Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания (стр. 5 из 10)
Значение среднего эффективного давления:
(80)Средняя скорость поршня:
(81)Среднее давление механических потерь:
(82)Среднее индикаторное давление:
(83)Индикаторный крутящий момент:
(84)Удельный эффективный расход топлива:
Часовой расход топлива:
(86)Коэффициент избытка воздуха: принимаем при nmin=700 об/мин,
=0,86, во всех остальных расчетных точках 
= 
=0,96.Коэффициент наполнения:
(87)Произведя расчёты параметров для различных расчётных режимов работы (n, об/мин), результаты сводим в таблицу 4.
Таблица 4
| nx | показатели | ||||||||||
| Nex | Mex | pex | Vпср | pмx | pix | Mix | gex | Gтx | αx | ηvx | |
| об/мин | кВт | Н∙м | МПа | м/с | МПа | МПа | Н∙м | г/кВтч | кг/ч | - | - |
| 700 | 18,8 | 256,6 | 1,193 | 2,01 | 0,057 | 1,25 | 268,7 | 242 | 4,55 | 0,86 | 0,85 |
| 1350 | 38,7 | 273,88 | 1,274 | 3,87 | 0,078 | 1,352 | 290,6 | 218 | 8,44 | 0,96 | 0,91 |
| 2000 | 57,3 | 273,72 | 1,273 | 5,73 | 0,099 | 1,372 | 294,9 | 209 | 11,97 | 0,96 | 0,88 |
| 2650 | 71,0 | 255,97 | 1,191 | 7,6 | 0,12 | 1,311 | 281,8 | 215 | 15,26 | 0,96 | 0,84 |
| 3310 | 76,5 | 220,81 | 1,027 | 9,49 | 0,141 | 1,168 | 251,1 | 236 | 18,05 | 0,96 | 0,8 |
| 3975 | 69,7 | 167,52 | 0,779 | 11,4 | 0,163 | 0,942 | 202,5 | 272 | 18,96 | 0,96 | 0,7 |
По расчетным данным, приведенным в табл. 4, строим внешнюю скоростную характеристику проектируемого двигателя.
Коэффициент приспособляемости:
, (88)где Memax определен по скоростной характеристике.
4. Кинематика и динамика двигателя
4.1 Кинематический расчёт КШМ
4.1.1 Выбор отношения радиуса кривошипа к длине шатуна и длины шатуна
В целях уменьшения высоты двигателя без значительного увеличения инерционных и нормальных сил величина отношения радиуса кривошипа к длине шатуна предварительно была принята в тепловом расчете
. 
, мм , (89)где R = 43 - радиус кривошипа, мм.
Lш = 43 / 0,269 = 160,0 мм.
4.1.2 Перемещение поршня
Построив кинематическую схему кривошипно-шатунного механизма, устанавливаем, что ранее принятые значения
и 
обеспечивает движение шатуна без задевания за нижнюю кромку цилиндра. Следовательно, перерасчета величин и делать не требуется.Масштабы:
Ms = 1 мм в мм;
Мφ = 3ْв мм через каждые 30ْ;
При j = 0 Vп = ±Vмах, а на кривой Sх – это точки перегиба.
, мм , (90)где j- угол поворота коленчатого вала, град.
Расчет
производим аналитически через каждые 
угла поворота коленчатого вала. Значения для 
при различных 
взяты из ([1] табл. 19 ) и занесены в расчетную табл. 5., вместе с вычисленным перемещением.Определяем угловую скорость вращения коленчатого вала:
, рад/с ;(91)w=p×3310/30=346 рад/с.
4.1.3Скорость поршня
Мv = 0,5 м/с в мм.
