ВНЕШНЯЯ СКОРОСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

ДВИГАТЕЛЯ [1, с.106 - 112]

 

Эффективная мощность двигателя определяется по формуле:

N_ex=N_e ,

где N_e=44,89 кВт ; n_N=4500 об/мин.

Эффективный крутящий момент:

M_ex=3*10⁴* N_ex/(p*n_x);

Удельный эффективный расход топлива :

g_ex= g_eN* ,

где g_eN=256 г/(кВт * ч).

Часовой расход топлива: 

G_тx= g_ex* N_ex*10^-3;

Значение a принимаем постоянным (a=0,96) на всех скоростных режимах кроме минимального (a=0,86).

Коэффициент наполнения:

h_vx=p_ex *l_o*a_x*g_ex/(3600*r _k);

Коэффициент приспосабливаемости:

k=M_{e max}/M_{e N}=118,2/95,3=1,24.

K – коэффициент приспособливаемости, служит для оценки приспособляемости двигателя к изменению внешней нагрузки.

Расчеты произведены для всех скоростных режимов двигателя и представлены в табл.2.1. 

 

Таблица 2.1.

 

nx , об/мин	Ne , кВт	Me , Н м	ge , г/(кВтч)	Gt , кг/ч	hv	a
1000	11,70	111,8	252	2,948	0,8742	0,86
2700	33,40	118,2	215	7,181	0,9174	0,96
4500	44,89	95,3	256	11,492	0,8752	0,96
5000	43,82	83,5	282	12,329	0,8633	0,96

 

 

По данным табл. 2.1. строим графики зависимости N_e, M_e, p_e, g_e, G_t, h_v и a от частоты вращения коленчатого вала двигателя n (рис.2.1.).

 

 

СРАВНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЕКТИРУЕМОГО

ДВИГАТЕЛЯ И ПРОТОТИПА

 

Основные параметры проектируемого двигателя и прототипа представлены в табл.3.1.

 

Таблица 3.1.

 

№	Наименование и размерность показателей	Обознач-ие показателя	Проектируемый двигатель	Прототип (ЗАЗ-968М)
1	Диаметр цилиндра, мм	D	80	76
2	Литраж, л	i*Vh	1,385	1,197
3	Число цилиндров	i	4	4
4	Степень сжатия	e	7,5	7,2
5	Частота вращения коленвала (номинальный режим), об/мин	n	4500	4400
6	Ход поршня, мм	S	70	66
7	Максимальная мощность (номинальный режим), кВт	Ne	44,89	30,8
8	Удельный эффективный расход топлива (номинальный режим), г/(кВт* ч)	ge	256	-
9	Максимальный крутящий момент (номинальный режим), Н* м	Me max	118,2	92,3
10	Частота вращения коленвала, соответствующая максимальному моменту, об/мин	nM	2700	3000
11	Среднее эффективное давление (номинальный режим), МН/м2	Pe	0,849	0,7
12	Литровая мощность, кВт/л	Ne л	31,84	25,73
13	Минимальный удельный эффективный расход топлива, г/(кВт* ч)	ge min	215	333

 

 

При сравнении показателей двигателей видно, что разрабатываемый двигатель имеет большую мощность и крутящий момент, более высокую частоту вращения коленчатого вала и более экономичен.

 

 

4.КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА [1, с.115 - 173]

Кинематический расчет двигателя

 

Перемещение поршня рассчитывается по формуле:

    S_x =R* ,

где R-радиус кривошипа (R=35 мм), l - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна (l=0,285),

j - угол поворота коленчатого вала.

Расчет производится через каждые 10° угла поворота коленчатого вала.

Угловая скорость вращения коленчатого вала:

    w=p*n/30=3,14*4500/30=471 рад/с.

Скорость поршня:

    V_п=w*R*(sinj+ * sin2j)=471*0,035* (sinj+ * sin2j) м / с.

Ускорение поршня:

    j=w²*R*(cosj+l* cos2j)=471²*0,0,35*(cosj+0,285* cos2j) м / с ².

Результаты расчетов занесены в табл.4.1.

 

Таблица 4.1.

