Расчет транспортных двигателей (стр. 3 из 5)
где n2 – средний показатель политропы расширения. Эту величину принимают по опытным данным в пределах n2=1,24 – 1,25.
1.6 Индикаторные показатели рабочего цикла
Теоретическое среднее индикаторное давление для карбюраторных двигателей, МПа:
где λ=3,2 – 4,2 – степень повышения давления.
Действительное среднее индикаторное давление
где φn=0,92 – 0,97 – коэффициент полноты индикаторной диаграммы.
Индикаторный КПД
l0=14,96
ρ0 – плотность заряда на впуске, кг/м3,
где В=287 Дж/кг*град – удельная газовая постоянная для воздуха.
Индикаторный удельный расход топлива, г/кВт ч,
Величину Нu в выражениях (1.31) и (1.33) следует принять в МДж/кг.
1.7 Эффективные показатели рабочего цикла
Среднее эффективное давление, МПа,
где Рм – среднее давление механических потерь, которое подсчитывают с учетом средней скорости поршня
n, м/с:Рм=0,04+0,013
n 
Для современных двигателей величину
n принимают в пределах: n=12 – 15 для ДВС с воспламенением от искры легковых автомобилей, n=9 – 12 для ДВС с воспламенением от искры грузовых автомобилей.Механический КПД
Эффективный КПД
Эффективный удельный расход топлива, г/кВт*ч,
Здесь Нu принять в МДж/кг.
1.8 Основные размеры двигателя
Литраж двигателя, л, дм3,
Здесь τ=4 – тактность современных транспортных двигателей.
Рабочий объем одного цилиндра, дм3,
где i – число цилиндров.
Диаметр цилиндра и ход поршня, мм:
где S/D – отношение хода поршня к диаметру цилиндра, которое по опытным данным имеет следующие значения:
S/D=0,7 – 1,0.
Полученные значения D и S округляют до целого числа и по полученным величинам подсчитывают показатели двигателя:
Литраж, дм3,
Крутящий момент, Н*м,
Числовой расход топлива, кг/ч,
Средняя скорость поршня, м/с,
Полученное значение Ne сравнивают с заданной мощностью. Если расхождение составляет более 5%, следует принять другие значения скорости поршня.
Используя параметры основных процессов рабочего цикла построить индикаторную диаграмму на миллиметровой бумаге формата А4.
1.9 Построение индикаторной диаграммы
Построение индикаторной диаграммы двигателя внутреннего сгорания производится с использованием данных расчета рабочего процесса.
При построении диаграммы ее масштабы рекомендуется выбирать с таким расчетом, чтобы получить высоту, равную 1,2 – 1,7 ее основания.
В начале построения на оси абсцисс откладывают отрезок АВ, соответствующий рабочему объему цилиндра, т.е. по величине равной ходу поршня в масштабе Мs, в зависимости от него масштаб принять 1:1, 1,5:1 или 2:1.
Отрезок ОА, мм, соответствующий объему камеры сгорания, определяется из соотношения
При построении диаграммы рекомендуется выбирать следующий ряд масштабов давлений: Мр=0,02; 0,025; 0,04; 0,05; 0,07 – 0,10 МН/м2 на 1 мм чертежа.
Затем по данным теплового расчета на диаграмме откладывают в выбранном масштабе величины давлений в характерных точках: а, с, z’, z, b, r.
Построение политроп сжатия и расширения можно производить графическим или аналитическим методами.
По наиболее распространенному графическому методу Брауэра политропы сжатия и расширения строят следующим образом.
Из начала координат проводят луч ОС под произвольным углом α к оси абсцисс (для получения достаточного количества точек па политропах рекомендуется α=15°). Далее из начала координат проводят луч OD и OE под определенными углами β1 и β2 к оси ординат. Эти углы определяют из соотношений
где n1 и n2 – соответственно показатели политроп.
2. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма (КШМ) заключается в определении суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов и от сил инерции.
Во время работы двигателя на детали КШМ действуют:
- силы давления газов в цилиндре;
- силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс;
- центробежные силы.
В течение каждого рабочего цикла силы, действующие в КШМ, непрерывно изменяются по величине и направлению. Поэтому для определения характера изменения этих сил по углу поворота коленчатого вала их величины определяют для различных положений кривошипа через 30°. Результата динамического расчета сводятся в таблицы.
За время полного рабочего цикла сила от давления газов, силы инерции и эффективный крутящий момент изменяются по величине и направлению. Центробежная сила от вращающихся масс изменяется только по направлению. В многоцилиндровых двигателях возникают продольные моменты от сил инерции возвратно-поступательно и вращательно движущихся масс (рис.1).
Рис.1. Схема сил и моментов, действующих в КШМ.
Р – суммарная сила; N – нормальная сила; S – сила, действующая по шатуну; К – сила, направленная по радиусу кривошипа; Т – тангенциальная сила; ω – угловая скорость; α – угол поворота кривошипа; β – угол наклона шатуна от оси цилиндра.
Основные исходные данные для динамического расчета – ход поршня, диаметр цилиндра и индикаторная диаграмма – получают в тепловом расчете. Дополнительно необходимо выбрать и обосновать длину шатуна, массы поршневой и шатунной групп.
Для определения длины шатуна пользуются величиной λ=R/Lш, равной отношению радиуса кривошипа R (половина хода поршня S) к длине шатуна. Для предварительных расчетов принимаются λ=0,25 – 0,30.