Описание двигателя прототипа
Описание двигателя прототипа
Двигатель Junkers HK-65 (1Д6,5/(9+12)) –двухтактный,1-цилиндровый с прямоточно-щелевой продувкой. .Верхний поршень дизеля обеспечивает открытие и закрытие продувочных окон и передаёт усилие от давления газов через траверзу и два длинных боковых шатуна на крайние кривошипы коленчатого вала.
Нижний поршень управляет выпускными окнами и передаёт усилие от давления газов на среднее колено вала.Картер двигателя и внутренняя полость блока используется как ресивер продувочного воздуха,подаваемого продувочным насосом с поршенм ,жёстко закреплённым на верхнем рабочем поршне двигателя.Продувочный насос снабжён всасывающими и нагнетательными клапанами.
Подача топлива осуществляется самотёком из расходного бака.Топливо,пройдя фильтр,поступает во всасывающую полость топливного насоса высокого давления (золотникового типа с косой кромкой на плунжере с регулировкой по концу подачи).Плунжер топливного насоса приводится в движение с помощью качающегося рычага с роликом от кулачной шайбы,установленной на кормовом конце коленчатого вала.С помощью специальной рукоятки приводной качающийся рычаг может подниматься,что позволяет отключать подачу топлива и останавливать двигатель.От насоса высокого давления топливо через нагнетательный клапан поступает под давлением до 60 Мпа к форсунке с пересекающимися струями,установленной непосредственно в камеру сгорания двигателя.Изменение подачи топлива на цикл и частоты вращения производится с помощью ручной отсечки,воздействующей одновременно и на плунжер и на пружину регулятора числа оборотов.
Подача масла осуществляется шестеренчатым масляным насосом,приводимым в движение от коленчатого вала двигателя.На валу двигателя установлен маховик.Двигатель охлаждается забортной водой,подаваемой в нижнюю полость зарубашечного пространство цилиндра,с отводом в верхней части блока.Запускается двигатель вручную
Продольный и поперечные разрезы дизеля
Рис.1 Поперечный разрез двигателя
Рис.2 Продольный разрез двигателя
Исходные данные
D= | мм | |
S= | мм | |
n= | мин^-1 | |
ε= | 13.4 | |
λнп= | 0.266 | |
Pг= | 0.104 | |
Pa= | 0.128 | МПа |
Ta= | 407.995 | K |
Tb= | 1213.377 | K |
Pb= | 0.394 | МПа |
Pk= | 0.128 | МПа |
Tk= | 334.749 | К |
α= | 1.6 | |
n2= | 1.236 | |
φk= | 0.094 | |
φa= | 0.14 | |
Pг= | 0.104 | МПа |
b= | ||
λвп= | 0.0865 | МПа |
φоп | мм | |
φз | мм |
Исходные данные для расчёта время-сечений
Расстояние от оси КВ:
До верхней кромки выпускного прямоугольного окна 0,262 м
До нижней кромки впускного прямоугольного окна 0,447 м
До середины впускного окна 0,4525 м
Площадь впускного круглого окна 0,0001674 м2
Ширина впускного прямоугольного окна 0,013 м
Ширина выпускного прямоугольного окна 0,017 м
Высота выпускного прямоугольного окна 0,0125 м
Количество окон:
Впускные прямоугольные 2
Впускные круглые 4
Выпускные прямоугольные 5