При перемещении поршня скорость его движения является величиной переменной и при постоянном числе оборотов зависит только от изменения угла поворота кривошипа и отношения
.Скорость поршня найдем по формуле:
, м/с ;(92)Значения для
взяты из ( [1], табл. 20) и занесены в табл.5. вместе с вычисленной скоростью.4.1.4 Ускорение поршня
, м/с2 . (93)Значения для
взяты из ( [1], табл. 21) и занесены в табл.5. вместе с вычисленным ускорением.Таблица 5.- Вычисленые параметры кинематического расчета.
 |  |  |  |   |  |  |
| 0 | 0,0000 | 0,000 | 0,0000 | 0,0 | 1,2690 | 6532 |
| 30 | 0,1676 | 7,2 | 0,6165 | 9,2 | 1,0005 | 5150 |
| 60 | 0,6009 | 25,8 | 0,9825 | 14,6 | 0,3655 | 1881 |
| 90 | 1,1009 | 47,3 | 1,0000 | 14,9 | -0,2690 | -1385 |
| 120 | 1,6009 | 68,8 | 0,7495 | 11,2 | -0,6345 | -3266 |
| 150 | 1,8996 | 81,7 | 0,3835 | 5,7 | -0,7315 | -3766 |
| 180 | 2,0000 | 86 | 0,0000 | 0,0 | -0,7310 | -3763 |
| 210 | 1,8996 | 81,7 | -0,3835 | -5,7 | -0,7315 | -3766 |
| 240 | 1,6009 | 68,8 | -0,7495 | 11,2 | -0,6345 | -3266 |
| 270 | 1,1009 | 47,3 | -1,0000 | -14,9 | -0,2690 | -1385 |
| 300 | 0,6009 | 25,8 | -0,9825 | -14,6 | 0,3655 | 1881 |
| 330 | 0,1676 | 7,2 | -0,6165 | -9,2 | 1,0005 | 5150 |
| 360 | 0,0000 | 0,000 | 0,0000 | 0,0 | 1,2690 | 6532 |
4.2. Динамический расчет двигателя
4.2.1 Силы давления газов
Индикаторную диаграмму полученную в тепловом расчете, развертываем по углу поворота кривошипа по методу Брикса.
Определяем поправку Брикса:
Δ=R×l/(2×MS),мм , (94)
где MS- масштаб хода поршня на индикаторной диаграмме, мм в мм.
Δ=46×0,269/2×1=5,78мм.
Определяем масштабы развернутой диаграммы: соответственно давлений и удельных сил, полных сил, угла поворота кривошипа:
Mр =0,05 МПа в мм ;
Mр=МР×Fп, Н в мм ;
Mр=0,05× 0,00785×106=392,5 Н в мм;
Мj=3° в мм;
Мj¢=4×p/OB, рад в мм ;
Мj¢=4×p/240=0,0523 рад в мм.
По развернутой диаграмме определяем значения избыточного давления над поршнем Dрг=pг - p0 и заносим в графу 2, табл.6. динамического расчёта, в таблице даны значения углов поворота коленчатого вала φ через каждые 300 , а так же при φ=3750.
По Δрг определяем значения Рг и заносим в графу 3, табл.6.
(95)4.2.2 Приведение масс частей КШМ
По табл. 22 [1] с учетом диаметра цилиндра, отношения S/D, рядного расположения цилиндров производим расчеты:
Определяем массу поршневой группы:
mп= m¢п×Fп, кг ;(96)
Для поршня из алюминиевого сплава принято m¢п=150 кг/м2
mп =150×0,00785=1,18 кг.
Определяем массу шатуна:
mш= m¢ш×Fп, кг ;(97)
Для стального кованного шатуна принимаем m¢ш=200 кг/м2
mш =200×0,00785= 1,57 кг.
Определяем массу неуравновешенных частей одного колена без противовесов:
mк = m¢к×Fп, кг ;(98)
Для литого чугунного вала принято m¢к=200 кг/м2.
mк =200×0,00785=1,57 кг.
Определяем массу шатуна, сосредоточенную на оси поршневого пальца:
mш.п=0,275×mш, кг ;(99)
mш.п =0,275×1,57 = 0,432 кг.
Определяем массу шатуна, сосредоточенную на оси кривошипа:
mш.к= 0,725×mш, кг ;(100)
mш.к =0,725×1,57 = 1,138 кг.
Определяем массы, совершающие возвратно-поступательное движение:
mj= mп+ mш.п, кг ;(101)
mj= 1,18+0,432=1,612 кг.
Определяем массы, совершающие вращательное движение: