1.11 Построение индикаторной диаграммы
Построение индикаторной диаграммы ДВС производится в координатах (давление - объем) или (давление - ход поршня) на основании данных расчета рабочего цикла.
В начале построения на оси абсцисс откладывается отрезок АВ, соответствующий рабочему объему цилиндра, а по величине равный ходу поршня в масштабе , который в зависимости от величины хода поршня принимаем 1:1.
Отрезок ОА (мм), соответствующий объему камеры сгорания:
ОА=АВ/(?-1); (1.54)
ОА = 79,4/(10,8-1) = 8,102 мм.
При построении диаграммы масштабы давлений (Мр = 0,07 МПа в мм).
Построение политроп сжатия и расширения можно осуществлять аналитическим или графическим методом. Для аналитического метода точки политроп сжатия и расширения приведены в таблице 1.1
Таблица 1.1 - Определение точек политроп сжатия и расширения аналитическим методом
№ точки |
Ox, мм |
OB/Ox |
Политропа сжатия |
Политропа расширения |
|||||
px, Мпа |
рх/Mp, мм |
px, Мпа |
рх/Mp, мм |
||||||
1 |
8,102 |
10,8 |
26,361 |
2,452 |
35 |
20,29 |
9,577 |
136,8 |
|
2 |
16,924 |
5,2 |
9,649 |
0,897 |
12,8 |
8,049 |
3,799 |
54,3 |
|
3 |
25,746 |
3,4 |
5,38 |
0,5 |
7,1 |
4,702 |
2,219 |
31,7 |
|
4 |
34,569 |
2,5 |
3,525 |
0,328 |
4,7 |
3,187 |
1,504 |
21,5 |
|
5 |
43,391 |
2 |
2,594 |
0,241 |
3,4 |
2,403 |
1,134 |
16,2 |
|
6 |
52,213 |
1,7 |
2,074 |
0,193 |
2,8 |
1,957 |
0,924 |
13,2 |
|
7 |
61,035 |
1,4 |
1,588 |
0,148 |
2,1 |
1,531 |
0,723 |
10,3 |
|
8 |
69,858 |
1,3 |
1,434 |
0,133 |
1,9 |
1,394 |
0,658 |
9,4 |
|
9 |
78,68 |
1,1 |
1,14 |
0,106 |
1,5 |
1,128 |
0,532 |
7,6 |
|
10 |
87,502 |
1 |
1 |
0,093 |
1,3 |
1 |
0,472 |
6,7 |
При графическом методе из начала координат проводится луч ОС под углом ° к оси абсцисс, а также лучи OD и OE под определенными углами и к оси ординат:
; (1.55)
; (1.56)
;
;
Политропа расширения строится при помощи лучей ОС и ОЕ. Политропа сжатия строится при помощи лучей ОС и ОD.
Производим построение теоретической индикаторной диаграммы.
При построении действительной диаграммы углы фаз газораспределения принимаются ориентировочно на основе статистических данных для современных четырехтактных автомобильных двигателей.
Таблица 1.2 - Ориентировочные значения углов поворота коленчатого вала, определяющих положение характерных точек действительной индикаторной диаграммы
Угол п.к.в. (точка) диаграммы) |
Тип двигателя |
|
Бензиновый |
||
?1(r) |
20 |
|
?2(a") |
65 |
|
?(c) |
40 |
|
??1(f) |
10 |
|
??2(zд) |
10 |
|
Y1 (b) |
60 |
|
Y2 (a) |
25 |
Для нанесения характерных точек действительной индикаторной диаграммы на теоретическую диаграмму используем метод Брикса.
Поправка Брикса:
(1.57) |
где ; - радиус кривошипа; - длина шатуна.
Для автомобильных и тракторных двигателей:
?=(0,23 - 0,3);
принимаем: ? = 0,28.
