |
| 10 | 0,1744 | -0,1406 | 0,237 | -0,8352 | -0,5982 | -0,026 | -0,6042 | -0,5846 | -0,1295 |
| 20 | 0,3489 | 0,2374 | 0,237 | -0,7745 | -0,5375 | -0,0461 | -0,5530 | -0,4893 | -0,2272 |
| 30 | 0,5233 | -0,2573 | 0,237 | -0,6786 | -0,4416 | -0,0556 | -0,4566 | -0,3546 | -0,269 |
| 40 | 0,6978 | 0,1931 | 0,237 | -0,5542 | -0,3172 | -0,0517 | -0,3232 | -0,2098 | -0,2435 |
| 50 | 0,8722 | -0,0676 | 0,237 | -0,4104 | -0,1734 | -0,0338 | -0,1738 | -0,0855 | -0,1546 |
| 60 | 1,0467 | -0,0786 | 0,237 | -0,2568 | -0,0198 | -0,0044 | -0,0199 | -0,0061 | -0,0193 |
| 70 | 1,2211 | 0,2007 | 0,237 | -0,1031 | 0,1339 | 0,0324 | 0,1366 | 0,0154 | 0,1369 |
| 80 | 1,3956 | -0,2589 | 0,237 | 0,042 | 0,279 | 0,0709 | 0,2886 | -0,0213 | 0,287 |
| 90 | 1,5700 | 0,2324 | 0,237 | 0,1712 | 0,4082 | 0,1054 | 0,4195 | -0,1054 | 0,4082 |
| 100 | 1,7444 | -0,1308 | 0,237 | 0,2798 | 0,5168 | 0,1313 | 0,5213 | -0,219 | 0,4861 |
| 110 | 1,9189 | -0,0114 | 0,237 | 0,3653 | 0,6023 | 0,1456 | 0,6023 | -0,3428 | 0,5162 |
| 120 | 2,0933 | 0,1501 | 0,237 | 0,4279 | 0,6649 | 0,1475 | 0,6725 | -0,4602 | 0,5021 |
| 130 | 2,2678 | -0,2419 | 0,237 | 0,4698 | 0,7068 | 0,1379 | 0,7280 | -0,56 | 0,4528 |
| 140 | 2,4422 | 0,2553 | 0,237 | 0,4948 | 0,7318 | 0,1191 | 0,7563 | -0,6372 | 0,3791 |
| 150 | 2,6167 | -0,1852 | 0,237 | 0,5074 | 0,7444 | 0,0938 | 0,7574 | -0,6915 | 0,291 |
| 160 | 2,7911 | 0,0566 | 0,237 | 0,5123 | 0,7493 | 0,0643 | 0,7505 | -0,7261 | 0,1958 |
| 170 | 2,9656 | 0,0894 | 0,237 | 0,5135 | 0,7505 | 0,0326 | 0,7535 | -0,7447 | 0,0982 |
| 180 | 3,1400 | -0,2079 | 0,237 | 0,5135 | 0,7505 | 0 | 0,7670 | -0,7505 | 0 |
| 190 | 3,3144 | 0,2600 | 0,2268 | 0,5135 | 0,7402 | -0,0322 | 0,7659 | -0,7346 | -0,0969 |
| 200 | 3,4889 | -0,2269 | 0,2318 | 0,5123 | 0,7441 | -0,0639 | 0,7637 | -0,721 | -0,1945 |
| 210 | 3,6633 | 0,1208 | 0,2405 | 0,5074 | 0,7479 | -0,0942 | 0,7534 | -0,6948 | -0,2923 |
| 220 | 3,8378 | 0,0228 | 0,2537 | 0,4948 | 0,7485 | -0,1219 | 0,7487 | -0,6517 | -0,3878 |
| 230 | 4,0122 | -0,1594 | 0,2724 | 0,4698 | 0,7423 | -0,1448 | 0,7518 | -0,5881 | -0,4755 |
| 240 | 4,1867 | 0,2460 | 0,2984 | 0,4279 | 0,7263 | -0,1611 | 0,7488 | -0,5027 | -0,5485 |
| 250 | 4,3611 | -0,2527 | 0,3342 | 0,3653 | 0,6996 | -0,1691 | 0,7225 | -0,3981 | -0,5995 |
| 260 | 4,5356 | 0,1769 | 0,384 | 0,2798 | 0,6637 | -0,1686 | 0,6742 | -0,2813 | -0,6244 |
| 270 | 4,7100 | -0,0454 | 0,454 | 0,1712 | 0,6252 | -0,1614 | 0,6258 | -0,1614 | -0,6252 |
| 280 | 4,8844 | -0,1001 | 0,5547 | 0,042 | 0,5967 | -0,1516 | 0,5997 | -0,0457 | -0,614 |