Время-сечения впускных окон
Рис.6 Полости впускных окон
Время-сечения впускных прямоугольных окон
Количество окон 2
Ширина окна(L) 0,013 м
Расстояние от оси КВ до нижней кромки впускного прямоугольного окна (Н) 0,447 м
Время-сечения впускных прямоугольных окон:
Fвпуск прям(φ)=h*L*2 ,м2
Где:
h-высота открытия впускного окна
h=0,если Sнижн<=H
h=Sверх-H,если Sверх>H
где:
Sверхн-перемещение кромки верхнего поршня от оси КВ
Результаты расчётов приведены в таблице 2 и показаны на рисунке 6
Таблица 2.Время-сечение прямоугольных впускных окон
φ,град | Fвпуск прям,м^2 | φ,град | Fвпуск прям,м^2 | φ,град | Fвпуск прям,м^2 |
0.00 | 0.00 | 30.00 | 0.00 | 60.00 | 0.00 |
1.00 | 0.00 | 31.00 | 0.00 | 61.00 | 0.00 |
2.00 | 0.00 | 32.00 | 0.00 | 62.00 | 0.00 |
3.00 | 0.00 | 33.00 | 0.00 | 63.00 | 0.00 |
4.00 | 0.00 | 34.00 | 0.00 | 64.00 | 0.00 |
5.00 | 0.00 | 35.00 | 0.00 | 65.00 | 0.00 |
6.00 | 0.00 | 36.00 | 0.00 | 66.00 | 0.00 |
7.00 | 0.00 | 37.00 | 0.00 | 67.00 | 0.00 |
8.00 | 0.00 | 38.00 | 0.00 | 68.00 | 0.00 |
9.00 | 0.00 | 39.00 | 0.00 | 69.00 | 0.00 |
10.00 | 0.00 | 40.00 | 0.00 | 70.00 | 0.00 |
11.00 | 0.00 | 41.00 | 0.00 | 71.00 | 0.00 |
12.00 | 0.00 | 42.00 | 0.00 | 72.00 | 0.00 |
13.00 | 0.00 | 43.00 | 0.00 | 73.00 | 0.00 |
14.00 | 0.00 | 44.00 | 0.00 | 74.00 | 0.00 |
15.00 | 0.00 | 45.00 | 0.00 | 75.00 | 0.00 |
16.00 | 0.00 | 46.00 | 0.00 | 76.00 | 0.00 |
17.00 | 0.00 | 47.00 | 0.00 | 77.00 | 0.00 |
18.00 | 0.00 | 48.00 | 0.00 | 78.00 | 0.00 |
19.00 | 0.00 | 49.00 | 0.00 | 79.00 | 0.00 |
20.00 | 0.00 | 50.00 | 0.00 | 80.00 | 0.00 |
21.00 | 0.00 | 51.00 | 0.00 | 81.00 | 0.00 |
22.00 | 0.00 | 52.00 | 0.00 | 82.00 | 0.00 |
23.00 | 0.00 | 53.00 | 0.00 | 83.00 | 0.00 |
24.00 | 0.00 | 54.00 | 0.00 | 84.00 | 0.00 |
25.00 | 0.00 | 55.00 | 0.00 | 85.00 | 0.00 |
26.00 | 0.00 | 56.00 | 0.00 | 86.00 | 0.00 |
27.00 | 0.00 | 57.00 | 0.00 | 87.00 | 0.00 |
28.00 | 0.00 | 58.00 | 0.00 | 88.00 | 0.00 |
29.00 | 0.00 | 59.00 | 0.00 | 89.00 | 0.00 |
90.00 | 0.00 | 120.00 | 0.00 | 150.00 | 0,000072 |
91.00 | 0.00 | 121.00 | 0.00 | 151.00 | 0,000087 |
92.00 | 0.00 | 122.00 | 0.00 | 152.00 | 0,000101 |
93.00 | 0.00 | 123.00 | 0.00 | 153.00 | 0,000114 |
94.00 | 0.00 | 124.00 | 0.00 | 154.00 | 0,000128 |
95.00 | 0.00 | 125.00 | 0.00 | 155.00 | 0,000141 |
96.00 | 0.00 | 126.00 | 0.00 | 156.00 | 0,000154 |
97.00 | 0.00 | 127.00 | 0.00 | 157.00 | 0,000167 |
98.00 | 0.00 | 128.00 | 0.00 | 158.00 | 0,000180 |
99.00 | 0.00 | 129.00 | 0.00 | 159.00 | 0,000192 |
100.00 | 0.00 | 130.00 | 0.00 | 160.00 | 0,000204 |
101.00 | 0.00 | 131.00 | 0.00 | 161.00 | 0,000215 |
102.00 | 0.00 | 132.00 | 0.00 | 162.00 | 0,000227 |
103.00 | 0.00 | 133.00 | 0.00 | 163.00 | 0,000238 |
104.00 | 0.00 | 134.00 | 0.00 | 164.00 | 0,000248 |
105.00 | 0.00 | 135.00 | 0.00 | 165.00 | 0,000259 |
106.00 | 0.00 | 136.00 | 0.00 | 166.00 | 0,000269 |
