Тепловой и динамический расчёт двигателя внутреннего сгорания

Часовой расход топлива

39 Рабочий объём двигателя

40 Рабочий объём цилиндра

41 Определение диаметра цилиндра

; - коэф. короткоходности

k=0.7-1.0 ; Возьмём k =0.9

42 Ход поршня

43 Проверка средней скорости поршня

44 Определяются основные показатели двигателя

 

45 Составляется таблица основных данных двигателя

Ne

iVh

Nл

n

Pe

ge

S

D

GT

Единицы

измерения

кВт

Л

вВт/л

  

мин-1

МПа

г/кВт.ч

мм

мм

кг/ч

Проект

110.9

4.777

20.8

7.5

3200

0.785

330.2

88

98

33.02

Протатип

110.3

5.969

18.5

7.1

3200

0.7

335

95

100

 

 

 

 

*****************************************************************

Построение индикаторной диаграммы

Построение производится в координатах : давление (Р) -- ход поршня (S).

1 Рекомендуемые масштабы

а) масштаб давления : mp=0.025 (Мпа/мм)

б) масштаб перемещения поршня : ms=0.75 (мм*S/мм)

2

3

4

5

6

7 Строим кривые линии политроп сжатия и расширения

Расчёт производится по девяти точкам.

     

Политропа сжатия

Политропа расширения

№

точек

1

18

7.5

14.58

47.83

1.19

13.18

203.57

5.09

2

20.5

6.6

12.3

40.35

1.0

11.19

172.84

4.32

3

23.5

5.775

10.3

33.78

0.84

9.43

145.69

3.64

4

32.8

4.125

6.58

21.59

0.54

6.13

94.71

2.36

5

41

3.3

4.89

16.05

0.40

4.61

71.18

1.78

6

54.6

2.475

3.3

10.94

0.27

3.19

49.25

1.23

7

82

1.65

1.95

6.38

0.16

1.89

29.31

0.73

8

108.7

1.245

1.3

4.38

0.11

1.32

20.44

0.51

9

135.3

1

1

3.28

0.08

1.0

15.44

0.38

 

8 Построение диаграммы,соответствующей реальному (действительному)

циклу.

Угол опережения зажигания :

Продолжительность задержки воспламенения (f-e) составляет по углу

поворота коленвала :

С учётом повышения давления от начавшегося до ВМТ сгорания давление конца сжатия Pcl (точка сl) составляет:

Максимальное давление рабочего цикла Pz достигает величины

Это давление достигается после прохождения поршнем ВМТ при повороте коленвала на угол

Моменты открытия и закрытия клапанов определяются по диаграммам фаз газораспределения двигателей-протатипов,имеющих то же число и расположение цилиндров и примерно такую же среднюю скорость поршня,что и проектируемый двигатель.

В нашем случае прототипом является двигатель ЗИЛ-130. Его характеристики:

Определяем положение точек :

 

 

 

 

Динамический расчёт

Выбор масштабов:

Давления

Угол поворота коленвала

Ход поршня

Диаграмма удельных сил инерции Pj возвратно-поступательных движущехся масс КШМ

Диаграмма суммарной силы ,действующей на поршень

; избыточное давление газов

Диаграмма сил N,K,T

Аналитическое выражение сил:

угол поворота кривошипа

угол отклонения шатуна

Полярная диаграмма силы Rшш ,действующей на шатунную шейку коленвала.

Расстояние смещения полюса диаграммы

Расстояние от нового полюса Пшш до любой точки диаграммы равно геометрической сумме векторов Krш и S

Анализ уравновешенности двигателя

У 4х тактного V-образного 8ми цилиндрового двигателя коленвал несимметричный.Такой двигатель рассматривают как четыре 2ух цилиндровых V-образных двигателя,последовательно размещённых по оси коленвала.

