2) Среднее индикаторное давление:
МПа (3.38)
где jи=0.96 – коэффициентом полноты индикаторной диаграммы.
Экономичность протекания действительного цикла оценивается двумя показателями: индикаторным КПД hi и удельным расходом топлива gi на единицу индикаторной мощности в единицу времени.
3) Индикаторным КПД называется отношение теплоты, обращенной в механическую работу цикла, к теплоте, сгорания топлива:
(3.39)
Значения индикаторного КПД hi всегда ниже термического КПД ht, так как он учитывает не только отвод теплоты к холодному источнику, но и потери, связанные с неполнотой сгорания, отводом теплоты к стенкам и с отработавшими газами, диссоциацией, утечками газа через неплотности и т.д.
4) Индикаторный удельный расход топлива:
г/(кВт·ч) (3.40)
Индикаторная мощность не может быть полностью передана потребителю, поскольку некоторая ее часть неизбежно затрачивается на преодоление различных сопротивлений внутри двигателя. Эту часть мощности называют мощностью механических потерь. К ней относится мощность, затрачиваемая: на трение между движущимися деталями двигателя (например, трение поршней и поршневых колец), движущимися деталями с воздухом, маслом (маховик, шатун и др.); приведение в действие вспомогательных агрегатов и устройств двигателя (насосов, генератора и др.); очистку и наполнение цилиндра (насосные потери); привод нагнетателя (при механическом приводе от коленчатого вала).
3.9 Эффективные показатели двигателя
1) Предварительно приняв ход поршня S= 92 мм, получим значение средней скорости поршня при nN=4500 мин-1
м/с (3.41)
2) Среднее давление механических потерь:
МПа (3.42)
3) Среднее эффективное давление:
МПа (3.43)
4) Механический КПД
(3.44)
Показателями экономичности работы двигателя в целом (а не только его действительного цикла) служат удельный эффективный расход топлива ge и эффективный КПД hе.
5) Эффективный КПД:
(3.45)
6) Эффективный удельный расход топлива:
г/(кВт·ч) (3.46)
3.10 Основные параметры цилиндра и двигателя
1) Литраж двигателя
л (3.47)
где t = 4 – количество тактов двигателя.
2) Рабочий объем одного цилиндра:
л (3.48)
где i= 4 – количество цилиндров двигателя.
3) Диаметр цилиндра. Так как ход поршня предварительно был принят S= 81 мм, то:
мм (3.49)
Окончательно принимаем D =93 мм, S= 92 мм.
Основные параметры и показатели двигателя определяем по окончательно принятым значениям и :
Площадь поршня:
см2 (3.50)
Литраж двигателя:
л (3.51)
Мощность двигателя:
кВт (3.52)
Литровая мощность двигателя:
кВт/л (3.53)
Крутящий момент:
Нм (3.54)
Часовой расход топлива:
кг/ч (3.55)
3.11 Расчет и построение индикаторной диаграммы
Индикаторная диаграмма строится с целью проверки полученного аналитическим путем значения среднего индикаторного представления протекания рабочего цикла в цилиндре рассчитываемого двигателя.
Индикаторная диаграмма двигателя построена для номинального режима работы двигателя, т.е. при Ne=85 кВт и n=4500 мин-1, аналитическим методом.
Масштаб диаграммы: масштаб хода поршня Ms=1 мм в мм; масштаб давления Mp=0.05 МПа в мм.
Величины в приведенном масштабе, соответствующие рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания:
мм (3.56)
мм (3.57)
Максимальная высота диаграммы (точка )
мм (3.58)
По данным теплового расчета на диаграмме откладываем в выбранном масштабе величины давлений в характерных точках.
Ординаты характерных точек:
мм мм (3.59)
мм мм
мм
Построение политропы сжатия и расширения аналитическим методом:
а) политропа сжатия . Отсюда:
мм, (3.60)
где: мм;
б) политропа расширения . Отсюда:
мм; (3.61)
Результаты расчета точек приведены в табл. 3.1
Теоретическое среднее индикаторное давление:
МПа (3.62)
где 2160 мм2 – площадь диаграммы .