107.00 | 0.00 | 137.00 | 0.00 | 167.00 | 0,000279 |
108.00 | 0.00 | 138.00 | 0.00 | 168.00 | 0,000288 |
109.00 | 0.00 | 139.00 | 0.00 | 169.00 | 0,000297 |
110.00 | 0.00 | 140.00 | 0.00 | 170.00 | 0,000306 |
111.00 | 0.00 | 141.00 | 0.00 | 171.00 | 0,000314 |
112.00 | 0.00 | 142.00 | 0.00 | 172.00 | 0,000323 |
113.00 | 0.00 | 143.00 | 0.00 | 173.00 | 0,000330 |
114.00 | 0.00 | 144.00 | 0.00 | 174.00 | 0,000338 |
115.00 | 0.00 | 145.00 | 0.00 | 175.00 | 0,000345 |
116.00 | 0.00 | 146.00 | 0,000012 | 176.00 | 0,000352 |
117.00 | 0.00 | 147.00 | 0,000028 | 177.00 | 0,000359 |
118.00 | 0.00 | 148.00 | 0,000043 | 178.00 | 0,000365 |
119.00 | 0.00 | 149.00 | 0,000058 | 179.00 | 0,000371 |
180.00 | 0,000376 | 210.00 | 0,000376 | 240.00 | 0,000072 |
181.00 | 0,000381 | 211.00 | 0,000371 | 241.00 | 0,000058 |
182.00 | 0,000386 | 212.00 | 0,000365 | 242.00 | 0,000043 |
183.00 | 0,000390 | 213.00 | 0,000359 | 243.00 | 0,000028 |
184.00 | 0,000394 | 214.00 | 0,000352 | 244.00 | 0,000012 |
185.00 | 0,000398 | 215.00 | 0,000345 | 245.00 | 0.00 |
186.00 | 0,000402 | 216.00 | 0,000338 | 246.00 | 0.00 |
187.00 | 0,000405 | 217.00 | 0,000330 | 247.00 | 0.00 |
188.00 | 0,000407 | 218.00 | 0,000323 | 248.00 | 0.00 |
189.00 | 0,000410 | 219.00 | 0,000314 | 249.00 | 0.00 |
190.00 | 0,000412 | 220.00 | 0,000306 | 250.00 | 0.00 |
191.00 | 0,000413 | 221.00 | 0,000297 | 251.00 | 0.00 |
192.00 | 0,000414 | 222.00 | 0,000288 | 252.00 | 0.00 |
193.00 | 0,000415 | 223.00 | 0,000279 | 253.00 | 0.00 |
194.00 | 0,000416 | 224.00 | 0,000269 | 254.00 | 0.00 |
195.00 | 0,000416 | 225.00 | 0,000259 | 255.00 | 0.00 |
196.00 | 0,000416 | 226.00 | 0,000248 | 256.00 | 0.00 |
197.00 | 0,000415 | 227.00 | 0,000238 | 257.00 | 0.00 |
198.00 | 0,000414 | 228.00 | 0,000227 | 258.00 | 0.00 |
199.00 | 0,000413 | 229.00 | 0,000215 | 259.00 | 0.00 |
200.00 | 0,000412 | 230.00 | 0,000204 | 260.00 | 0.00 |
201.00 | 0,000410 | 231.00 | 0,000192 | 261.00 | 0.00 |
202.00 | 0,000407 | 232.00 | 0,000180 | 262.00 | 0.00 |
203.00 | 0,000405 | 233.00 | 0,000167 | 263.00 | 0.00 |
204.00 | 0,000402 | 234.00 | 0,000154 | 264.00 | 0.00 |
205.00 | 0,000398 | 235.00 | 0,000141 | 265.00 | 0.00 |
206.00 | 0,000394 | 236.00 | 0,000128 | 266.00 | 0.00 |
207.00 | 0,000390 | 237.00 | 0,000114 | 267.00 | 0.00 |
208.00 | 0,000386 | 238.00 | 0,000101 | 268.00 | 0.00 |
209.00 | 0,000381 | 239.00 | 0,000087 | 269.00 | 0.00 |
270.00 | 0.00 | 300.00 | 0.00 | 330.00 | 0.00 |
271.00 | 0.00 | 301.00 | 0.00 | 331.00 | 0.00 |
272.00 | 0.00 | 302.00 | 0.00 | 332.00 | 0.00 |
273.00 | 0.00 | 303.00 | 0.00 | 333.00 | 0.00 |
274.00 | 0.00 | 304.00 | 0.00 | 334.00 | 0.00 |
275.00 | 0.00 | 305.00 | 0.00 | 335.00 | 0.00 |
276.00 | 0.00 | 306.00 | 0.00 | 336.00 | 0.00 |
277.00 | 0.00 | 307.00 | 0.00 | 337.00 | 0.00 |
278.00 | 0.00 | 308.00 | 0.00 | 338.00 | 0.00 |
279.00 | 0.00 | 309.00 | 0.00 | 339.00 | 0.00 |