 

j°		Sx, мм		Vn, м/с	cosj+lcos2j	j, м / с 2
0	0	0	0	0,0000	1,2850	9977
10	0,0195	0,6821	0,2224	3,6660	1,2526	9726
20	0,0770	2,6942	0,4336	7,1482	1,1580	8991
30	0,1696	5,9360	0,6234	10,2769	1,0085	7831
40	0,2928	10,2492	0,7831	12,9098	0,8155	6332
50	0,4408	15,4292	0,9064	14,9417	0,5933	4607
60	0,6069	21,2406	0,9894	16,3108	0,3575	2776
70	0,7838	27,4334	1,0313	17,0008	0,1237	960
80	0,9646	33,7594	1,0335	17,0380	-0,0942	-731
90	1,1425	39,9875	1,0000	16,4850	-0,2850	-2213
100	1,3119	45,9148	0,9361	15,4311	-0,4415	-3428
110	1,4679	51,3748	0,8481	13,9809	-0,5603	-4351
120	1,6069	56,2406	0,7426	12,2420	-0,6425	-4989
130	1,7264	60,4244	0,6257	10,3148	-0,6923	-5375
140	1,8249	63,8723	0,5025	8,2829	-0,7166	-5564
150	1,9017	66,5578	0,3766	6,2081	-0,7235	-5618
160	1,9564	68,4727	0,2504	4,1282	-0,7214	-5601
170	1,9891	69,6187	0,1249	2,0591	-0,7170	-5567
180	2,0000	70,0000	0,0000	0,0000	-0,7150	-5552
190	1,9891	69,6187	-0,1249	-2,0591	-0,7170	-5567
200	1,9564	68,4727	-0,2504	-4,1282	-0,7214	-5601
210	1,9017	66,5578	-0,3766	-6,2081	-0,7235	-5618
220	1,8249	63,8723	-0,5025	-8,2829	-0,7166	-5564
230	1,7264	60,4244	-0,6257	-10,3148	-0,6923	-5375
240	1,6069	56,2406	-0,7426	-12,2420	-0,6425	-4989
250	1,4679	51,3748	-0,8481	-13,9809	-0,5603	-4351
260	1,3119	45,9148	-0,9361	-15,4311	-0,4415	-3428
270	1,1425	39,9875	-1,0000	-16,4850	-0,2850	-2213
280	0,9646	33,7594	-1,0335	-17,0380	-0,0942	-731
290	0,7838	27,4334	-1,0313	-17,0008	0,1237	960
300	0,6069	21,2406	-0,9894	-16,3108	0,3575	2776
310	0,4408	15,4292	-0,9064	-14,9417	0,5933	4607
320	0,2928	10,2492	-0,7831	-12,9098	0,8155	6332
330	0,1696	5,9360	-0,6234	-10,2769	1,0085	7831
340	0,0770	2,6942	-0,4336	-7,1482	1,1580	8991
350	0,0195	0,6821	-0,2224	-3,6660	1,2526	9726
360	0,0000	0,0000	0,0000	0,0000	1,2850	9977

 

По данным табл.4.1. строим графики зависимости перемещения, скорости и ускорения поршня от угла поворота коленчатого вала (см. рис.4.1., 4.2., 4.3.).

 

Динамический расчет двигателя

Силы давления газов

 

Используя метод Брикса производим развертывание индикаторной диаграммы по углу поворота коленчатого вала (рис.4.4.). Поправка Брикса: R*l/(2M_S)=35*0,285/(2*1)=4,98 мм,

где M_S=1 мм в мм - масштаб хода поршня на индикаторной диаграмме (масштаб изменен для удобства).

Масштабы развернутой диаграммы: давлений и удельных сил M_P =0,04 МПа в мм; угла поворота кривошипа М_j=2° в мм, или М_j’=4*p/ОВ=4*3,14/360=0,0349 рад в мм, где ОВ- длина развернутой индикаторной диаграммы в мм.

По развернутой индикаторной диаграмме через каждые 30° угла поворота кривошипа (на участках резкого изменения давления интервал сокращается до 10°) определяем значение D p_Г и заносим в гр.2 сводной табл.4.2. динамического расчета.