при л = 5600 об/мин 1,6184

8,5 - 1

4,000 Л 1 \ ,,251в.б-""-/

--!-(i--1-Л = 1,1120 МПа;

1.377- 1 8.5•-Vj

при л = 6000 об/мин 1,5765

8.5 - 1 1 /

- 3.936 Л I \

1.252-1 ( 8.5--V

1.377-1

1-

1,377-1

1.0600 МПа.

Среднее индикаторное давление

Pi = 9fJft = 0.96л . где коэффициент полноты диаграммы принят ф„ = 0,96;

л= 1000; 3200; 5600; 6000 об/мин; Pi = 1.0864; 1.2044; 1.0675; 1.0176 МПа. Индикаторный к. п, д. и индикаторный удельный расход топлива -nt = Pilffl/iHuPo-ny) и g, = 3600/(Я„1Г]).

При л = 1000 об/мин TJI = 1,0864 • 14,957 • 0,86/(43,93 X X 1,189 . 0,8744)- = 0,3060; gt = 3600/(43,93 • 0,3060) = = 268 г/(кВт. ч);

при л =13200 об/мин TJI = 1,2044 . 14,957 . 0,96/(43,93 X

gt = 3600/(43,93 . 0.3612) = 227 г/

1,0675 • 14,957 . 0,96/(43.93 X gt =3600/(43.93 . 0,3341) =

X 1,189 . 0,9167) =0,3612; (кВт . ч);

при п = 5600 об/мин TJI X 1,189 . 0.8784) = 0.3341; = 245 г/(кВт. ч);

при п =6000 об/мин TJJ = 1,0176 • 14.957 • 0,96/(43,93 • 1.189 х X 0,8609) =0,3249; gt =3600/(43,93 . 0,3249) = 252 г/(кВт. ч).

Эффективные показатели двигателя. Среднее давление механических потерь для карбюраторного двигателя с числом цилиндров до шести и отношением S/D < 1

=0,034 -f 0,0113 Vn.cp-

Предварительно приняв ход поршня S равным 78 мм, получим tj.cp = 5л/3 • 10* = 78 л/3 • 10* = 0,0026л м/с, тогда р„ = = 0.034 + 0,0113 • 0,0026 л МПа, а на различных скоростных режимах:

л= 1000; 3200; «п.ор = 2,6; 8,32;

5600; 6000 об/минг 14,56; 15,6 м/с; 0,1985; 0,2103 МПа.

;е?и = 0,0634; 0.1280; Среднее эффективное давление и механический к, п. д.

P, = Pt - Pti и = pjpt;

л= 1000; 3200; 5600;

Л = 1.0864; 1,2044; 1.0675;

= 1,0230; 1,0764; 0,8690;

Лм = 0,9416; 0,8937; 0,8141

6000 об/мин; 1,0176 МПа; 0,8073 МПа; 0,7933.

Эффективный к, п. д. и эффективный удельный расход топлива Лв = Л>1м и §,= 3600/Я„Т1

л

-nt ч.

1000; : 0,3060 0,2881 284

3200; 5600; 6000 об/мин;

0,3612; 0,3341; 0,3249; .

0,3228; 0,2720; 0,2577;

254; 301; 318 г/(кВт.ч).

Основные параметры цилиндра и двигателя. Литраж двигателя

V„ = 30zNj(p/i) = 30.4.60/(0,869 • 5600) = 1,4795 л. rS.

Рабочий объем одного цилиндра

= Vji = 1,4795/4 = 0,3699 л.

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

D = 2 . 10» У V/(nS) = 2 . 103/0.3699/(3.14. 78) = 77.72 мм.

Окончательно принимается D = 78 мм и S = 78 мм.

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

V„ = KDSi/{4 • 10») = 3.14 . 78* • 78 • 4/(4 . 10») = 1,49 л;

F„ = icD*/4 = 3,14 . 78*/4 = 4776 мм* = 47,76 см*;

3 • 10* / Ng ,

G, = /V«gf«. 10-3,

5600; 6000 об/мин;

0,8690; 0,8073 МПа;

60,42; 60,14 кВт;

103,1; 95,8 Н.м;

18,186; 19,125 кг/ч.

