Тепловой и динамический расчет поршневого дизельного двигателя внутреннего сгорания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Каспийский государственный университет технологий и инжиниринга имени Ш. Есенова

Курсовая работа

по предмету: Судовые двигатели внутреннего сгорания

на тему: Тепловой и динамический расчет поршневого дизельного двигателя внутреннего сгорания

Выполнил:

Тушжанов С.М.

Актау 2014



1. Тепловой расчет рабочего процесса и технико-экономических показателей поршневой части комбинированного двигателя

Тепловой расчет представляет собой метод исследования рабочего процесса двигателя, для оценки основных параметров (показателей) характеризующих его эффективные, экономические и динамические качества в любых заданных условиях работы. Расчет рабочего процесса позволяет определить значения основных параметров отдельных процессов протекающих в цилиндре и рабочего цикла в целом и получить данные влияния различных факторов на эти параметры.

На основании теплового расчета можно с достаточной для практики точностью построить индикаторную диаграмму, необходимую для определения величин давления газов в цилиндре и расчета деталей дизеля на прочность.

В курсовой работе тепловой расчет выполняется для изготовленного дизеля (проверочный) по конструктивным данным двигателя аналога.

Т.к. все в настоящий момент применяемые на транспортных средствах дизеля в основном наддувные, то расчеты приводятся только для этих типов двигателей.

Проверкой правильности расчета может служить получение эффективных, экономических и других параметров (показателей), соответствующих двигателю-аналогу.

1.1 Процесс наполнения

1.1.1 Давление воздуха в цилиндре в конце процесса наполнения (начала сжатия)

Для двигателей с клапанными органами газораспределения - впускные клапаны, для двигателей щелевым газораспределением - впускные окна;

В дизелях с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха происходит некоторое снижение давления надувочного воздуха, связанного с сопротивлением охладителя, и давление наддува после охладителя будет равно:

Р'_К = Р_К - Р_ОХЛ

где: Р_ОХЛ -сопротивление охладителя наддувочного воздуха (для упрощенного расчета можно принять Р_ОХЛ.= 0,003 МПа); Р_К - давление наддувочного воздуха после компрессора.

Снижение давления наддувочного воздуха происходит и в сечениях впускных органов( клапанов или окон), поэтому среднее давление наполнения цилиндров будет равно:

Р_СР = (0,750,9) Р'_К

- для двухтактных дизелей

при упрощенном расчете давление воздуха в цилиндре к концу процесса наполнения можно принять равным:

Р_а=(0,851,1)Р'_К=(0,851,1)(Р_К - Р_ОХЛ)=

1.1.2 Температура воздуха к концу наполнения (начала сжатия)

- Температура воздуха за компрессором ( Т_к ) (перед воздухоохладителем) определяется как:



где: _а.к. - адиабатный КПД компрессора (задано); Р_к - давление наддува; Р_о- давление окружающей среды.

- Температура воздуха на выходе из охладителя наддувочного воздуха(перед впускными органами дизеля):

Т?_к=Т_к-(Т_к-Т_о)_охл,

где: _охл = (0,50,9) - степень охлаждения надувочного воздуха в воздухоохладителе; Т_о - температура окружающей среды, К ( по заданию) Т_o = t_o + 273 (K)

- Температура воздушного заряда к концу наполнения (начала сжатия)

=

где: Т = (1015) - подогрев заряда от стенок цилиндра; - коэффициент остаточных газов (по заданию); Т_ост.г. - температура остаточных газов.

В зависимости от типа двигателя Т_ост.г. можно принять:

для двухтактных - Т_ост.г. = 700800 К;

Плотность всасываемого дизелем воздуха

=

где: - газовая постоянная воздуха; m_b=28,95 - масса 1 кмоль воздуха; R = 8314 - универсальная газовая постоянная.

1.1.3 Коэффициент наполнения

Коэффициентом наполнения (_v) называют отношение действительного количества воздуха поступившего в цилиндр к началу сжатия к теоретически возможному количеству воздуха, который мог бы заполнить цилиндр при давлении и температуре воздуха перед впускными органами двигателя.

