Расчет двигателя внутреннего сгорания

8) Удельная литровая мощность:

Теперь сравним рассчитанные показатели с показателями двигателя  прототипа:

Таблица 7. Сравнение показателей

Показатель	Рассчитываемый двигатель	Прототип
Ne, кВт	55	53
n, об/мин	5600	5400
D, мм	80	79
S, мм	81	80
Pe, МПа	0,725	0,751
ge, г/кВт ч	357,3	325
Nл, кВт	34,38	33,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ВНЕШНЯЯ СКОРОСТНАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА

Внешняя характеристика определяется для интервала от минимальной частоты вращения вала n_min до номинальной n_н. Шаг расчета n = 700 мин^-1 выбран так, чтобы получилось 8 расчетных режимов по характеристике. Минимальную частоту вращения принимаем n_min = 700 мин^-1.

2.1 Определение  мощностных показателей

1) Изменение среднего эффективного давления определяем по зависимости:

где k_м = 1,18 – коэффициент приспособляемости по моменту

Р_ен = Р_i – Р_мн = 1,043 – 0,322 = 0,721 МПа

Р_мн =а+bС_МН = 0,08 +0,016·15,12=0,322 МПа

n_м = 0,6· n_н = 0,6· 5600 = 3360 мин^-1

2) Среднее индикаторное  давление

3) Механический КПД

4) Эффективная мощность

, кВт

5) Крутящий момент  двигателя

, Нм

 

2.2 Определение  экономических показателей

1) Эффективный удельный  расход топлива

где G_T – расход топлива в час

где G_TЦ – цикловой расход топлива

где G_ТЦН, P_iH – цикловой расход топлива и среднее индикаторное давление на номинальном режиме работы

Таблица 8. Определение  показателей по внешней характеристике

n, об/мин	Pe, МПа	Pi, МПа	Ne, кВт	M, Нм	ge, г/кВт ч	GT, кг/ч
700	0,667	0,985	6,23	84,98	276	1,998
1400	0,751	1,069	14,02	95,63	282	4,609
2100	0,809	1,127	22,65	102,99	288	7,594
2800	0,842	1,160	31,43	107,19	296	10,712
3500	0,849	1,167	39,62	108,09	299	11,56
4200	0,842	1,127	47,15	107,20	320	16,395
4900	0,789	1,107	51,55	100,46	333	18,028
5600	0,721	1,039	53,83	91,79	341	18,690

По результатам расчетов построим графики зависимости: крутящего  момента, эффективной мощности, эффективного удельного расхода топлива и  циклового расхода топлива в  зависимости от частоты вращения.

Рисунок 5. Графики зависимости эффективной  мощности(1) и крутящего момента(2) от частоты вращения.

Рисунок 6. Графики зависимости  эффективного расхода топлива(1) и  расхода топлива в час(2) от частоты вращения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

В двигателях внутреннего сгорания возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала посредством кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

1) Определение перемещения поршня.

S=f(α)

, м

где  – угол поворота кривошипа, град;

        – радиус кривошипа, , м. 

2) Определение скорости поршня.

,

 где – угловая скорость вращения коленчатого вала, , с^-1.

3) Определение ускорения поршня.

, .

Результаты расчёта  параметров S, V, i приведены в приложении. Графически параметры представлены графиками (рисунок 7).

Рисунок 7

 

 

4. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

4.1 Выбор масс  поршневой и шатунной групп

Масса поршневого комплекта m_п=0,346кг

Масса шатуна m_ш=0,400кг

4.2 Определение  сил, действующих в кривошипно-шатунном  механизме

На КШМ действуют  следующие силы:

1) Сила от газов

2) Сила инерции возвратно-поступательного  движения

, где  - ускорение движения поршня

- масса поступательно движущихся  частей

3) Суммарная сила, действующая  по оси цилиндра

4) Сила действующая  на стенку цилиндра

5) Сила действующая по оси кривошипа коленчатого вала(радиальная сила)

6) Тангенциальная сила

7) Индикаторный крутящий  момент одного цилиндра

, где r – радиус кривошипа

Таблица 9. Результаты расчета  сил, действующих в КШМ

α, град	Pr,kH	Pj,kH	P,kH	N,kH	P,kH	К,kH	T,kH
0	0,44	-15,52	-15,08	0	-15,08	-15,08	0
30	0,44	-12,22	-11,77	-1,64	-11,89	-9,38	-7,31
60	0,44	-4,41	-3,97	-0,97	-4,08	-1,14	-3,92
90	0,44	3,35	3,8	1,09	3,95	-1,09	3,8
120	0,44	7,76	8,2	2,02	8,45	-5,85	6,1
150	0,44	8,86	9,31	1,29	9,39	-8,71	3,53
180	0,44	8,82	9,26	0	9,26	-9,26	0
210	0,51	8,86	9,38	-1,3	9,47	-8,77	-3,56
240	0,78	7,76	8,54	-2,1	8,79	-6,09	-6,35
270	1,48	3,36	4,83	-1,39	5,03	-1,39	-4,83

 

 

300	3,52	-4,41	-0,89	0,22	-0,92	-0,26	0,88
330	10,54	-12,21	-1,67	0,23	-1,69	-1,33	1,04
360	29,92	-15,52	14,39	0	14,39	14,39	0
390	40,67	-12,22	28,46	3,96	28,73	22,67	17,65
420	15,2	-4,41	10,79	2,65	11,11	3,1	10,67
450	7,63	3,35	10,99	3,15	11,43	-3,15	10,99
480	4,99	7,76	12,75	3,14	13,13	-9,09	9,48
510	3,99	8,86	12,85	1,79	12,98	-12,02	4,88
540	0,45	8,82	9,27	0	9,27	-9,27	0
570	0,45	8,86	9,32	-1,3	9,41	-8,72	-3,53
600	0,45	7,76	8,22	-2,02	8,46	-5,86	-6,1
630	0,45	3,36	3,81	-1,09	3,96	-1,09	-3,81
660	0,45	-4,4	-3,95	0,97	-4,07	-1,13	3,91
690	0,45	-12,21	-11,76	1,64	-11,87	-9,36	7,3
720	0,45	-15,52	-15,07	0	-15,07	-15,07	0

 

 

 

Рисунок 8 – Графики сил, действующих  по оси цилиндров (Р_г, Р_j,Р) в зависимости от угла ПКВ