Расчёт бензинового инжекторного двигателя 84 кВт (стр. 4 из 8)
3. Построение внешней скоростной характеристики двигателя
Внешняя скоростная характеристика позволяет провести анализ и дать оценку мощностных, экономических и эксплуатационных показателей при работе двигателя с полной нагрузкой.
При построение внешней скоростной характеристики двигателя используют результаты испытаний двигателя на специальных стендах, а на стадии проектирования двигателя можно использовать результаты теплового расчета.
В курсовом проекте внешнюю скоростную характеристику двигателя строим по результатам теплового расчета для режима номинальной нагрузки с использованием эмпирических зависимостей.
Построение кривых скоростей характеристики ведется в интервале от 1000 до 6300мин-1
Расчетные точки кривой эффективной мощности определяются по следующим эмпирическим зависимостям через каждые 1000 мин-1:
Где, Neи nN – номинальная эффективная мощность (кВт) и частота вращения коленчатого вала (мин-1) при этой мощности (по результатам теплового расчета);
Nex и nx – эффективная мощность (кВт) и частота вращения коленчатого вала (мин-1) в искомой точке на кривой скоростной характеристики двигателя.
Для рассмотрения произведём расчёт только для одной точки х=1 (
), а результаты расчёта для других точек занесём в табл.11.Мощность в расчётных точках, кВт:
По рассчитанным точкам в масштабе MN строится кривая эффективной мощности.
Точки кривой эффективного крутящего момента (Н·м) определяются по формуле:
Расчетные точки кривой удельного эффективного расхода топлива qe , г/(кВт·ч) определяются:
- для бензиновых двигателей:
где qeN – удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности принимается из теплового расчета, г/(кВт·ч).
Часовой расход топлива для расчетных точек, кг/ч:
;Значение параметров скоростной характеристики рассчитываем по приведенным выше формулам и заносим в таблицу 3.
Таблица 11
| Частота вращения коленчатого вала, мин-1 | Параметры внешней скоростной характеристики | |||
| Nex, кВт | Mex, Н·м | qex , г/(кВт·ч) | GT, кг/ч | |
| 1000 | 16,94 | 161,777 | 242,0248 | 4,0999 |
| 2000 | 36,35 | 173,5713 | 218,7584 | 7,951869 |
| 3000 | 55,59 | 176,9615 | 206,441 | 11,47605 |
| 4000 | 72 | 171,9 | 205,0723 | 14,76521 |
| 5000 | 82,95 | 158,4345 | 214,6526 | 17,80543 |
| 5800 | 86 | 141,6034 | 230,2 | 19,7972 |
| 6100 | 85,53 | 133,9035 | 237,8368 | 20,34218 |
| 6300 | 84,64 | 128,349 | 243,4755 | 20,61507 |
4. Кинематический расчет КШМ
Цель кинематического расчета – определение перемещения, скорости и ускорения поршня от угла поворота коленчатого вала. Кинематический расчет выполняется только для двигателя с центральным КШМ.
Рис. 3. Кинематическая схема КШМ
S – ход поршня ( 77 мм);
s – путь поршня;
a – угол поворота коленчатого вала;
b - угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра;
R – радиус кривошипа (
38,5 мм); 
– длина шатуна; 
– отношение радиуса кривошипа к длине шатуна; 
– угловая скорость вращения коленчатого вала;Перемещение поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала
, ммРасчет Sx производим аналитически через каждые 30° для одного оборота коленчатого вала, результаты расчета заносим в таблицу 12
Скорость поршня является переменной величиной и при постоянной частоте вращения коленчатого вала зависит от φ и λ.
Vn=R
, м/с;Результаты расчеты Vn заносим в таблицу 12.
Ускорение поршня:
, м2/с;Результаты расчета jn заносим в таблицу 12.
По данным результатам таблицы 12 строим графически Sx, Vn и j.
Таблица 12
 ° |  | Sx, мм |  | Vп, м/с |  | j, м/с2 |
| 0 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 1,25 | 17731,61 |
| 30 | 0,17 | 6,55 | 0,61 | 14,26 | 0,99 | 14043,43 |
| 60 | 0,60 | 23,10 | 0,97 | 22,67 | 0,38 | 5390,409 |
| 90 | 1,12 | 43,12 | 1,00 | 23,37 | -0,25 | -3546,32 |
| 120 | 1,60 | 61,60 | 0,76 | 17,76 | -0,62 | -8794,88 |
| 150 | 1,90 | 73,15 | 0,39 | 9,11 | -0,74 | -10497,1 |
| 180 | 2,00 | 77,00 | 0,00 | 0,00 | -0,75 | -10639 |
| 210 | 1,90 | 73,15 | -0,39 | -9,11 | -0,74 | -10497,1 |
| 240 | 1,60 | 61,60 | -0,76 | -17,76 | -0,62 | -8794,88 |
| 270 | 1,12 | 43,12 | -1,00 | -23,37 | -0,25 | -3546,32 |
| 300 | 0,60 | 23,10 | -0,97 | -22,67 | 0,38 | 5390,409 |
| 330 | 0,17 | 6,55 | -0,61 | -14,26 | 0,99 | 14043,43 |
| 360 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 1,25 | 17731,61 |
5.Динамический расчет двигателя
Цель динамического расчета определение сил и моментов, действующих в КШМ, и установление закономерностей их изменения за рабочий цикл двигателя. Во время работы двигателя на детали КШМ действуют силы давления газов в цилиндре, силы инерции возвратно-поступательно движущихся и вращающихся масс. В течение каждого рабочего цикла (720°) силы, действующие в КШМ, непрерывно изменяются по величине и направлению. Характер изменения этих сил по углу поворота коленчатого вала, их величины определяют для ряда отдельных положений вала (рекомендуется через каждые 30°).
Определение сил давления газов
Индикаторную диаграмму полученную в тепловом расчете , развертываем по углу поворота кривошипа по методу Брикса.
Поправка Брикса
Избыточное давление газов, приложенное к поршню, МПа
, (2.4)где PО – давление окружающей среды, PО = 0,1 МПа;
PЦ – текущее значение давления газов в цилиндре принимается по индикаторной диаграмме, МПа.
Сила давления газов в цилиндре КШМ, кН.
Pг=
,Площадь дна поршня.
Приведение масс частей КШМ
Масса поршневой группы (для поршня из алюминиевого сплава принято
) 
Масса шатуна (для стального кованного шатуна принято
) 
Масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов (для литого чугунного вала принято
). 
Масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца:
Масса шатуна сосредоточенная на оси кривошипа:
Массы, совершающие возвратно-поступательное движение:
