Построение теоретической диаграммы .

Индикаторная диаграмма служит исходным материалом для динамического и прочностного расчета двигателя.

Построение диаграммы выполняют аналитическим способом.

Построение диаграммы выполняется на миллиметровой бумаге.

Принимаем V _s = 250 мм, а масштаб ординат m = 1 Мпа= 12,12 мм. Поэтому высота диаграммы, т.е. давление P _z = 16,5 Мпа будет

16,5 m = 16,5 · 12,12 = 200 мм.

V _s 250 P _z 200

Следовательно, отношение длины диаграммы и ее высоты

—— = —— = 1,25,

что соответствует рекомендуемому значению.

Так как степень сжатия ε = 13,6, то

	V s 250 ε – 1 13,6 – 1

V _c = —— = ———— = 19,8 мм.

Тогда

V _a = V _s + V _c = 250 + 19,8 = 269,8 мм.

При степени предварительного расширения ρ = 1,2 имеем:

V _z = ρ · V _c = 1,2 · 19,8 = 23,76 мм.

Откладываем по оси абсцисс значения V _c, V _s, V _z. Атмосферную линию наносим на 0,1 МН/м² = 1,87 мм выше оси абсцисс. Ординаты величин P _a, P _c, P _z, P _b в масштабе следующие:

P _a = 0,216 · 12,12 = 2,62 мм,

P _c = 13,6 · 12,12 = 164,8 мм,

P _z = 16,5 · 12,12 = 200 мм,

P _b = 0,720 · 12,12 = 8,73 мм.

По полученным значениям наносим на диаграмму точки a, с, z ', z, и b, проводим линии горения cz ', z ' z и свободного выпуска ba.

Для построения политропы сжатия принимаем промежуточные значения объёмов в таком порядке:

0,9 V _a = 0,9 · 269,8= 242,82 мм,

0,8 V _a = 0,8 · 269,8 =215,84 мм,

0,7 V _a = 0,7 · 269,8 =188,86 мм,

0,6 V _a = 0,6 · 269,8 =161,88 мм,

0,5 V _a = 0,5 · 269,8 = 134,9мм,

0,4 V _a = 0,4 · 269,8 =107,92 мм,

0,3 V _a = 0,3 · 269,8 =80,94 мм,

0,2 V _a = 0,2 · 269,8 =53,96 мм,

0,15 V _a = 0,15 · 269,8 =40,47 мм,

0,1 V _a = 0,1 · 269,8 = 26,98 мм.

Наносим эти значения на ось абсцисс. Определяем промежуточные значения Р ' для каждой части объёма по уравнению:

	P a m V ^n^1

P ' = ———

Тогда при

	0,216 · 12,12 1 ^1,58

V = 1 V _a P' = —————— = 2,62 мм,

	0,216 · 12,12 0,9 ^1,58

V = 0,9 V _a P' = —————— = 3,1мм,

	0,216 · 12,12 0,8 ^1,58

V = 0,8 V _a P' = —————— = 3,72 мм,

	0,216 · 12,12 0,7 ^1,58

V = 0,7 V _a P' = —————— = 4,6 мм,

	0,216 · 12,12 0,6 ^1,58

V = 0,6 V _a P' = —————— = 5,87 мм,

	0,216 · 12,12 0,5 ^1,58

V = 0,5 V _a P' = —————— = 7,83 мм,

	0,216 · 12,12 0,4 ^1,58

V = 0,4 V _a P' = —————— = 11,13 мм,

0,216 · 12,12 0,3 ^1,58

V = 0,3 V _a P' = —————— = 17,54 мм,

	0,216 · 12,12 0,2 ^1,58

V = 0,2 V _a P' = —————— = 33,29мм,

	0,216 · 12,12 0,15 ^1,58

V = 0,15 V _a P' = —————— = 52,45 мм,

	0,216 · 12,12 0,1 ^1,58

V = 0,1 V _a P' = —————— = 99,53 мм.

Отложив ординаты Р' вверх из соответствующих делений, находим точки, через которые проводим политропу сжатия.

Для построения политропы расширения определяем промежуточные значения P'' для принятых частей объёма по уравнению:

	P b m V ^n^2

P'' = ———

Тогда при

	0,720 · 12,12 1 ^1,29

V = 1 V _a P'' = —————— = 8,72 мм,

	0,720 · 12,12 0,9 ^1,29

V = 0,9 V _a P'' = —————— = 9,99 мм,

	0,720 · 12,12 0,8 ^1,29

V = 0,8 V _a P'' = —————— = 11,64 мм,

	0,720 · 12,12 0,7 ^1,29

V = 0,7 V _a P'' = —————— = 13,82 мм,

	0,720 · 12,12 0,6 ^1,29

V = 0,6 V _a P'' = —————— = 16,86 мм,

	0,720 · 12,12 0,5 ^1,29

V = 0,5 V _a P'' = —————— = 21,34 мм,

	0,720 · 12,12 0,4 ^1,29

V = 0,4 V _a P'' = —————— = 28,46 мм,

0,720· 12,12 0,3 ^1,29

V = 0,3 V _a P'' = —————— = 41,24 мм,

	0,720· 12,12 0,2 ^1,29

V = 0,19 V _a P'' = —————— = 69,58 мм,

	0,720 · 12,12 0,15 ^1,29

V = 0,14 V _a P'' = —————— = 100,85 мм,

	0,720 · 12,12 0,1 ^1,29

V = 0,116 V _a P'' = —————— = 170,15 мм.

По полученным ординатам строим кривую расширения. Давление выпуска в масштабе P _r ' = P _r m = 0,11 · 18,67 = 2,05 мм.

Отложив ординату величины P _r ', проводим линию выпуска.

Проверяем погрешность построения диаграммы.

Перенеся диаграмму на миллиметровую бумагу, вычисляем площадь полезной работы:

f = 4025 мм².

Тогда среднее индикаторное давление:

	f 4025 V s m 250 · 12,12

P _i ' = ——— = ————— = 1,328 МН/м².

| 1,328 – 1,320 | 1,320

Погрешность составляет:

—————— · 100 % = 0,6 %,

что вполне допустимо. Следовательно, построенную индикаторную диаграмму можно использовать для динамического расчёта данного двигателя.

Ответы на вопросы:

1. Сила инерции Р) поступательно движущихся масс (поршне­вая группа и верхняя часть шатуна) действует в направлении оси цилиндра и изменяется по значению и направлению в зависи­мости от угла поворота вала (рис. 1.5, б).
Скорость поршня в ВМТ и НМТ равна нулю, а в средней части хода достигает наибольшего значения, поэтому сила инерции в мертвых точках максимальная, а при наибольшей скорости поршня — равна нулю и изменяет свое направление. При этом на пер­вой половине хода поршня от ВМТ сила Pj направлена вверх и препятствует движению поршня (работа сил/инерции отрицатель­ная), а на второй половине хода:— направлена вниз и способст­вует движению поршня (работа сил инерции положительная). В результате работа сил инерции за цикл равна нулю. Поэтому силы инерции на мощность дизеля непосредственно не влияют, но увеличивают силы трения, на преодоление которых затрачивает­ся часть мощности, нагружают детали дизеля и вызывают его вибрацию

Центробежная сила инерции Рц неуравновешенных вращаю­щихся масс (нижняя часть шатуна, кривошипная шейка и часть щек кривошипа коленчатого вала) при данной частоте вращения постоянна по значению и направлена от центра вала по радиусу кривошипа (см. рис: 1.5, б). Силу Рп можно перенести по линии ее действия на ось вала и разложить на вертикальную и гори­зонтальную Рцг составляющие.

2. Во время работы двигателя на детали кривошипно-шатунного механизма действуют различные силы, изменяющиеся по численному значению и направлению. Одни из них полезны и обеспечивают работу двигателя, другие вредны и вызывают износ деталей.

К полезным относится сила давления газов в цилиндре двигателя при рабочем ходе, к вредным — силы инерции движущихся деталей и силы трений, возникающие при движении трущихся пар.

При движении и вращении деталей кривошипно-шатунного механизма возникают инерционные силы поступательно движущихся масс и центробежные силы вращающихся масс. Эти силы передаются на остов двигателя. Периодическое изменение сил инерции вызывает вибрацию двигателя. Эти вибрации ослабляют резьбовые соединения деталей, дополнительно нагружают подшипники коленчатого вала и ускоряют их изнашивание.

Уравновешивание двигателя заключается в создании такой системы сил при установившемся режиме работы, в которой равнодействующие сил и моментов были бы постоянны по значению и направлению или равны нулю. Уравновешивание сил инерции достигается выбором определенного числа цилиндров, расположением колен вала и применением дополнительных движущихся масс — противовесов. Эти способы обычно применяют совместно

3. Маховик нужен чтобы гарантированно пройти без заклинивания верхнюю (нижнюю) мертвые точки кривошипо-шатунного механизма
Масса маховика должна быть достаточной для проворачивания коленвала (тут имеет смысл говорить о трении поршней)
Крепление - обычно разборное (болты/шпильки), маховик балансируется с коленвалом в сборе статически и динамически, потому и устанавливается только в одном положении (метки)

Масса расположена от центра так, что бы придать больше инерции для вращения

Дата добавления: 2015-11-30