280.00 | 0.00 | 310.00 | 0.00 | 340.00 | 0.00 |
281.00 | 0.00 | 311.00 | 0.00 | 341.00 | 0.00 |
282.00 | 0.00 | 312.00 | 0.00 | 342.00 | 0.00 |
283.00 | 0.00 | 313.00 | 0.00 | 343.00 | 0.00 |
284.00 | 0.00 | 314.00 | 0.00 | 344.00 | 0.00 |
285.00 | 0.00 | 315.00 | 0.00 | 345.00 | 0.00 |
286.00 | 0.00 | 316.00 | 0.00 | 346.00 | 0.00 |
287.00 | 0.00 | 317.00 | 0.00 | 347.00 | 0.00 |
288.00 | 0.00 | 318.00 | 0.00 | 348.00 | 0.00 |
289.00 | 0.00 | 319.00 | 0.00 | 349.00 | 0.00 |
290.00 | 0.00 | 320.00 | 0.00 | 350.00 | 0.00 |
291.00 | 0.00 | 321.00 | 0.00 | 351.00 | 0.00 |
292.00 | 0.00 | 322.00 | 0.00 | 352.00 | 0.00 |
293.00 | 0.00 | 323.00 | 0.00 | 353.00 | 0.00 |
294.00 | 0.00 | 324.00 | 0.00 | 354.00 | 0.00 |
295.00 | 0.00 | 325.00 | 0.00 | 355.00 | 0.00 |
296.00 | 0.00 | 326.00 | 0.00 | 356.00 | 0.00 |
297.00 | 0.00 | 327.00 | 0.00 | 357.00 | 0.00 |
298.00 | 0.00 | 328.00 | 0.00 | 358.00 | 0.00 |
299.00 | 0.00 | 329.00 | 0.00 | 359.00 | 0.00 |
Рис.7 Время-сечения прямоугольных впускных окон
Время-сечения впускных круглых окон
Количество окон 4
Растояние от оси КВ до центра окна (Н) 0,4525 м
Минимальное проходное сечение окна (S) 0,0001674
Принятый радиус окна (R):
Расстояние от центра окна до кромки открывающей окно:
h=R,если Sверх<=(H+R)
h=(H-Sверх),если (H-R)<Sверх<H
h=(Sверх-H),если H<=Sверх<(H+R)
h=R,если (H+R)<=Sверх
Время-сечения впускного круглого окна:
,если Sверх<H
,если Sверх>=H
Время-сечения впускных круглых окон:
Fвпуск круг(φ)=F1*4 ,м2
Результаты расчётов приведены в таблице 3 и показаны на рисунке 8
Таблица 3.Время-сечения впускных круглых окон
φ град | Fвпуск круг м2 | φ град | Fвпуск круг м2 | φ град | Fвпуск круг м2 |
0,000179 | |||||
0,000210 | |||||
0,000240 | |||||
0,000271 | |||||
0,000301 | |||||
0,000331 | |||||
0,000360 | |||||
0,000389 | |||||
0,000416 | |||||
0,000443 | |||||
0,000469 | |||||
0,000493 | |||||
0,000516 | |||||
0,000538 | |||||
0,000558 | |||||
0,000577 | |||||
0,000595 | |||||
0,000611 | |||||
0,000625 | |||||
0,000638 | |||||
0,000649 | |||||
0,000658 | |||||
0,000665 | |||||
0,000006 | 0,000669 | ||||
0,000022 | 0,000670 | ||||
0,000043 | 0,000670 | ||||
0,000066 | 0,000670 | ||||
0,000093 | 0,000670 | ||||
0,000121 | 0,000670 | ||||
0,000150 | 0,000670 | ||||
0,000670 | 0,000670 | 0,000179 | |||
0,000670 | 0,000670 | 0,000150 | |||
0,000670 | 0,000670 | 0,000121 | |||
0,000670 | 0,000670 | 0,000093 | |||
0,000670 | 0,000670 | 0,000066 | |||
0,000670 | 0,000670 | 0,000043 | |||
0,000670 | 0,000670 | 0,000022 | |||
0,000670 | 0,000669 | 0,000006 | |||
0,000670 | 0,000665 | ||||
0,000670 | 0,000658 | ||||
0,000670 | 0,000649 | ||||
0,000670 | 0,000638 | ||||
0,000670 | 0,000625 | ||||
0,000670 | 0,000611 | ||||
0,000670 | 0,000595 | ||||
0,000670 | 0,000577 | ||||
0,000670 | 0,000558 | ||||
0,000670 | 0,000538 | ||||
0,000670 | 0,000516 | ||||