| 290 | 5,0589 | 0,2146 | 0,7037 | -0,1031 | 0,6007 | -0,1452 | 0,6148 | 0,069 | -0,6141 |
| 300 | 5,2333 | -0,2605 | 0,9313 | -0,2568 | 0,6745 | -0,1496 | 0,6980 | 0,2077 | -0,659 |
| 310 | 5,4078 | 0,2210 | 1,2914 | -0,4104 | 0,881 | -0,1719 | 0,9030 | 0,4346 | -0,7854 |
| 320 | 5,5822 | -0,1105 | 1,879 | -0,5542 | 1,3248 | -0,2157 | 1,3329 | 0,8762 | -1,0168 |
| 330 | 5,7567 | -0,0341 | 2,8468 | -0,6786 | 2,1682 | -0,2732 | 2,1695 | 1,7411 | -1,3207 |
| 340 | 5,9311 | 0,1683 | 4,3466 | -0,7745 | 3,572 | -0,3066 | 3,6232 | 3,2518 | -1,5098 |
| 350 | 6,1056 | -0,2496 | 6,1567 | -0,8352 | 5,3215 | -0,2312 | 5,4917 | 5,2005 | -1,1518 |
| 360 | 6,2800 | 0,2496 | 10,1919 | -0,8559 | 9,336 | 0 | 9,6346 | 9,336 | -0,0001 |
| 370 | 6,4544 | -0,1683 | 10,1919 | -0,8352 | 9,3567 | 0,4066 | 9,4908 | 9,144 | 2,0251 |
| 380 | 6,6289 | 0,0341 | 10,1919 | -0,7745 | 9,4174 | 0,8082 | 9,4229 | 8,573 | 3,9803 |
| 390 | 6,8033 | 0,1105 | 7,6288 | -0,6786 | 6,9502 | 0,8756 | 6,9929 | 5,5812 | 4,2334 |
| 400 | 6,9778 | -0,2210 | 5,2063 | -0,5542 | 4,652 | 0,7574 | 4,7680 | 3,0768 | 3,5705 |
| 410 | 7,1522 | 0,2605 | 3,6874 | -0,4104 | 3,277 | 0,6394 | 3,3914 | 1,6166 | 2,9213 |
| 420 | 7,3267 | -0,2146 | 2,73 | -0,2568 | 2,4732 | 0,5485 | 2,5313 | 0,7616 | 2,4161 |
| 430 | 7,5011 | 0,1001 | 2,1098 | -0,1031 | 2,0068 | 0,485 | 2,0169 | 0,2306 | 2,0516 |
| 440 | 7,6756 | 0,0454 | 1,6953 | 0,042 | 1,7372 | 0,4413 | 1,7390 | -0,1329 | 1,7874 |
| 450 | 7,8500 | -0,1769 | 1,4099 | 0,1712 | 1,5811 | 0,4082 | 1,6062 | -0,4082 | 1,5811 |
| 460 | 8,0244 | 0,2527 | 1,2086 | 0,2797 | 1,4883 | 0,3781 | 1,5371 | -0,6308 | 1,4001 |
| 470 | 8,1989 | -0,2460 | 1,0638 | 0,3653 | 1,4291 | 0,3454 | 1,4735 | -0,8134 | 1,2248 |
| 480 | 8,3733 | 0,1594 | 0,9585 | 0,4279 | 1,3864 | 0,3075 | 1,4042 | -0,9595 | 1,0469 |
| 490 | 8,5478 | -0,0228 | 0,8815 | 0,4698 | 1,3513 | 0,2637 | 1,3517 | -1,0706 | 0,8657 |
| 500 | 8,7222 | -0,1208 | 0,8256 | 0,4948 | 1,3204 | 0,215 | 1,3301 | -1,1496 | 0,684 |
| 510 | 8,8967 | 0,2269 | 0,786 | 0,5074 | 1,2934 | 0,163 | 1,3274 | -1,2016 | 0,5056 |
| 520 | 9,0711 | -0,2599 | 0,7597 | 0,5123 | 1,272 | 0,1092 | 1,3162 | -1,2326 | 0,3325 |
| 530 | 9,2456 | 0,2079 | 0,7446 | 0,5135 | 1,2581 | 0,0547 | 1,2858 | -1,2485 | 0,1646 |
| 540 | 9,4200 | -0,0894 | 0,4468 | 0,5135 | 0,9603 | 0 | 0,9642 | -0,9603 | 0 |
| 550 | 9,5944 | -0,0566 | 0,2234 | 0,5135 | 0,7368 | -0,032 | 0,7380 | -0,7312 | -0,0964 |
| 560 | 9,7689 | 0,1852 | 0,2234 | 0,5123 | 0,7357 | -0,0631 | 0,7485 | -0,7129 | -0,1923 |
