- •Введение
- •Определение основных параметров двигателя
- •Основные параметры современных автотракторных двигателей
- •1.1. Выбор отношения радиуса кривошипа к длине шатуна .
- •1.2. Выбор размеров и числа цилиндров
- •1.3. Выбор коэффициента избытка воздуха и степени сжатия
- •1.4. Обоснование необходимости наддува дизельного двигателя и определение его давления
- •2. Определение параметров рабочего цикла карбюраторного двигателя
- •2.1. Параметры рабочего тела
- •2.2. Параметры окружающей среды и остаточных газов
- •2.3. Определение параметров рабочего цикла
- •2.3.1. Процесс впуска
- •2.3.2. Процесс сжатия
- •2.3.3. Процесс сгорания
- •2.3.4. Процесс расширения
- •2.4. Определение основных размеров двигателя, показателей топливной экономичности и кпд
- •2.5. Построение и анализ индикаторной диаграммы
- •2.6. Анализ результатов теплового расчета
- •Результаты теплового расчета
- •3. Построение теоретических характеристик двигателя
- •3.1.Теоретическая скоростная характеристика двигателя с искровым зажиганием
- •4. Динамический расчёт двигателя
- •4.1. Определение сил, действующих на поршень и поршневой палец
- •Результаты динамического расчёта
- •4.2. Определение сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала
- •4.3. Построение графика тангенциальной силы
- •Расчет суммарной тангенциальной силы
- •5. Техническая характеристика двигателя
- •Заключение
- •Литература
3. Построение теоретических характеристик двигателя
Теоретическая внешняя скоростная характеристика строится только при динамическом расчете автомобиля, оборудованного двигателем с искровым зажиганием.
3.1.Теоретическая скоростная характеристика двигателя с искровым зажиганием
Исходными данными для построения зависимостей и являются значение кВт и полученное при тепловом расчете двигателя значение г/(кВт·ч). Значения и для различных скоростных режимов рассчитываются по эмпирическим формулам:
кВт;
г/(кВт·ч).
Значения счета (4-5 значений в диапазоне ) заносятся в таблицу 3.1.
Выберем:
Таблица 3.1.
Таблица расчетов регуляторной характеристики
|
|
|
|
|
|
252,5 |
73,5 |
25,9 |
305,6 |
|
273,8 |
68,4 |
22,5 |
288,2 |
|
291,6 |
55,6 |
19,3 |
281,7 |
|
301,7 |
39,9 |
15,9 |
286,3 |
|
295,5 |
27,3 |
12,1 |
301,9 |
Эффективная мощность
кВт;
при
при
при
при
Удельный расход топлива:
г/(кВт·ч).
при
при
при
при
Рассчитываем значения крутящих моментов
при
Н·м
при
Н·м
при
Н·м
при
Н·м
при
Н·м
Часовой расход топлива на номинальном режиме
при
при
при
при
при
Значения , при других оборотах коленчатого вала определяем по построенному графику и заносим в таблицу 3.1.
4. Динамический расчёт двигателя
Цель динамического расчета двигателя – определение сил и моментов, нагружающих детали кривошипно-шатунного механизма и определение требуемого момента инерции и массы маховика. Расчет выполняется применительно к центральному кривошипно-шатунному механизму.
4.1. Определение сил, действующих на поршень и поршневой палец
На поршень и поршневой палец действуют силы давления газов и силы инерции движущихся возвратно-поступательно масс кривошипно-шатунного механизма.
Сила давления газов определяется по формуле:
где - текущее значение давление газов по индикаторной диаграмме, .
- диаметр цилиндра, .
Под осью абсцисс индикаторной диаграммы строим полуокружность радиусом , равным половине отрезка . Вправо по горизонтали от центра полуокружности откладываем в том же масштабе отрезок, равный , где - постоянная двигателя: отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.. Из конца этого отрезка проводим ряд лучей под углами к горизонтали до пересечения с полуокружностью. Проекции концов этих лучей на отдельные ветви индикаторной диаграммы указывают, какие значения давления соответствуют тем или иным углам поворота коленчатого вала. На участках графика: (такт впуска) (такт выпуска) .
Принимаем шаг расчётов в интервалах поворота коленчатого вала и , а в интервале - шаг (процесс сгорания).
Например при МПа
Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс кривошипно-шатунного механизма:
,
где - сила инерции первого порядка, период изменения которой равен одному обороту коленчатого вала ;
- сила инерции второго порядка, период изменения которой равен половине оборота коленчатого вала, т. е.
С учётом правила знаков
Входящая в уравнение масса движущихся возвратно-поступательно деталей КШМ, может быть при ориентировочных расчётах представлена суммой , где - масса поршневого комплекта , а - масса шатуна .
Значения и принимаем, ориентируясь табличными данными в зависимости от диаметра цилиндра .
Угловая частота вращения коленчатого вала берётся при номинальном скоростном режиме двигателя, т. е.
Радиус кривошипа
Результаты расчёта сил и сводим в таблицу 4.1.
Например при
Силы и определить необходимо и графически. Для этого из общего центра 0 проводим две полуокружности. Одна радиусом , в масштабе и другую радиусом . Проводим ряд лучей под углами и т. д. к вертикали. Вертикальные проекции отрезков лучей, пересекающих первую окружность, дают в принятом масштабе значении сил , а проекции тех же лучей, пересекающих вторую окружность при соответствующих углах поворота коленчатого вала, дают значения сил , при углах поворота соответственно вдвое меньших.
Проводим через центр О горизонтальную прямую и откладываем на ней, как на оси абсцисс, значения углов поворота коленчатого вала за рабочий цикл .
Таблица 4.1