0,000670 | 0,000493 | ||||
0,000670 | 0,000469 | ||||
0,000670 | 0,000443 | ||||
0,000670 | 0,000416 | ||||
0,000670 | 0,000389 | ||||
0,000670 | 0,000360 | ||||
0,000670 | 0,000331 | ||||
0,000670 | 0,000301 | ||||
0,000670 | 0,000271 | ||||
0,000670 | 0,000240 | ||||
0,000670 | 0,000210 | ||||
Рис 8.График время-сечения впускных круглых окон
Время-сечения впускных окон:
Fвпуск(φ)=Fвпуск прям(φ)+Fвпуск круг(φ),м2
Результаты расчётов приведены в таблице 4 и показаны на рисунке 9
Таблица 4.Время-сечения впускных окон
φград | Fвпуск м2 | φград | Fвпуск м2 | φград | Fвпуск м2 |
0,000252 | |||||
0,000296 | |||||
0,000341 | |||||
0,000385 | |||||
0,000429 | |||||
0,000472 | |||||
0,000515 | |||||
0,000556 | |||||
0,000596 | |||||
0,000635 | |||||
0,000672 | |||||
0,000708 | |||||
0,000743 | |||||
0,000776 | |||||
0,000807 | |||||
0,000836 | |||||
0,000864 | |||||
0,000889 | |||||
0,000913 | |||||
0,000935 | |||||
0,000955 | |||||
0,000972 | |||||
0,000987 | |||||
0,000006 | 0,001000 | ||||
0,000022 | 0,001008 | ||||
0,000043 | 0,001015 | ||||
0,000079 | 0,001022 | ||||
0,000120 | 0,001028 | ||||
0,000163 | 0,001034 | ||||
0,000207 | 0,001040 | ||||
0,001046 | 0,001046 | 0,000252 | |||
0,001051 | 0,001040 | 0,000207 | |||
0,001055 | 0,001034 | 0,000163 | |||
0,001060 | 0,001028 | 0,000120 | |||
0,001064 | 0,001022 | 0,000079 | |||
0,001068 | 0,001015 | 0,000043 | |||
0,001071 | 0,001008 | 0,000022 | |||
0,001074 | 0,001000 | 0,000006 | |||
0,001077 | 0,000987 | ||||
0,001079 | 0,000972 | ||||
0,001081 | 0,000955 | ||||
0,001083 | 0,000935 | ||||
0,001084 | 0,000913 | ||||
0,001085 | 0,000889 | ||||
0,001085 | 0,000864 | ||||
0,001086 | 0,000836 | ||||
0,001085 | 0,000807 | ||||
0,001085 | 0,000776 | ||||
0,001084 | 0,000743 | ||||
0,001083 | 0,000708 | ||||
0,001081 | 0,000672 | ||||
0,001079 | 0,000635 | ||||
0,001077 | 0,000596 | ||||
0,001074 | 0,000556 | ||||
0,001071 | 0,000515 | ||||
0,001068 | 0,000472 | ||||
0,001064 | 0,000429 | ||||
0,001060 | 0,000385 | ||||
0,001055 | 0,000341 | ||||
0,001051 | 0,000296 | ||||
Рис 9.График время-сечения впускных окон
Расчёт продувки
Функция истечения:
Масса воздуха,поступающего в цилиндр:
Теоретически необходимое “Время-сечение” продувки:
Средняя условная скорость продувки по параметрам в ресивере:
7.Расчёт процесса принуждённого выпуска
Средняя температура газов в цилиндре при прямоточной продувке при послойном вытеснении отработавших газов:
Масса смеси,покидающей цилиндр:
Функция истечения:
Теоретически необходимое “Время-сечение”:
Средняя условная скорость принуждённого выпуска по параметрам в цилиндре:
м/c
Таблица 5.Продувка
P | ψв | ψп | μп | μв |
0.104 | 0.191697 | 0.417407467 | ∞ | |
0.108 | 0.093841 | 0.178808 | 0.447494001 | 0.5146497 |
0.112 | 0.127665 | 0.16328 | 0.4900518409 | 0.3782988 |
0.116 | 0.150608 | 0.144253 | 0.554687434 | 0.3206697 |
