Розрахунок вихідних даних для номінального режиму
Розраховуємо робочий об’єм одного циліндру:
Vh= Vл/ I (2.1)
Vh = 0,640 /2 = 0,32 л =0,00032 м3
Визначаємо діаметр циліндру (оціночний):
(2.2)
Хід поршня:
(2.3)
Радіус кривошипу:
(2.4)
Площа поршня представляє собою площу плоскої поверхні поршня, перпендикулярної до осі циліндра :
(2.5)
Відношення радіусу кривошипу до довжини шатуна:
(2.6)
Площа теплообміну поршня F¢n залежить від конфігурації дна поршня. У двигуні ПЛМ-40 дно поршня плоске,тому F¢n = Fn= 0,0049 м2.
Площа теплообміну кришки:
Fк = (1,1 ... 1,3) Fn (2.7)
Fк = 1,3 · 0,0049 = 0,00637 м2
Об’єм камери стиснення розраховується за співвідношенням:
(2.8)
Регулювальні дані
Кут початку згоряння jс залежить від кута випередження запалення Djоп , кут випередження запалювання вказаний в початкових даних:
jс = 360° - Djоп (2.9)
jс= 360°-20°=340°
Кут кінця згоряння пов'язаний з кутовою тривалістю згоряння Djсг , яка визначається в залежності від типу двигуна:
jz = jc + Djсг (2.10)
де для бензинових ДВЗ Djсг = 40 ... 60о, приймаю значення 50 о
jz =340 о+50 о=390 о
Режимні дані
Кутова швидкість обертання кривошипу :
w = 2pn/60 (2.11)
w= 2·3,14·5800/60 = 607 рад/с
Циклова подача палива знаходиться у залежності від циклового заряду повітря.
Цикловий масовий заряд повітря у циліндрі:
Dmвц = Vh × rк × hv (2.12)
Dmвц =0,00032 · 1,2 · 0,77=0,0003 кг/цикл
де щільність свіжого заряду на вході до циліндру:
коефіцієнт наповнення дорівнює:
(2.13)
де DРвп = (0,05 ... 0,15)×Рк - втрата тиску на впуску;
DТ=20 К – температура підігріву свіжого заряду на впуску;
=0,05 – коефіцієнт залишкових газів ;
=1000 К – температура залишкових газів.
Підігрів свіжого заряду у бензинових двигунів менше ніж у дизельних, так як частоти обертання у них більше і крім цього на підігрів впливає випаровування бензину у впускній системі.
Циклова масова подача палива:
(2.14)
Середня температура стінок Tw прийнята 600 К.
Початкові умови
До початкових умов відносяться всі параметри робочого тіла на початку розрахунку. У даній ФММ початок рахунку відповідає точці "а" на індикаторної діаграмі, при положенні поршня у НМТ і куті повороту кривошипа j = 180°. Початок відліку кута j відповідає положенню поршня в ВМТ.
Початковий тиск дорівнює:
Ра = Рк - DРвп (2.15)
Ра= 101000-15150=85850 Па
Початкова температура оцінюється за допомогою формули, отриманої на основі балансу енергії на впуску:
(2.16)
Початкова маса робочого тіла у циліндрі дорівнює сумі масових кількостей свіжого заряду та залишкових газів:
ma = (1 + g)×Dmвц (2.17)
ma=(1+0,05) 0,0003=0,000315 кг/цикл
Початковий об’єм циліндру:
(2.18)
Перевіряємо розрахунок за допомогою контрольного рівняння:
PaVa = RmaTa
85850 · 0,00036 = 287 · 0,000315 · 345,7
30,906 ≠ 31,253
Значення сторін рівнянь не є рівними, але вони не перевищують допустиму похибку 3%.
Дані для динамічного розрахунку:
Для виконання динамічного розрахунку необхідно знати маси поступально рухаючихся і обертаючихся частин.