Коэффициент наполнения дизелей определяется из выражения:

для двухтактных

где: , _v - соответственно геометрическая и действительная степени сжатия (по заданию); - коэффициент остаточных газов (по заданию); Р'_к ; Т'_к - соответственно давление и температура наддувочного воздуха (заданы или вычислены ранее); Р_а; Т_а - давление и температура воздуха к концу наполнения (вычислены ранее).

1.2 Процесс сжатия

Процесс сжатия воздуха в цилиндре дизеля протекает после закрытия органов газообмена и предназначен для повышения температуры и давления воздушного заряда в цилиндре до таких значений, при которых происходит самовоспламенения топлива и дальнейшее его эффективное сгорание. Процес сжатия является политропным, с показателем n_с переменным на всем протяжении хода поршня. В расчетах рабочего цикла принимают условный постоянный средний показатель политропы сжатия равный n_с = (1,341,37).

Основными параметрами, характеризующими процесс сжатия, являются:

степень сжатия - ; давление - Р_с и температура - Т_с конца процесса сжатия, а также показатель политропы сжатия - n_с.

1.2.1 Расчет параметров процесса сжатия

При известных значениях степени сжатия и величины показателя политропы сжатия в упрошенном расчете четырехтактных дизелей давление и температура смеси определяется следующим образом:

1.2.1.1 Давление смеси в конце процесса сжатия

=

1.2.1.2Температура смеси в конце процесса сжатия

=

n_с = (1,341,37) - показатель политропы сжатия.

Для двухтактных двигателей вместо геометрического степени сжатия - подставлять действительную степень сжатия- _v.

1.3 Процесс сгорания

Основным процессом, происходящим в цилиндре дизеля, является горение топлива впрыскиваемого в цилиндр. Выделяющееся при горении топлива тепло идет на повышение внутренней энергии рабочего тела и совершение механической работы (перемещение поршня). Для определения количества воздуха необходимого для полного сгорания топлива и продуктов сгорания надо располагать данными по составу топлива.



1.3.1 Термохимия процесса сгорания

1.3.1.1 Элементарный состав топлива

Расчет процесса сгорания производится для дизельного топлива. Основные свойства топлива условно приняты одинаковыми для всех рассчитываемых, в курсовом проекте, вариантов.

Весовой состав дизельного топлива: С = 0,87; Н = 0,126; О = 0,004.

1.3.1.2 Теплота сгорания топлива

Если известен элементарный состав, то для приближенного определения низшей теплоты сгорания дизельного топлива можно воспользоваться формулой Д.И.Менделее

Q_Н = 33900·С + 103000·Н - 10900·О=

1.3.1.3 Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания топлива

В ДВС для сгорания топлива используется кислород воздуха, поступающий в цилиндр, в процессе наполнения.

Для полного сгорания 1 кг топлива, теоретический необходимое количество воздуха в - кг, определяется из выражения:

=

Тоже количество воздуха, выраженное в киломолях на 1 кг топлива:

=



где: 0,23 - массовое содержание кислорода в 1 кг воздуха; 0,21 - объемное мольное содержание кислорода в воздухе; - количество киломолей С, Н, О в топливе.

Проверка

=

где: m_b=28,84 - масса 1 кмоль воздуха состава (0,21 О₂ +0,79 N₂)

1.3.1.4 Действительное количество воздуха для сгорания топлива

На такте наполнения в цилиндры дизеля вводится определенное количество воздуха, которое должно быть больше теоретически необходимого количества воздуха для полного сгорания топлива.

Величина поступившего количества воздуха определяется коэффициентом избытка воздуха ().

Коэффициентом избытка воздуха () - называется отношение действительного количества воздуха, участвующего в сгорании 1 кг топлива, к теоретически необходимому количеству воздуха для полного сгорания.

Если < 1, смесь называется богатой, если >1 - бедной, при = 1, смесь называется стехиометрической.



Действительное количество воздуха для сгорания 1 кг топлива в дизеле определяется как:

L_д = ₌

где: -коэффициент избытка воздуха- (по заданию).

1.3.1.5 Состав продуктов сгорания

При полном сгорании 1 кг топлива стехиометрической смеси (т.е. =1) образуются чистые продукты сгорания (М₌₁).