0.12 | 0.167718 | 0.120069 | 0.6664145349 | 0.2879555 |
0.124 | 0.181049 | 0.086491 | 0.9251290736 | 0.2667532 |
0.128 | 0.191697 | ∞ | 0.2519369 |
Рис.11.Диаграмма продувки
Список использованной литературы
1) Столяров С.П. "Расчет процессов газообмена в судовых дизелях". методические указания по курсовому проектированию. СПбГМТУ. 1993.
2) Двигатели внутреннего сгорания: (альбом чертежей) / Дьяконов М.Г. 1946.
3) Румб В.К., Медведев В.В. "Прочность судового оборудования". Ч.1. Конструирование и расчеты прочности судовых двигателей внутреннего сгорания: учебник. СПбГМТУ. - СПб., 2006. - 536 с.
4) Чурбанов Б.М. Расчет органов газообмена двухтактных дизелей. Л.: Машиностроение, 1972.
5) Гордеев П. А. Испытания двигателя 1Д 6,5/(9+12) (1 HK-65) по внешней,винтовой и нагрузочной характеристикой. Методические указания к лабораторным работам. Изд. ЛКИ 1984.15 стр.
6) Брамсон Л.В.,Игумцов Г.С.Маломощные двухтактные двигатели дизеля.ОНТИ НКПТ СССР 1936
Описание двигателя прототипа
Двигатель Junkers HK-65 (1Д6,5/(9+12)) –двухтактный,1-цилиндровый с прямоточно-щелевой продувкой. .Верхний поршень дизеля обеспечивает открытие и закрытие продувочных окон и передаёт усилие от давления газов через траверзу и два длинных боковых шатуна на крайние кривошипы коленчатого вала.
Нижний поршень управляет выпускными окнами и передаёт усилие от давления газов на среднее колено вала.Картер двигателя и внутренняя полость блока используется как ресивер продувочного воздуха,подаваемого продувочным насосом с поршенм ,жёстко закреплённым на верхнем рабочем поршне двигателя.Продувочный насос снабжён всасывающими и нагнетательными клапанами.
Подача топлива осуществляется самотёком из расходного бака.Топливо,пройдя фильтр,поступает во всасывающую полость топливного насоса высокого давления (золотникового типа с косой кромкой на плунжере с регулировкой по концу подачи).Плунжер топливного насоса приводится в движение с помощью качающегося рычага с роликом от кулачной шайбы,установленной на кормовом конце коленчатого вала.С помощью специальной рукоятки приводной качающийся рычаг может подниматься,что позволяет отключать подачу топлива и останавливать двигатель.От насоса высокого давления топливо через нагнетательный клапан поступает под давлением до 60 Мпа к форсунке с пересекающимися струями,установленной непосредственно в камеру сгорания двигателя.Изменение подачи топлива на цикл и частоты вращения производится с помощью ручной отсечки,воздействующей одновременно и на плунжер и на пружину регулятора числа оборотов.
Подача масла осуществляется шестеренчатым масляным насосом,приводимым в движение от коленчатого вала двигателя.На валу двигателя установлен маховик.Двигатель охлаждается забортной водой,подаваемой в нижнюю полость зарубашечного пространство цилиндра,с отводом в верхней части блока.Запускается двигатель вручную