Таблица 3.1
|
№ точек |
ОХ, мм |
ОВ/ОХ |
Политропа сжатия |
Политропа расширения |
||||
|
, мм |
, МПа |
, мм |
, МПа |
|||||
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 |
10.8235 11.4235 13.0235 14.8235 18.8235 20.8235 22.8235 24.8235 32.6235 40.4235 48.2235 56.0235 63.8235 71.6235 79.4235 87.2235 95.0235 102.823 |
9.5000 9.0010 7.8952 6.9365 5.4625 4.9379 4.5052 4.1422 3.1518 2.5437 2.1322 1.8354 1.6111 1.4356 1.2946 1.1789 1.0821 1.0000 |
22.1487 20.5639 17.1701 14.3684 10.3431 9.0014 7.9342 7.0682 4.8531 3.6134 2.8345 2.3061 1.9275 1.6447 1.4266 1.2541 1.1147 1.0000 |
37.6415 34.9482 29.1804 24.4191 17.5780 15.2978 13.4842 12.0123 8.2478 6.1409 4.8172 3.9192 3.2757 2.7951 2.4245 2.1313 1.8944 1.6995 |
1.8821 1.7474 1.4590 1.2210 0.8789 0.7649 0.6742 0.6006 0.4124 0.3070 0.2409 0.1960 0.1638 0.1398 0.1212 0.1066 0.0947 0.0850 |
16.7537 15.6594 13.2892 11.3008 8.3794 7.3843 6.5833 5.9261 4.2092 3.2184 2.5805 2.1388 1.8168 1.5726 1.3817 1.2288 1.1038 1.0000 |
149.553 139.785 118.627 100.877 74.8000 65.9170 58.7668 52.9003 37.5739 28.7290 23.0349 19.0927 16.2178 14.0378 12.3336 10.9687 9.8533 8.9266 |
7.4777 6.9893 5.9314 5.0439 3.7400 3.2958 2.9383 2.6450 1.8787 1.4365 1.1517 0.9546 0.8109 0.7019 0.6167 0.5484 0.4927 0.4463 |
Величина 1,1739 МПа, полученная планиметрированием индикаторной диаграммы, очень близка к величине 1,1752 МПа, полученной в тепловом расчете.
Скругление диаграммы осуществляется на основании следующих соображений и расчетов. Так как рассчитываемый двигатель достаточно быстроходный (n=4500 мин-1), то фазы газораспределения необходимо устанавливать с учетом получения хорошей очистки цилиндра от отработавших газов и обеспечения дозарядки в пределах, принятых в расчете. В связи с этим начало открытия впускного клапана устанавливается за 18º до прихода поршня в ВМТ, а закрытия – через 60º после прохода поршня НМТ. Начало открытия выпускного клапана принимается за 55º до прихода поршня в НМТ, а закрытие точка – через 25º после прохода поршнем ВМТ. Учитывая быстроходность двигателя, угол опережения зажигания принимается равным 35º, а продолжительность периода задержки воспламенения – .
В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения зажигания определяем положение точек и по формуле для перемещения поршня.
(3.63)
где - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.
Выбор величины производится при проведении динамического расче-та, а при построении индикаторной диаграммы предварительно принимается l=0,285.
Расчеты ординат точек и сведены в табл. 3.2.
Положение точки определяется из выражения:
МПа (3.64)
мм (3.65)
Таблица 3.2
Расчет ординат точек и
|
Обозначение точек |
Положение точек |
j° |
Расстояния точек от ВМТ (АХ), мм |
|
|
18º до в.м.т. |
18 |
0.0626 |
2.8773 |
|
|
25º после в.м.т. |
25 |
0.1191 |
5.4806 |
|
|
60º после н.м.т. |
120 |
1.6069 |
73.9163 |
|
|
35º до в.м.т |
35 |
0.2277 |
10.4755 |
|
|
30º до в.м.т |
30 |
0.1696 |
7.8016 |
|
|
55º до н.м.т. |
125 |
1.6692 |
76.7830 |
Действительное давление сгорания:
МПа (3.66)
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15