_д=

Продукты сгорания 1 кг топлива при >1 представляют собой смесь чистых продуктов сгорания М₌₁ (при =1) с избыточным количеством воздуха (М):

М = 0,21(-1)L_д

или

М = М₌₁ + М =

1.3.1.6 Теоретический (химический) и действительный коэффициенты молекулярного изменения

Критерием оценки приращения (М) количества киломолей при сгорании является:

теоретический (химический) коэффициент молекулярного изменения (_о), представляющий собой отношение числа молей в продуктах сгорания к числу молей свежего заряда.

_о = =

Правильность расчета -_о можно проверить по формуле

_о=1 + =

где: - коэффициент избытка воздуха ( по заданию).

Примечание: Значения _о полученные по формуле (17 ) и (18 ) должны совпадать, что говорит о правильности вычисления.

Действительный коэффициент молекулярного изменения ()- представляет собой отношение числа молей в продуктах сгорания с учетом остаточных газов к числу молей действительного количества воздуха, поступившего в цилиндр и остаточных газов от предыдущего цикла.

_г - коэффициент остаточных газов (по заданию).

1.3.1.7 Теплоемкость воздуха и продуктов сгорания

Теплоемкость газов изменяется при сгорании вместе с изменением температуры и состава рабочей смеси.

В конце процесса сжатия (начала горения) рабочая смесь состоит из действительного количества воздуха поступившего в цилиндр и остаточных газов. В виду малой доли остаточных газов теплоемкость рабочей смеси можно принять равной теплоемкости воздуха.

Считая, что горение начинается в точке (С) диаграммы (при V=const) определяем среднюю мольную изохорную теплоемкость воздуха для точки (С). тепловой динамический поршневой двигатель

= 20,13 + 0,002411·Т_С =21,55

где: Т_С , К- температура смеси в конце процесса сжатия (вычислена ранее).

Средняя мольная изохорная теплоемкость продуктов сгорания для точки (Z) диаграммы при > 1.

С_VZ= (120, 97 +)+(1,549+)·10^-3 ·Т_{Z=121,141+2,219}·Т_Z

где: - коэффициент избытка воздуха ( по заданию).

Средняя мольная изобарная теплоемкость продуктов сгорания

С_РZ = С_VZ + 8,31,4=129,455+2,219 ·Т_Z .

1.3.2 Расчет параметров конца процесса сгорания

Расчет параметров процесса сгорания сводится к решению уравнения, из которого определяется температура газа Т_Z в конце видимого сгорания. При расчетах рабочего процесса обычно задаются степенью повышения давления -_Z. Располагая значениями Т_Z и можно найти степень предварительного расширения и величину максимального давления сгорания цикла являющегося основным параметром дизелей при расчете их на прочность.

1.3.2.1 Температура конца процесса сгорания (Т_Z)

Температура конца процесса сгорания (Т_Z) определяется из уравнения первого начала термодинамики, преобразовав которое, получим

Уравнение сгорания для дизелей

=

где: - количество теплоты выделившееся на участке с-z диаграммы:

- коэффициент активного тепловделения ( по заданию);

- коэффициент остаточных газов ( по заданию);

_Z - степень повышения давления.

При расчетах следует исходить из значений _Z =1,35-1,55.

Т_С; ; С_VZ; С_РZ- вычислены ранее.

После подстановки численных значений в уравнение (22) последнее приходит к виду

А?T_Z ² + B? T_Z - C = 0

откуда

T_Z = =



1.3.2.2 Максимальное давление сгорания (Р_z)

Максимальное давление сгорания Р_z определяется из соотношения:

Р_Z = _Z Р_С=

где: _Z - степень повышения давления; Р_С - давление сжатия (вычислено ранее).

Ориентировочные значения Р_Z для номинальной мощности дизелей составляют: Р_Z = 8-13 МПа, T_Z =1800-2700К.

1.3.2.3 Степень предварительного расширения

= =

по опытным данным степень предварительного расширения изменяется в пределах от = 1,2-1,4

1.3.2.4Объём цилиндра в точке z диаграммы

=

1.4 Процесс расширения

Процесс расширения протекает при высокой температуре с интенсивным теплообменом. Процесс расширения также как и сжатие является политропным с показателем- n_Р переменным на всем протяжении хода поршня. В расчетах рабочего цикла принимают условный постоянный средний показатель политропы расширения, значения которого составляют для дизелей n_р = 1,2-1,3.

