ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

ЭФФЕКТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ

123 4

Среднее давление механических потерь для бензиновых двигателей с числом цилиндров до шести и отношением S / D ≤ 1

р_м = 0,034 + 0,0113v_п.ср.

Для карбюраторного двигателя, предварительно приняв ход поршня S равным 78 мм, получим значение средней скорости поршня:

при n_N = 4500 мин^-1

/(10⁴ ∙ 3) = 78 ∙ 4500/30000 = 11,7 м/с;

при n_N = 3200 мин^-1

/(10⁴ ∙ 3) = 78 ∙ 3200/30000 = 8,32 м/с;

при n_N = 1000 мин^-1

/(10⁴ ∙ 3) = 78 ∙ 1000/30000 = 2,6 м/с;

тогда

при n_N = 4500 мин^-1

р_м = 0,034 + 0,0113 ∙ 11,7 = 0,1662 МПа;

при n_N = 3200 мин^-1

р_м = 0,034 + 0,0113 ∙ 8,32 = 0,1280 МПа;

при n_N = 1000 мин^-1

р_м = 0,034 + 0,0113 ∙ 2,6 = 0,0634 МПа.

Среднее эффективное давление и механический КПД

при n_N = 4500 мин^-1

1,06848 – 0,1662 = 0,90228 и 0,90228/1,06848 = 0,8445 ;

при n_N = 3200 мин^-1

1,17408 – 0,1280 = 1,04606 и 1,04608/1,17408 = 0,8910 ;

при n_N = 1000 мин^-1

1,1328 – 0,0634 = 1,0694 и 1,0694/1,1328 = 0,9440 .

Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива

и :

при n_N = 4500 мин^-1

0,322 ∙ 0,8445 = 0,272 и 3600/43,93 ∙ 0,272 = 301 ;

при n_N = 3200 мин^-1

0,350 ∙ 0,8910 = 0,312 и 3600/43,93 ∙ 0,312 = 263 ;

при n_N = 1000 мин^-1

0,344 ∙ 0,9440 = 0,323 и 3600/43,93 ∙ 0,323 = 254 .

Параметры	Индикаторные и эффективные параметры двигателя
n
p_i′	1,180	1,223	1,113
p_i	1,1328	1,17408	1,06848
	0,344	0,350	0,322
g_i
v_с.пр	2,6	8,32	11,7
р_м	0,0634	0,1280	0,1662
p_e	1,0694	1,04606	0,90228
	0,9440	0,8910	0,8445
	0,323	0,312	0,272
g_e

1.7. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЦИЛИНДРА И ДВИГАТЕЛЯ

Литраж карбюраторного двигателя

30 ∙ 4 ∙ 60/(0,90228 ∙ 4500) = 1,773 л.

Рабочий объём одного цилиндра карбюраторного двигателя

1,773/4 = 0,4433 л.

Диаметр цилиндра. Так как ход поршня предварительно был принят S = 78 мм для карбюраторного двигателя, то

Окончательно принимается для карбюраторного двигателя D = 85,1 мм и S = 78 мм

Основные параметры и показатели двигателей определяются по окончательно принятым значениям D и S:

площадь поршня

литраж двигателя

мощность двигателя

литровая мощность двигателя

крутящий момент

часовой расход топлива

Параметры	Основные параметры и показатели двигателя
n, мин
F_п, см²	56,85
V_л, л	1,77
N_л, кВт/л	33,84
N_e, кВт	15,77	49,37	59,89
M_e, H⋅м	150,67	147,40	127,15
G_t, кг/ч	4,15	12,54	18,03

1.8. ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ

Индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя (см. рис. 1.4) построена для номинального режима работы двигателя, т.е. при N_e = 60 кВт и n = 4500 мин^-1, аналитическим методом.

Масштабы диаграммы: масштаб хода поршня M_S = l мм в мм; масштаб давлений M_p = = 0,05 МПа в мм.

Величины в приведённом масштабе, соответствующие рабочему объёму цилиндра и объёму камеры сгорания (см. рис. 1.4):

AB = S /M_S = 78 /1,0 = 78 мм; OA = AB /(ε −1) = 78 /(8,2 −1) = 10,83 мм.

Максимальная высота диаграммы (точка z)

p_z /M_p − 6,76 / 0,05 = 135,2 мм.

Ординаты характерных точек:

0,085/0,05 = 1,7 мм; 1,79549/0,05 = 35,91 мм;

0,46118/0,05 = 9,22 мм; 0,118/0,05 = 2,36 мм;

0,1/0,05 = 2 мм.

Построение политроп сжатия и расширения аналитическим методом:

а) политропа сжатия , отсюда

где OB = OA + AB = 10,83 + 78 = 88,83 мм;

б) политропа расширения , отсюда

Результаты расчёта точек политроп приведены в табл. 1.4.

Скругление индикаторной диаграммы осуществляется на основании следующих соображений и расчётов. Так как рассчитываемый двигатель достаточно быстроходный

(n = 4500 мин^-1), то фазы газораспределения необходимо устанавливать с учётом получения хорошей очистки цилиндра от отработавших газов и обеспечения дозарядки в пределах, принятых в расчёте. В связи с этим начало открытия впускного клапана

(точка r') устанавливается за 18° до прихода поршня в в.м.т., а закрытие (точка а") – через 60° после прохода поршнем н.м.т.; начало открытия выпускного клапана (точка b′ ) принимается за 55° до прихода поршня в н.м.т., а закрытие (точка а') – через 25° после прохода поршнем в.м.т. Учитывая быстроходность двигателя, угол опережения зажигания θ принимается равным 35°, а продолжительность периода задержки воспламенения –

Δ ₁ = 5° .

В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения зажигания определяют положение точек r′, a′, a′′, c′, f и b′ по формуле для перемещения поршня

где λ – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Таблица 1.4

№ точек	ОХ, мм		Политропа сжатия	Политропа расширеня
	мм	МПа		мм	МПа
	10,2	8,71	19,65	33,41	1,67 (точ- ка с)	14,80	136,46	6,82 (точ- ка z)
		8,08	17,73	30,14	1,51	13,48	124,29	6,21
	12,5	7,11	14,87	25,28	1,26	11,50	106,03	5,30
	17,4	5,11	9,44	16,05	0,80	7,62	70,26	3,51
	22,4	3,97	6,67	11,34	0,58	5,56	51,26	2,56
	29,5	3,01	4,56	7,75	0,39	3,94	36,33	1,82
	44,3	2,01	2,61	4,44	0,22	2,38	21,94	1,10
	58,8	1,51	1,76	2,99	0,15	1,67	15,40	0,77
	86,76	1,02	1,03	1,75	0,09	1,03	9,50	0,48
					точ- ка a			точ- ка b

Выбор величины λ производится при проведении динамического расчёта, а при построении индикаторной диаграммы предварительно принимается λ = 0,285.

Расчёты ординат точек r', a', a", c', f и b' сведены в табл. 1.5.

Положение точки с′′ определяется из выражения

1,20 ∙ 1,79549 = 2,155 МПа;

2,155/0,05 = 43,1 мм.

Действительное давление сгорания

0,85 ∙ 6,33237 = 5,38 МПа;

5,38/0,05 = 107,6 мм.

Таблица 1.5

Обозначение точек	Положение точек		Расстояние точек от в.м.т., (АХ), мм
r^'	18° до в.м.т	0,0655	2,6
a^'	25° после в.м.т.	0,1223	4,8
a^'’	60° после в.м.т	0,6069	62,5
c^'	35° до в.м.т.	0,2313	9,0
f	30° до в.м.т.	0,1697	6,6
b^'	55° до в.м.т.	1,6667	65,0

Для упрощения расчётов можно принять, что максимальное давление сгорания достигается через – 10º после в.м.т.

Соединяя плавными кривыми точки rca′c′cc′′ и далее с Z_d и кривой расширения b′ c b′′ и линией выпуска b′′r′r, получим скруглённую действительную индикаторную диаграмму ra′ac′fc′′Z_db′b′′r.

1.9. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КАРБЮРАТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Общее количество теплоты, введённой в двигатели при номинальном скоростном режиме (все данные взяты из теплового расчёта):

• карбюраторный двигатель

при n_N = 4500 мин^-1

Дж/с;

при n_N = 3200 мин^-1

Дж/с;

при n_N = 1000 мин^-1

Дж/с.

Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 с:

• карбюраторный двигатель

при n_N = 4500 мин^-1

Дж/с;

при n_N = 3200 мин^-1

Дж/с;

при n_N = 1000 мин^-1

Дж/с.