Равнодействующая сил инерции I порядка каждой пары цилиндров, будучи направлена по радиусу кривошипа,уравновешивается противовесом,т.е. в двигателе с противовесами:

Сила инерции 2-го порядка пары цилиндров:

Все эти силы лежат в одной плоскости,равны по абсолютному значению, но попарно отличаются лишь знаками.Их геометрическая сумма = 0.

Моменты от сил инерции II порядка,возникающие от 1-й и 2-й пар цилиндров,равны по значению и противоположены по знаку;точно так же от 2-й и 3-й пар цилиндров.

Диаграмма суммарного индикаторного крутящего момента Мкр

Величина суммарного крутящего момента от всех цилиндров получается графическим сложением моментов от каждого цилиндра,одновременно действующих на коленвал при данном значении угла 

Последовательность построения Мкр :

На нулевую вертикаль надо нанести результирующую суммирования ординат 0+3+6+9+12+15+18+21 точек,на первую 1+4+7+10+13+16+19+22

точек и т.д.

Потом сравнивается со значением момента полученного теоретически.

Проверка правельности построения диаграммы:

Схема пространственного коленчатого вала 8 цилиндрового V-образного двигателя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№

Pr

Pj

P

tg

N

K

T

0

0

1

1.260

-40

-39

0

0

1

-39

0

0

1

30

-1

0.996

-31.6

-32.6

0.131

-4.3

0.801

-26.1

0.613

-20

2

60

-1

0.370

-11.8

-12.8

0.230

-3

0.301

-3.8

0.981

-12.5

3

90

-1

-0.260

8.2

7.2

0.267

1.9

-0.267

-1.9

1

7.2

4

120

-1

-0.630

20

19

0.230

4.4

-0.699

-13.3

0.751

14.2

5

150

-1

-0.736

23.3

22.3

0.131

3

-0.931

-20.7

0.387

8.6

6

180

-1

-0.740

23.5

22.5

0

0

-1

-22.5

0

0

7

210

0

-0.736

23.3

23.3

-0.131

-3

-0.931

-21.7

-0.387

-9

8

240

1

-0.630

20

21

-0.230

-4.8

-0.699

-14.7

-0.751

-15.7

9

270

2

-0.260

8.2

10.2

-0.267

-2.7

-0.267

-2.7

-1

-10.2

10

300

8

0.370

-11.8

-3.8

-0.230

0.9

0.301

-1.1

-0.981

3.7

11

330

24

0.996

-31.6

-7.6

-0.131

1

0.801

-6.1

-0.613

4.6

12

360

54

1.260

-40

14

0

0

1

14

0

0

12'

370

169

1.229

-39

130

0.045

5.8

0.977

127

0.218

28.3

12''

380

152

1.139

-36.1

115.9

0.089

10.3

0.909

105.3

0.426

49.4

13

390

106

0.996

-31.6

74.4

0.131

9.7

0.801

59.6

0.613

45.6

14

420

45

0.370

-11.8

33.2

0.230

7.6

0.301

10

0.981

32.5

15

450

24

-0.260

8.2

32.2

0.267

8.6

-0.267

-8.6

1

32.2

16

480

15

-0.630

20

35

0.230

8

-0.699

-24.5

0.751

26.3

17

510

10

-0.736

23.3

33.3

0.131

4.4

-0.931

-31

0.387

12.9

18

540

6

-0.740

23.5

29.5

0

0

-1

-29.5

0

0

19

570

2

-0.736

23.3

25.3

-0.131

-3.3

-0.931

-23.5

-0.387

-9.8

20

600

1

-0.630

20

21

-0.230

-4.8

-0.699

-14.7

-0.751

-15.8

21

630

1

-0.260

8.2

9.2

-0.267

-2.4

-0.267

-2.4

-1

-9.2

22

660

1

0.370

-11.8

-10.8

-0.230

2.5

0.301

-3.2

-0.981

10.6

23

690

1

0.996

-31.6

-30.6

-0.131

4

0.801

-24.5

-0.613

18.7

24

720

1

1.260

-40

-39

0

0

1

-39

0

0