| 570 | 9,9433 | -0,2553 | 0,2234 | 0,5074 | 0,7308 | -0,0921 | 0,7553 | -0,6789 | -0,2856 |
| 580 | 10,1178 | 0,2419 | 0,2234 | 0,4948 | 0,7182 | -0,1169 | 0,7397 | -0,6253 | -0,3721 |
| 590 | 10,2922 | -0,1501 | 0,2234 | 0,4698 | 0,6932 | -0,1353 | 0,7011 | -0,5492 | -0,4441 |
| 600 | 10,4667 | 0,0114 | 0,2234 | 0,4279 | 0,6513 | -0,1444 | 0,6513 | -0,4508 | -0,4918 |
| 610 | 10,6411 | 0,1308 | 0,2234 | 0,3653 | 0,5887 | -0,1423 | 0,5938 | -0,3351 | -0,5045 |
| 620 | 10,8156 | -0,2324 | 0,2234 | 0,2798 | 0,5031 | -0,1278 | 0,5170 | -0,2132 | -0,4733 |
| 630 | 10,9900 | 0,2589 | 0,2234 | 0,1712 | 0,3946 | -0,1019 | 0,4082 | -0,1019 | -0,3946 |
| 640 | 11,1644 | -0,2007 | 0,2234 | 0,042 | 0,2654 | -0,0674 | 0,2708 | -0,0203 | -0,273 |
| 650 | 11,3389 | 0,0786 | 0,2234 | -0,103 | 0,1203 | -0,0291 | 0,1207 | 0,0138 | -0,123 |
| 660 | 11,5133 | 0,0677 | 0,2234 | -0,2568 | -0,0334 | 0,0074 | -0,0335 | -0,0103 | 0,0326 |
| 670 | 11,6878 | -0,1932 | 0,2234 | -0,4104 | -0,187 | 0,0365 | -0,1905 | -0,0922 | 0,1667 |
| 680 | 11,8622 | 0,2574 | 0,2234 | -0,5542 | -0,3308 | 0,0539 | -0,3421 | -0,2188 | 0,2539 |
| 690 | 12,0367 | -0,2374 | 0,2234 | -0,6786 | -0,4552 | 0,0573 | -0,4683 | -0,3655 | 0,2772 |
| 700 | 12,2111 | 0,1406 | 0,2234 | -0,7745 | -0,5511 | 0,0473 | -0,5566 | -0,5017 | 0,233 |
| 710 | 12,3856 | 0,0000 | 0,2234 | -0,8352 | -0,6118 | 0,0266 | -0,6118 | -0,5979 | 0,1324 |
| 720 | 12,5600 | -0,1406 | 0,2234 | -0,8559 | -0,6325 | 0 | -0,6388 | -0,6325 | 0 |
| α, град | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 0 | 0,0000 | 0,5021 | -0,5485 | -0,0001 | 1,0469 | -0,4918 | 0,5087 |
| 10 | -0,1295 | 0,4528 | -0,5995 | 2,0251 | 0,8657 | -0,5045 | 2,1101 |
| 20 | -0,2272 | 0,3791 | -0,6244 | 3,9803 | 0,6840 | -0,4733 | 3,7186 |
| 30 | -0,2690 | 0,2910 | -0,6252 | 4,2334 | 0,5056 | -0,3946 | 3,7412 |
| 40 | -0,2435 | 0,1958 | -0,6140 | 3,5705 | 0,3325 | -0,2730 | 2,9683 |
| 50 | -0,1546 | 0,0982 | -0,6141 | 2,9213 | 0,1646 | -0,1230 | 2,2925 |
| 60 | -0,0193 | 0,0000 | -0,6590 | 2,4161 | 0,0000 | 0,0326 | 1,7704 |
| 70 | 0,1369 | -0,0969 | -0,7854 | 2,0516 | -0,0964 | 0,1667 | 1,3766 |
| 80 | 0,2870 | -0,1945 | -1,0168 | 1,7874 | -0,1923 | 0,2539 | 0,9248 |
| 90 | 0,4082 | -0,2923 | -1,3207 | 1,5811 | -0,2856 | 0,2772 | 0,3678 |
| 100 | 0,4861 | -0,3878 | -1,5098 | 1,4001 | -0,3721 | 0,2330 | -0,1505 |
| 110 | 0,5162 | -0,4755 | -1,1518 | 1,2248 | -0,4441 | 0,1324 | -0,1980 |
| 120 | 0,5021 | -0,5485 | -0,0001 | 1,0469 | -0,4918 | 0,0000 | 0,5087 |