Литровая мощность двигателя

NJV = 60,42/1,49 = 40,55 кВт/л. ,

Построение индикаторной диаграммы. Индикаторную диаграмму (см. рис. 35) строят для номинального режима работы двигателя, т. е. при Ne = 60,42 кВт и л = 5600 об/мин.

Масштабы диаграммы: масштаб хода поршня Alj = 1 мм в мм; масштаб давлений = 0,05 МПа в мм.

Приведенные величины, соответствующие рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания (рис. 35):

АВ = S/M, = 78/1,0 = 78 мм; OA = АВ/{г - 1) = 78/(8,5 -1) =

= 10,4 мм.

Максимальная высота диаграммы (точка г)

pJM =6,473/0,05 = 129,5 мм. Ординаты характерных точек:

р„/Л1р =0,085/0,05 = 1,7 мм; pJM = 1,6184/0,05 = 32,4 мм; р/Л1р =0,4452/0,05 =8,9 мм; р/М =0,118/0,05 =2,4 мм; Ро/Л1р =0,1/0,05 =2 мм.

Построение политроп сжатия и расширения аналитическим методом:

а) политропа сжатия р = ра (Уа/х)"- Отсюда

pjMp=jMp){OB/OXf = 1,7(88,4/ОХ)" мм.

где ОВ =0А + АВ = 10,4 + 78 =88,4 мм;

б) политропа расширения р = р,, (Fft/K)" • Отсюда

PJM = (р,/Мр) (OB/OXf== 8,9 (88,4/ОХ)-" мм.

Результаты расчета точек политроп приведены в табл. 10. Расчетные точки политроп показаны на рис. 35 только для наглядности. При выполнении практических расчетов на диаграмме их не показывают.

Теоретическое среднее индикаторное давление

pi = FMp/AB = 1725 • 0,05/78 = 1,106 МПа,

где F = 1725 мм - площадь диаграммы aczba на рис. 35.

Величина = 1,106 МПа, полученная планиметрированием индикаторной диаграммы, очень близка к величине = 1,112 МПа, полученной в тепловом расчете.

Скругление индикаторной диаграммы осуществляется на основании следующих соображений и расчетов. Так как рассчитываемый двигатель достаточно быстроходный (л = 5600 об/мин), 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 от-

Т а блица 10

крытия впускного клапана (точка г) 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 Ь) 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 6 принимается равным 35°, а продолжительность периода задержки воспламенения Аф1 = 5°.

В соответствии с принятыми фазами газораспределения и углом опережения зажигания определяют положение точек г, а, а", с, f и b по формуле для перемещения поршня (см. гл. VI):

ЛХ =

(1 - cos =р) + - (1 - cos 2ср)

где Я, - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Выбор величины X производится при проведении динамического расчета, а при построении индикаторной диаграммы предварительно принимается I = 0,285.

Расчеты ординат точек г, а, а", с, f и Ь сведены в табл. .11.

Таблица 11

Обозначение - точек

Положение точек

(I-cos + ~ X (I - cos 2 1)

Расстояние точек от в. м. т. {АХ), мм

г а а" с

{

18° до в. м. т. 25° после в. м. 60° после н. м. 35° до в. м. т. 30° до в. м. т. 55° %о н. м. т.

18 25

120 35 30

0,0655 0,1223 1,6069 0,2313 0,1697 1,6667

2,6 4,8

62,5 9,0 6,6

65,0

Положение точки сГ определяется из выражения

;E?f. = (1,15 -7- 1,25) = 1,25 • 1,6184 = 2,023 МПа; /Мр= 2,023/0,05 = 40,5 мм. Действительное давление сгорания

= 0,85р, = 0,85 . 6,473 = 5,5021 МПа; Ргд/Мр= 5,5021/0,05 = 110 мм.

Нарастание давления от точки (Г до гд составляет 5,5021 - 2,023 = 3,479 МПа или 3,479/12 = 0,29 МПа/град п. к. в., где 12 - положение точки гд по горизонтали (для упрощения дальнейших расчетов можно принять, что действительное максимальное давление сгорания ргд достигается через -10° после в. м. т., т. е. прн повороте коленчатого вала на 370°).