Наведена маса поступально рухаючихся частин включає в себе масу поршневого комплекту (поршня, пальця, кілець) і частина маси шатуна, віднесеної до осі поршневого пальця:
mА = [mп + (0,2 ... 0,3)mш] Fп (2.19)
mА =(100 + 0,3 · 150) 0,0049 = 0,71 кг/м2
Таблиця 2.1 – Початкові дані для розрахунку робочого циклу двигуна ПЛМ-40 до програми DVS-2
№ | Найменування величини | Чисельн. величини | Позначення та одиниці вимірювання | |
Номін. Режим | дослідницьк. режим | |||
1. | Код двигуна | Y | ||
2. | Вид розрахунку | |||
3. | Тип двигуна 1.Теплота згоряння палива 2.Показник проц. згоряння | 3,5 | Huт, Дж/кг m1 | |
4. | Конструктивні дані 3. Кількість циліндрів 4.Рядний 5.Діаметр циліндра 6.Площа поршня 7.Радіус кривошипу 8. Співвідношення 9. Площа теплообміну поршня 10.Площа теплообміну кришки 11.Об’єм камери стиснення | 0,079 0,0049 0,0325 0,26 0,0049 0,00637 0,000039 | І D, м Fn, м2 rк, м lк F¢n, м2 Fк, м2 Vc, м3 | |
5. | Наддув 12.Тиск наддува 13. Температура наддувочного повітря | Рк, Па Тк, К | ||
6. | Регулювальні дані 14. Кут початку згоряння 15. Кут кінця згоряння | jс, град jz, град | ||
7. | Режимні дані 16.Кутова швидкість валу 17. Коеф. надлишку повітря 18.Циклова подача палива 19.Середня температура стінок | 0,98 0,00002 | 420,500,550,650 | w, рад/с a Dmтц, кг/цикл Тw, К |
8. | Початкові умови 20. Тиск 21.Температура 22.Маса робочого тіла 23.Об'єм робочої полості | 0,000315 0,00036 | Ра, Па Та, К mа, кг/цикл Va, м3 | |
9. | Дані для динамічного розрахунку 24. Маса поступально рухаючихся частин | 0,71 | mА, кг | |
10. | Розрахунковий крок | Dj |
1Таблиця 2.2 – Протокол теплового розрахунку
Номінальний режим
РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО
СГОРАНИЯ АВТОТРАКТОРНОГО ТИПА
НАЧАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ – ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ТЕЛА В НАЧАЛЕ ЦИКЛА
P6 = 8.59E+04 T6 = 3.45E+02 M6 = 3.15E-04 V6 = 3.60E-04
P T M V
180 8.749E+04 3.460E+02 3.150E-04 3.575E-04
190 8.853E+04 3.483E+02 3.150E-04 3.557E-04
200 9.088E+04 3.522E+02 3.150E-04 3.503E-04
210 9.470E+04 3.576E+02 3.150E-04 3.413E-04
220 1.003E+05 3.647E+02 3.150E-04 3.288E-04
230 1.081E+05 3.739E+02 3.150E-04 3.128E-04
240 1.188E+05 3.855E+02 3.150E-04 2.934E-04
250 1.334E+05 3.999E+02 3.150E-04 2.710E-04
260 1.535E+05 4.177E+02 3.150E-04 2.460E-04
270 1.815E+05 4.396E+02 3.150E-04 2.190E-04
280 2.213E+05 4.667E+02 3.150E-04 1.907E-04
290 2.790E+05 5.001E+02 3.150E-04 1.621E-04
300 3.647E+05 5.411E+02 3.150E-04 1.342E-04
310 4.948E+05 5.912E+02 3.150E-04 1.080E-04
320 6.940E+05 6.510E+02 3.150E-04 8.481E-05
330 9.913E+05 7.184E+02 3.150E-04 6.551E-05
340 1.389E+06 7.840E+02 3.150E-04 5.103E-05
350 1.957E+06 9.090E+02 3.154E-04 4.204E-05
360 3.610E+06 1.533E+03 3.199E-04 3.900E-05
370 6.449E+06 2.860E+03 3.303E-04 4.204E-05
380 5.970E+06 3.169E+03 3.349E-04 5.103E-05
390 4.167E+06 2.841E+03 3.349E-04 6.551E-05
400 2.906E+06 2.565E+03 3.349E-04 8.481E-05
410 2.083E+06 2.342E+03 3.349E-04 1.080E-04
420 1.550E+06 2.163E+03 3.349E-04 1.342E-04
430 1.198E+06 2.020E+03 3.349E-04 1.621E-04
440 9.603E+05 1.905E+03 3.349E-04 1.907E-04