1.4.1.1 Давление рабочей смеси к концу расширения

Р_b==

1.4.1.2 Температура продуктов сгорания концу расширения

Т_b = =

1.4.1.3 Степень последующего расширения продуктов сгорания

для двухтактных - =

где: , _v - соответственно геометрическая и действительная степени сжатия; - степень предварительного расширения (определена ранее).

При работе на номинальном режиме работы дизелей ориентировочные значения Р_b и Т_b , лежат в пределах:

Р_b =0.25-0,4 Мпа, Т_b=900-1100К.

1.5 Расчет показателей рабочего цикла двигателя

Показатели рабочего цикла двигателя делятся на индикаторные (внутренние) и эффективные (внешние).



1.5.1 Расчет индикаторных показателей

Индикаторные показатели характеризуют степень совершенства рабочего цикла с учетом только потерь теплоты в систему охлаждения, и с отработавшими газами.

1.5.1.1 Расчетное значение среднего индикаторного давления Р_ip дизеля

Расчетное значение среднего индикаторного давления Р_ip дизеля вычисляется:

- для четырехтактного

Р_ip = =

для двухтактного дизеля вместо - подставляется - _v

Среднее индикаторное давление действительного цикла меньше теоретического (расчетного) на величину скругления индикаторной диаграммы поэтому:

для двухтактного дизеля

Р_id = _n (1-)Р_{ip =}

где: _n - коэффициент полноты диаграммы; - доля потерянного хода ( по заданию).

Значения коэффициента - ц_п для дизелей составляют: четырехтактных ц_п =0,9 - 0,95; двухтактных ц_п= 0,92- 0,97 (большие значения при прямоточно-щелевой продувке).

Ориентировочные значения среднего индикаторного давления:

двухтактные - Р_i, =0,9 - 2,2 Мпа.



1.5.1.2 Индикаторный КПД и индикаторный удельный расход топлива

Индикаторным КПД дизеля называется отношение количества теплоты, преобразованной в работу ко всему количеству теплоты выделившейся при горении топлива в камере сгорания.

=

где: - плотность всасываемого дизелем воздуха- , L_О - теоретический необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива - кг (вычислено ранее); б- коэффициент избытка воздуха (позаданию); _v - коэффициент наполнения (вычислена ранее); Q_H - низшая теплота сгорания топлива - .

1.5.1.3 Удельный индикаторный расход топлива

Удельный индикаторный расход топлива- это количество топлива израсходованного на выработку 1кВт .ч.

=

Значения индикаторного КПД и удельного индикаторного расхода топлива для номинальных режимов и частот вращения современных дизелей с газотурбинным наддувом соответствуют:

Тип дизеля	зi	qi,
четырехтактные	45 - 50	160 - 175
двухтактные	42 - 48	170 - 190



1.5.1.4 Индикаторная мощность

Индикаторной мощностью-N_i называется мощность соответствующая индикаторной работе газов осуществляемой в цилиндре дизеля за время цикла.

Выражение для определения расчетной величины индикаторной мощности имеет вид :

=

где: n - число оборотов к/вала; V_h - рабочий объем; z- число цилиндров; - тактность; Р_id - среднее индикаторное давление действительного цикла.

Примечание. Значения параметров подставлять в формулу:

п, , Р_е ,кПа, V_h, м³

1.5.2 Расчет эффективных показателей

Эффективные показатели учитывают кроме потерь теплоты еще механические потери в узлах трения (поршень цилиндр, в подшипниках коленчатого вала) и потери на привод вспомогательного оборудования (водяной насос, масляный насос и т.д.) при передаче энергии расширения газов на коленчатый вал. При известном значении механического КПД эффективные показатели дизеля определяются:

1.5.2.1 Среднее эффективное давление

Р_е = Р_{id m}=



1.5.2.2 Средний эффективный КПД

_е = _{i m=}

1.5.2.3 Средний удельный расход топлива

q_е = q_{i m},=

1.5.2.4 Эффективная мощность

N_е = N_{i m}, =

где: _m - механический КПД (по заданию).