Под индикаторной диаграммой строим вспомогательную полуокружность с диаметром равным ходу поршня. От центра полуокружности в сторону н.м.т. откладываем поправку Брикса. Согласно метода Брикса наносим характерные точки действительной индикаторной диаграммы, затем производим скругление индикаторной диаграммы.
2. Расчет и построение скоростной характеристики двигателя
Построение кривых скоростной характеристики ведется в интервале частот вращения коленчатого вала от = 780 миндо = 6600 мин (значение = 5500 мин), где - частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности.
Расчетные точки кривых эффективной мощности и эффективного удельного расхода топлива определяются по следующим зависимостям через каждые 582 мин:
(2.1) |
||
(2.2) |
где ,, - соответственно номинальная эффективная мощность (кВт), удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности (), частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности (мин);
, , - соответственно эффективная мощность (кВт), удельный эффективный расход топлива (), частота вращения коленчатого вала (мин) в искомой точке скоростной характеристики;
- коэффициенты, значения которых устанавливаются экспериментально (см. табл. 2.1).
Таблица 2.1 - Значение эмпирических коэффициентов для расчета скоростной характеристики двигателя
Эмпирический коэффициент |
||||||
Значение |
1 |
1 |
1,2 |
1 |
0,8 |
Точки кривых эффективного крутящего момента (Нм) и часового расхода топлива (кг/ч) определяются по формулам:
(2.3) |
||
(2.4) |
||
Аналогично производим расчеты для остальных значений . Результаты вычислений заносим в таблицу 2.2
Коэффициент приспособляемости К:
(2.5) |
где - эффективный крутящий момент при номинальной мощности.
Таблица 2.2 - Расчеты внешней скоростной характеристики.
№ точки |
Частота вращения коленчатого вала в искомой точке скоростной характеристики, об/мин |
Эффективная мощность, кВт |
Эффективный удельный расход топлива, |
Эффективный крутящий момент, Нм |
Часовой расход топлива, кг/ч |
|
1 |
780 |
13,5 |
250,8 |
165,4 |
3,4 |
|
2 |
1362 |
25 |
233,8 |
175,4 |
5,8 |
|
3 |
1944 |
36,9 |
221 |
181,4 |
8,2 |
|
4 |
2526 |
48,7 |
212,4 |
184,2 |
10,3 |
|
5 |
3108 |
59,8 |
207,9 |
183,8 |
12,4 |
|
6 |
3690 |
69,6 |
207,6 |
180,2 |
14,4 |
|
7 |
4272 |
77,5 |
211,5 |
173,3 |
16,4 |
|
8 |
4854 |
82,8 |
219,6 |
163 |
18,2 |
|
9 |
5436 |
85 |
231,9 |
149,4 |
19,7 |
|
10 |
6018 |
83,4 |
248,4 |
132,4 |
20,7 |
|
11 |
6600 |
77,5 |
269 |
112,2 |
20,8 |
По полученным значениям производим построение внешней скоростной характеристики.
3 Динамический расчет КШМ двигателя
- Введение
- 1 Тепловой расчет двигателя
- 1.1 Выбор топлива, определение его теплоты сгорания
- 1.2 Определение параметров рабочего тела
- 1.3 Определение параметров окружающей среды и остаточных газов
- 1.4 Расчет параметров процесса впуска
- 1.5 Расчет параметров процесса сжатия
- 1.6 Расчет параметров процесса сгорания
- 1.7 Расчет параметров процесса расширения и выпуска
- 1.8 Определение индикаторных показателей двигателя
- 1.9 Определение эффективных показателей двигателя
- 1.10 Определение основных размеров цилиндра и параметров двигателя
- 1.11 Построение индикаторной диаграммы
- 3.1 Расчет сил давления газов
- 3.2 Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма
- 3.3 Расчет сил инерции
- 3.4 Расчет суммарных сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме
- 3.5 Расчет сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала
- 3.6 Построение графиков сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме
- 3.7 Построение диаграммы износа шатунной шейки
- 3.8 Построение графика суммарного крутящего момента двигателя
- Заключение