Соединяя плавными кривыми точки г с а, с с с" и далее с гд и кривой расширения, Ь с Ь" (точка Ь" располагается обычно между точками 6 и а) и линией выпуска b"rr, получим скругленную действительную индикаторную диаграмму raacfcf гфЬ"г.

Тепловой баланс

Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом: Qo = W„G/3,6 = 43930G,/3,6= 12203 G,;

л= 1000 G, = 3,607 Qo= 44020:

3200; 5600; 6000 об/мин; 10,864; 18,186; 19,125 кг/ч; 132 570; 221 920; 233 380 Дж/с.

Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 с:

Q,= 1000A„

п= 1000; 12 700;

3200; 42 770;

5600; 60420;

6000 об/мин; 60140 Дж/с.

Теплота, передаваемая охлаждающей среде:

Q3 = dDi«"n" (Я„ - АЯ„)/(« „),

где с = 0,45 -f- 0,53 - коэффициент пропорциональности для четырехтактных двигателей. В расчете принято с = 0,5; i - число цилиндров; D - диаметр цилиндра, см; л - частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин; т = 0,6 -f- 0,7 - показатель степени для четырехтактных двигателей. В расчете принято при л= 1000 об/мин т - 0,6, а на всех остальных скоростных режимах - m = 0,65.

При п = 1000 об/мин Q3 = 0,5 • 4 . 7,8+°- • ЮОО" х X (43 930 - 8665)/(0,86 • 43 930) = 10 810 Дж/с;

3200°

5600"- X

6000

,0,65

при л = 3200 об/мин Qb = 0,5 . 4 . 7,8+-°- X (43930 - 2476)/(0,96 - 43930) = 42050 Дж/с;

при л = 5600 об/мин Q3 = 0,5 . 4 • 7,8+-°- X (43930 -2476)/(0,96- 43930) = 60510 Дж/с;

при л = 6000 об/мин Q3 = 0,5 • 4 . 7,8-° X (43930 - 2476)/(0,96 • 43 930) = 63 280 Дж/с.

Теплота, унесенная с отработанными газами:

= (G,/3,6) { Мг[{тсуУ/ + 8,315] /, -М, [ (теу) + 8,315] 4}. При л = 1000 об/мин Q, = (3,607/3,6) {0,4952 [24,197 + 8,315] х X 612 - 0,4525 [20,775 + 8,315) 20} = 9610 Дж/с,

где {mcvf{ = 24,197 кДж/(кмоль-град) - теплоемкость остаточных газов (определена по табл. 7 методом интерполяции при а = 0,86 и /,=Т, -273 = 885 -273 = 612° С); (/7гс2о20,775кДж/(кмольх X град) - теплоемкость свежего заряда определена по табл. 5 для воздуха методом интерполяции при to = To - 273 = 293 -273=20 °С.

При л = 3200 об/мин Q, = (10,864/3,6) {0,536 [25,043 + 8,315] х

X 735 - 0,5041 [20,775 + 8,315] 20} = 38770 Дж/с,

где (тсуУ/ = 25,043 кДж/(кмоль • град) - теплоемкость ос-

таточных газов (определена по табл. 7 методом интерполяции при а = 0,96 и =Тг - 273 = 1008 - 273 = 735° С);

при л == 5600 об/мин = (18,186/3,6) {0,536)25,300 + 8,315] х X 797 - 0,5041 120,775 + 8,315] 20} = 71 00 Дж/с, где (тсуУ/ = 25,300 кДж/(кмоль. град) - теплоемкость оста-

точных газов (определена по табл. 7 методом интерполяции при а = = 0,96 и t, =Т, - 273 = 1070 - 273 = 797° С);

при л = 6000 об/мин Q, = (19,125/3,6){0,536[25,308+ 8,315] X X 799 - 0,5041 [20,775 + 8,315] 20} = 74 940 Дж/с,

теплоемкость

оста-

где (mcvY/ = 25,308 кДж/(кмоль. град) -

точных газов (определена по табл. 7 методом интерполяции при а = = 0,96 и /, = - 273 = 1072 - 273 = 799° С).

Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива:

Qh.c = АЯиО,/3,6. При л = 1000 об/мин Qh.c = 8665 • 3,607/3.6 = 8680 Дж/с; при л = 3200 об/мин Qh.c = 2476 • 10,864/3,6 = 7470 Дж/с;