450 7.952E+05 1.812E+03 3.349E-04 2.190E-04
460 6.781E+05 1.736E+03 3.349E-04 2.460E-04
470 5.935E+05 1.673E+03 3.349E-04 2.710E-04
480 5.315E+05 1.623E+03 3.349E-04 2.934E-04
490 4.859E+05 1.581E+03 3.349E-04 3.128E-04
500 4.524E+05 1.548E+03 3.349E-04 3.288E-04
510 4.282E+05 1.521E+03 3.349E-04 3.413E-04
520 4.114E+05 1.500E+03 3.349E-04 3.503E-04
530 4.010E+05 1.484E+03 3.349E-04 3.557E-04
540 3.960E+05 1.473E+03 3.349E-04 3.575E-04
ИНДИКАТОРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЦИКЛА
Li = 4.403E+02 рi = 1.382E+06
hi = 0.500E+00 gi = 0.164E+00
Таблиця 2.3 – Протокол динамічного розрахунку
Номінальний режим
ТАБЛИЦА СИЛ И МОМЕНТОВ, ДЕЙСТВУЮЩИХ
В КРИВОШИПНО-ШАТУННОМ МЕХАНИЗМЕ
P, H N, H S, H K, H T, H Mi, H*M
0 -1.08E+04 +0.00E+00 -1.08E+04 -1.08E+04 +0.00E+00 +0.00E+00
20 -9.76E+03 -8.71E+02 -9.80E+03 -8.87E+03 -4.16E+03 -1.35E+02
40 -6.97E+03 -1.18E+03 -7.07E+03 -4.58E+03 -5.39E+03 -1.75E+02
60 -3.22E+03 -7.44E+02 -3.31E+03 -9.66E+02 -3.16E+03 -1.03E+02
80 +5.25E+02 +1.39E+02 +5.43E+02 -4.58E+01 +5.41E+02 +1.76E+01
100 +3.48E+03 +9.21E+02 +3.60E+03 -1.51E+03 +3.27E+03 +1.06E+02
120 +5.28E+03 +1.22E+03 +5.42E+03 -3.70E+03 +3.96E+03 +1.29E+02
140 +6.05E+03 +1.03E+03 +6.14E+03 -5.30E+03 +3.10E+03 +1.01E+02
160 +6.22E+03 +5.55E+02 +6.24E+03 -6.03E+03 +1.61E+03 +5.22E+01
180 +6.22E+03 +2.44E-04 +6.22E+03 -6.22E+03 +6.95E-04 +2.26E-05
200 +6.24E+03 -5.58E+02 +6.27E+03 -6.06E+03 -1.61E+03 -5.24E+01
220 +6.12E+03 -1.04E+03 +6.21E+03 -5.36E+03 -3.14E+03 -1.02E+02
240 +5.44E+03 -1.26E+03 +5.59E+03 -3.81E+03 -4.08E+03 -1.33E+02
260 +3.81E+03 -1.01E+03 +3.94E+03 -1.66E+03 -3.58E+03 -1.16E+02
280 +1.19E+03 -3.15E+02 +1.23E+03 -1.04E+02 -1.23E+03 -3.98E+01
300 -1.86E+03 +4.29E+02 -1.90E+03 -5.56E+02 +1.82E+03 +5.92E+01
320 -3.99E+03 +6.77E+02 -4.05E+03 -2.62E+03 +3.08E+03 +1.00E+02
340 -3.37E+03 +3.01E+02 -3.39E+03 -3.07E+03 +1.44E+03 +4.67E+01
360 +6.48E+03 -5.09E-04 +6.48E+03 +6.48E+03 -2.47E-03 -8.01E-05
380 +1.91E+04 +1.70E+03 +1.91E+04 +1.73E+04 +8.12E+03 +2.64E+02
400 +6.85E+03 +1.16E+03 +6.94E+03 +4.50E+03 +5.29E+03 +1.72E+02
420 +3.95E+03 +9.13E+02 +4.06E+03 +1.19E+03 +3.88E+03 +1.26E+02
440 +4.81E+03 +1.27E+03 +4.98E+03 -4.19E+02 +4.96E+03 +1.61E+02
460 +6.38E+03 +1.69E+03 +6.60E+03 -2.77E+03 +5.99E+03 +1.95E+02
480 +7.46E+03 +1.73E+03 +7.66E+03 -5.23E+03 +5.60E+03 +1.82E+02
500 +7.85E+03 +1.33E+03 +7.96E+03 -6.87E+03 +4.03E+03 +1.31E+02
520 +7.82E+03 +6.98E+02 +7.85E+03 -7.58E+03 +2.02E+03 +6.56E+01
540 +7.74E+03 -4.80E-05 +7.74E+03 -7.74E+03 -1.37E-04 -4.44E-06
560 +6.37E+03 -5.69E+02 +6.40E+03 -6.18E+03 -1.64E+03 -5.35E+01
580 +6.20E+03 -1.05E+03 +6.29E+03 -5.43E+03 -3.18E+03 -1.03E+02
600 +5.43E+03 -1.26E+03 +5.58E+03 -3.80E+03 -4.08E+03 -1.32E+02
620 +3.63E+03 -9.61E+02 +3.75E+03 -1.58E+03 -3.41E+03 -1.11E+02
640 +6.77E+02 -1.79E+02 +7.00E+02 -5.90E+01 -6.97E+02 -2.27E+01
660 -3.07E+03 +7.09E+02 -3.15E+03 -9.21E+02 +3.01E+03 +9.79E+01
680 -6.82E+03 +1.16E+03 -6.92E+03 -4.48E+03 +5.27E+03 +1.71E+02
700 -9.61E+03 +8.58E+02 -9.65E+03 -8.73E+03 +4.09E+03 +1.33E+02
720 -1.06E+04 +1.67E-03 -1.06E+04 -1.06E+04 +8.09E-03 +2.63E-04
(Mi)cp=2.865E+01