Значения эффективного КПД и удельного эффективного расхода топлива для номинальных режимов и частот вращения современных дизелей с газотурбинным наддувом соответствуют:

Тип дизеля	зе	qе,
четырехтактные	36 - 41	190 - 210
двухтактные	38 - 42	200 - 220

1.5.3 Определение основных размеров рабочего цилиндра дизеля

Основными геометрическими размерами цилиндра дизеля являются: диаметр цилиндра-D; и ход поршня -S.

Отношение характеризуется относительной величиной - .

В зависимости от относительной величины -К, дизели подразделяются на следующие группы:

0,9 ? К ? 1,2 - короткоходные

1,2 ? К ? 1,8 - длинноходные

Диаметр цилиндра и ход поршня можно определить по эффективной мощности и частоте вращения коленчатого вала дизеля.

Эффективная мощность определяется по следующей формуле:

1.5.3.1 Диаметр цилиндра

=

1.5.3.2 Ход поршня

S = К·D=

1.5.4 Определение расходов топлива, воздуха и отработавших газов

1.5.4.1 Часовой расход топлива дизелем

G_ч = q_eN_e=

1.5.4.2 Количество топлива подаваемого в цилиндр за цикл (цикловая подача топлива)

q_ц= =

Примечание. Значения- п подставлять в формулу: п, с^-1.



1.5.4.3 Часовой расход воздуха дизелем

G_b = =

1.5.4.4 Количество отработавших газов

G_ог = (1- _пр L_o)G_Ч=

где: _пр - коэффициент продувки (по заданию).

1.6 Построение индикаторной диаграммы

1.6.1 Методика построения индикаторной диаграммы

Тепловой расчет двигателя завершается построением индикаторной диаграммы, которая в дальнейшем является исходным материалом при проведении динамического и прочностного расчетов двигателя.

Построение индикаторной диаграммы выполняется аналитическим способом. Расчетная индикаторная диаграмма строится в системе координат

Р-V ( давление - объём ) на миллиметровой бумаге форматов А 4 (297х210мм) или А3 (420х297мм). Единицы измерения приводятся в системе СИ (давление в МПа , объём в м³).

Рекомендуемые масштабы для построения индикаторной диаграммы при книжном расположении диаграммы на листе:

формат А 4 - V_а = А; (А ? 150170 мм), Р_z = Б; Б ? (170230 мм);

формат А 3 - V_а = А; (А ? 180240 мм), Р_z = Б; Б ? (280340 мм).

Построение индикаторной диаграммы проводим в следующем порядке: нанести координатную систему (Р-О-V)

По координатной оси (О-V)

- от начало координат (точка О) в выбранном масштабе объёма откладываем отрезок равный объему камеры сгорания V_с = мм. (- величина степени сжатия).

Конец отрезка будет соответствовать положению верхней мертвой точки (ВМТ);

- от точки ВМТ в том же масштабе откладываем отрезок равный рабочему объёму цилиндра V_h = V_а - V_с = мм, конец которого будет соответствовать положению нижней мертвой точки (НМТ.);

для двухтактных дизелей необходимо показать хвостовую часть диаграммы.

Поскольку V_h = V_h · (1-Ш) + V_h ·Ш (где Ш - доля потерянного хода), то от ВМТ откладываем отрезок равный и далее хвостовую часть равную , конец которого и будет соответствовать положению НМТ

По координатной оси (О-Р)

Восстанавливаем перпендикуляр к ВМТ., на котором в выбранном масштабе давления отмечаем точку соответствующую значению:

- давления наддува - Рк = мм, через которую проводим прямую параллельную оси (О-V);

- давления сжатия- Рс = мм, (точка c диаграммы) и давления сгорания Р_z=Б мм ( точка z диаграммы).

От точки z параллельно оси (О-V) откладываем отрезок равный

V_z = V_c = конец которой обозначается точкой z¹ ( - степень предварительного расширения);

Восстанавливаем перпендикуляр к НМТ., на котором в выбранном масштабе давления отмечаем точки соответствующие значениям:

- давления наполнения ( точка а диаграммы),

- давления расширения мм ( точка b диаграммы).