Теплота, передаваемая охлаждающей среде:

• карбюраторный двигатель

при n_N = 4500 мин^-1

Q_в = 0,5 · 4 · 8,21^1+2∙0,65 · 4500^0,65 · (43 930 – 4333) / (0,93 · 43 930) = 58051 Дж/с;

при n_N = 3200 мин^-1

Q_в = 0,5 · 4 · 8,21^1+2∙0,65 · 3200^0,65 · (43 930 – 4333) / (0,93 · 43 930) = 46512 Дж/с;

при n_N = 1000 мин^-1

Q_в = 0,5 · 4 · 8,21^1+2∙0,65 · 1000^0,65 · (43 930 – 4333) / (0,93 · 43 930) = 21899 Дж/с.

Теплота, унесённая с отработавшими газами:

• карбюраторный двигатель

при n_N = 4500 мин^-1

Q_r = (18,03/3,6) · {0,52385 · [24,0037 + 8,315] · 1083 –

– 0,489 · [21,848 + 8,315] · 20} = 90352 Дж/с;

при n_N = 3200 мин^-1

Q_r = (12,54/3,6) · {0,52385 · [23,87 + 8,315] · 1056 –

– 0,489 · [21,856 + 8,315] · 20} = 60985 Дж/с;

при n_N = 1000 мин^-1

Q_r = (4,15/3,6) · {0,4952 · [24,051 + 8,315] · 966 –

– 0,453 · [21,869 + 8,315] · 20} = 17533 Дж/с.

Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива:

• карбюраторный двигатель

при n_N = 4500 мин^-1

Q_н.с = 4333 · 18,03/3,6 = 21701 Дж/с;

при n_N = 3200 мин^-1

Q_н.с = 4333 · 12,54/3,6 = 15093 Дж/с;

при n_N = 1000 мин^-1

Q_н.с = 8665 · 4,15/3,6 = 9989 Дж/с.

Неучтённые потери теплоты:

• карбюраторный двигатель

Дж/с;

Составляющие теплового баланса карбюраторного двигателя.

Составляющие теплового баланса	Частота вращения двигателя

Q₁, Дж/с	g₁, %	Q₁, Дж/с	g₁, %	Q₁, Дж/с	g₁, %
Теплота, эквивалентная эффективной работе
Теплота, передаваемая окружающей среде
Теплота, унесенная с отработавшими газами
Теплота, потеренная из-за химической неполноты сгорания топлива
Неучтённые потери теплоты	-14549		-18937		-9978
Общее количество теплоты, введённой в двигатель с топливом

Из таблицы видно, что основная часть теплоты топлива расходуется на эффективную работу, нагрев охлаждающей среды и потери с отработавшими газами.

1.10. КИНЕМАТИКА РАСЧЁТА КАРБЮРАТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Величины инерционных усилий, действующих в двигателе, зависят от размеров кривошипно-шатунного механизма и их соотношений.

Установлено, что с уменьшением λ = R / L_ш (за счёт увеличения L_ш ) происходит снижение инерционных и нормальных сил, но при этом увеличивается высота двигателя и его масса. В связи с этим в автомобильных и тракторных двигателях принимают λ =

= 0,23...0,30.

Для двигателей с малым диаметром отношение R / L_ш выбирают с таким расчётом, чтобы избежать задевания шатуна за нижнюю кромку цилиндра.

Минимальную длину шатуна и максимально допустимое значение λ без задевания шатуна за кромку цилиндра определяют следующим образом (рис. 1.5): на вертикальной оси цилиндра наносят центр коленчатого вала О, из которого радиусом R = S / 2 проводят окружность вращения центра шатунной шейки. Далее, пользуясь конструктивными размерами элементов коленчатого вала, из точки В (центр кривошипа, находящихся в н.м.т.) радиусом rш. ш проводят окружность шатунной шейки, из центра О радиусом r₁ – вторую окружность вращения крайней точки щеки или противовеса.

Выбор λ и длины L_ш шатуна.В целях уменьшения высоты двигателя без значительного увеличения инерционных и нормальных сил отношение радиуса кривошипа к длине шатуна предварительно было принято в тепловом расчёте λ = 0,285. При этих условиях L_ш = R/λ = 39/0,285 = 136,8 мм.

Рис. 1.5. Схема кривошипно-шатунного механизма

123 4