Для двухтактных дизелей точки соответствующие Ра ( точка а диаграммы) и Рв ( точка b диаграммы), расположены на перпендикуляре восстановленном к концу отрезка .

Между точками (а) и (с) строим политропу сжатия со средним показателем (n_с), а между точками (b) и (z) политропу расширения со средним показателем (n_Р).

Построение политроп сжатия и расширения.

Для построения политроп сжатия и расширения на график необходимо нанести несколько промежуточных точек этих кривых. Ординаты этих точек вычисляются следующим образом:

линия сжатия (а -с ) - задавая значения текущей степени сжатия _х = от _х=1 до _х= последовательно находим значения и в соответствующих масштабах значения ординат точек Р_сж= Р_а·;

линия расширения (b - z ) - задавая значения текущей степени сжатия _х = в интервале от _х = до _х = последовательно находим значения и ординаты точек Р_рас= Р_в·. Интервал между значениями текущих степеней сжатия рекомендуются принимать равным величине получаемой делением заданной степени сжатия на десять ().

Примеры индикаторных диаграмм четырехтактного и двухтактного циклов приведены на рисунке 1. Расчет целесообразно вести в табличной форме.

В табл. 1 показан пример расчета политроп сжатия и расширения индикаторной диаграммы при значениях:

=12,2, Р_а = 0,16 Мпа, Р_z=9,25Мпа, Р_в =0,9МПа, =1,9, = 5,7, п₁ =1,36 , п₂ =1,26. Для Р_z=9,25Мпа принято Б = 200мм.( рекомендуемый масштаб для формата А4), т.е. 1мм. =0,05 Мпа.

По данным столбца 5 строится лини я сжатия, а по столбцу 8 линия расширения. Скругляя диаграмму в районе в.м.т. и н.м.т. как показано на рис.2, а также нанося линии выталкивания и всасывания, получим диаграмму действительного цикла

Таблица. 1. Расчет политроп сжатия и расширения

№		Сжатие	Расширение
						Ррас= Рв·
			МПа	мм		МПа	мм
1	2	3	4	5	6	7	8
1	1	1	0,16	3,4	-	-	-
2	1,22	-	-	-	1,26	1,13	24,4
3	=1,9	1,42	0,22	4,75	2,16	1,96	41,9
4	2,44	2,04	0,32	6,91	2,91	2,61	56,3
5	3,66	2,91	0,46	9,93	4,74	4,26	92,01
6	4,88	4,17	0,66	14,2	6,7	6,03	130,24
7	=5,7	-	-	-	8,07	7,26	156,81
8	6,00	5,7	0,91	19,6	-	-	-
9	7,22	8,27	1,32	28,5	-	-	-
10	8,44	11,82	1,89	40,8	-	-	-
11	9,66	16,89	2,7	58,3	-	-	-
12	10,88	24,14	3,86	83,3	-	-	-
13	12,2	35,53	5,68	122,6	-	-	-

Графическое определение среднего индикаторного давления.

Для определения величины среднего индикаторного давления- Р_i.p необходимо вычислить площадь построенной по индикаторной диаграммы построенной по пункту 2.6.1 в соответствующих масштабах давления - m_р и объёма - m_v.

Практически это делается следующим образом:

Длину построенной индикаторной диаграммы (Рис.2) между точками в.м.т. и н.м.т. делим на 10 равных частей и определяем величины ординат (У_0, У_1,…… ,У₁₀) заключенных между линиями сжатия и расширения. Значения ординат (У_0, У_1,…… ,У₁₀) принимаем в мм.

Среднее индикаторное давление - Р_i.p вычисляется как:

=1,87МПа

m_р- масштаб давления в Мпа.

Полученное значение Р_i.рг должно быть близко к расчетному значению Р_i.p вычисленному аналитическим способом по формуле 10, что указывает на правильность построения индикаторной диаграммы. Допустимая погрешность несовпадения должно быть в пределах .

Определение кинематических характеристик движения поршня.

Кинематика кривошипно-шатунного механизма (КШМ) - служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Условия работы деталей КШМ обуславливаются усилиями, возникающими в них при различных режимах работы двигателя. Величина и характер изменения механических нагрузок, приходящихся на эти детали, могут быть определены на основе кинематического и динамического исследования КШМ. При кинематическом исследовании КШМ предполагается, что все кинематические величины могут быть выражены в функции угла поворота коленчатого вала (). Основными функциями, определяемыми при кинематическом исследовании КШМ, являются зависимости изменения:

- хода поршня от угла поворота коленчатого вала S = f_s;

- скорости поршня от угла поворота коленчатого вала х =f_v ();

- ускорения поршня от угла поворота коленчатого вала J= f_j().

Кинематика рядного (центрального ) КШМ.

Рядный (центральный ) КШМ (Рис.3.)состоит из кривошипа r (ОВ) и шатуна L_ш(АВ) при этом прямая по которой двигается точка А (ось поршневого кольца ) проходит через ось коленчатого вала О.

Поршень перемещается от ВМТ до НМТ и обратно.

Путь- S_х, скорость- х и ускорение- j поршня определяются из выражений:

S_х = r?f_s( ), м ;

х_х = r?f_v( ), м/с;

j_х = r?? f_v ( ), м/с² .

где: f_s () = 1-cos +); f _х () = sin + ; f_j () = cos + .



Рисунок 3. Схема рядного (центрального) КШМ.

L (АВ) - шатун ; r (ОВ) - радиус кривошип; - угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра; - угол отклонения оси кривошипа от оси цилиндра; r = - радиус кривошипа (для дизеля со встречно-движущими поршнями принимается ход поршня), м; =- отношение радиуса кривошипа к длине шатуна; = 2·n - угловая скорость вращения коленчатого вала.

Зависимости S, х, j от угла поворота коленчатого вала определяются за один оборот вала (0⁰ - 360⁰) через каждые 15⁰.

Значение функций f_s(), f х (), f_j () при заданном и известном вычисляются по приведенным выражениям или берутся из приложении 1-3.

Расчет значений s, х, j, от угла легче производить в табличной форме (табл.2).

Изменения пути, скорости и ускорения поршня от угла поворота коленчатого вала представляются на миллиметровой бумаге в виде графиков.



Таблица.2 Изменения значений S_х, х и j от

	Sх	х	j
гр.п.к.в.	м
0	0	0	0
15	0,005	4,55	2046,5
30	0,02	8,62	1937,4
45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345	0,04 0,07 0,1 0,11 0,17 0,19 0,22 0,23 0,24 0,25 0,24 0,23 0,22 0,19 0,17 0,11 0,1 0,07 0,04 0,02 0,005	11,81 13,85 14,66 14,3 12,96 10,909 8,409 5,675 2,849 0 -2,849 -5,675 -8,409 -10,909 -12,96 -14,3 -14,66 -13,85 -11,81 -8,62 -4,55	1174,1 629,79 86,947 -393,57 -768,64 -1023,3 -1195,7 -1234,7 -1255,7 -1259,4 -1255,7 -1234,7 -1195,7 -1023,3 -768,64 -393,57 86,947 629,79 1174,1 1937,4 2046,5
360	0	0	0



Список используемой литературы

1. Возницкий И.В., Пунда А.С. Судовые двигатели внутреннего сгорания. М.: МОРКНИКА, 2008.

2. Возницкий И.В., Михеев Е.Г. Судовые дизели и их эксплуатация. Учебник. М.: Транспорт, 1990.

3. Пахомов Ю.А. Судовые энергетические установки с двигателями внутреннего сгорания. Учебник. М.: ТРАНСЛИТ, 2007.

4. Сизых В.А. Судовые энергетические установки. 4-ое издание, переработанное и дополненное. М.: ТРАНСЛИТ, 2006.

5. Захаров Г.В. Техническая эксплуатация судовых дизельных установок. Учебник. М.: ТРАНСЛИТ, 2009.

6. Фока А.А. Судовой механик: справочник в 3-х томах / Одесса: Феник, 2008.

7. Ваншейдт В.А, Иванченко Н.Н, .Коллеров Л.К. Дизели - справочник, Ленинград, Машиностроение ,1977.

8. Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания \ Под редакцией Дьяченко Н.Х, Л: Машиностроение. Ленинградское отделе ние,1979.392с.

Размещено на Allbest.ru

...