Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
Топ:
Когда производится ограждение поезда, остановившегося на перегоне: Во всех случаях немедленно должно быть ограждено место препятствия для движения поездов на смежном пути двухпутного...
Методика измерений сопротивления растеканию тока анодного заземления: Анодный заземлитель (анод) – проводник, погруженный в электролитическую среду (грунт, раствор электролита) и подключенный к положительному...
Выпускная квалификационная работа: Основная часть ВКР, как правило, состоит из двух-трех глав, каждая из которых, в свою очередь...
Интересное:
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все...
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Дисциплины:
2017-11-15 | 797 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Частота вращения является лишь первичным критерием быстроходности двигателя. Определение быстроходности двигателя по средней скорости поршня также не всегда отвечает требованиям практики. С этой точки зрения более удовлетворительной является характеристика, называемая степенью быстроходности. Тихоходные (2,5 – 4,5 м/с); средней быстроходности (4,5 – 7,5 м/с); быстроходные (7,5 – 10,5 м/с). Удельный расход топлива характеризует экономичность работы двигателя и зависит от механических и тепловых потерь, качества смесеобразования и сгорания в цилиндре двигателя и других условий.
10. Определение основных размеров рабочего цилиндра, числа цилиндров и числа оборотов двигателя. Основы теплового расчета ДВС.
Основными конструктивными размерами ДВС, определяющими его габариты, массу, стоимость, срок службы и другие показатели, являются диаметр цилиндра и ход поршня. Рабочий объем цилиндра (м3) при заданной эффективной мощности равен:
Диаметр цилиндра определяется по формуле:,
Такой способ определения основных размеров двигателя базируется на обоснованном выборе величины отношения хода поршня к диаметру цилиндра, числа цилиндров и частоты вращения коленчатого вала двигателя. Чем больше число оборотов и больше диаметр цилиндра Существуют три подхода к тепловым расчётам поршневых ДВС.
1) При самом приближённом подходе, как это делается в термодинамике, реальный цикл введением ряда упрощающих предпосылок существенно идеализируют, заменяя, процессы газообмена в цилиндре изохорным процессом отвода тепла. Сложные процессы, протекающие при сгорании топлива, заменяют суммой двух простых: изохорным и изобарным процессами подвода теплоты. Процессы сжатия и расширения
|
предполагаются протекающими без теплообмена, т.е. адиабатически, потери теплоты в стенки цилиндра и поршня в процессе сгорания топлива тоже не учитываются, принимаются также еще ряд других упрощений. Термодинамический расчёт по такой модели позволяет определить теоретическую работу, совершаемую двигателем, количество подведённого за цикл тепла и термический КПД цикла, характеризующий его термодинамическую эффективность. При этом в расчёт включаются приведённые ранее основные безразмерные характеристики цикла. Ориентируясь на прототип или среднестатистические значения этих безразмерных характеристик, рассчитывают параметры всех характерных точек идеализированного цикла, работу за цикл и термический КПД цикла. При таких упрощениях величина термического КПД рассчитывается по формуле: η = 1- (λ ρk-1)/(ε k-1[(λ-1)+ kλ(ρ -1)]), где k – показатель адиабаты рабочего тела.
2) При более точных инженерных расчётах (второй подход) процессы газообмена (всасывание рабочего тела и выталкивание продуктов сгорания) рассчитываются с учётом реальных особенностей этих процессов и, в первую очередь, считая, что они проходят по закону политропы. Понятно также, что из-за гидравлических сопротивлений и дросселирования потока во всасывающем тракте не удаётся заполнить цилиндр свежим зарядом массой mт = Vhρ. Поэтому при расчётах вводится коэффициент наполнения цилиндра ην = mд / mт, и расчёт ведут по mд. Аналогично при организации газообмена не удаётся полностью удалить из цилиндра дымовые газы, и какая то часть их остаётся после выталкивания в камере сгорания. Отношение массы остаточных газов к массе свежего заряда, поступившего в цилиндр, называют коэффициентом остаточных газов ηγ = mог / mд. Чтобы учесть внешние и внутренние потери в процессах сжатия и расширения, их рассчитывают как некоторые политропные со средним за процесс показателем политропы ncж. Так, величину показателя политропы сжатия рекомендуется определять по эмпирической формуле в зависимости от частоты вращения коленчатого вала n в об/мин: nсж =1,41(100 / n).
|
3) Третий подход отличается тем, что с целью повышения точности результатов отдельные процессы и, главное – процесс сгорания, описываются дифференциальными уравнениями, отражающими законы сохранения массы, энергии и др. В частности, такой подход позволяет сформулировать дифференциальное уравнение, описывающее действительное изменение температуры газов в цилиндре по углу поворота коленчатого вала. Интегрирование проводится численным способом на ПК, что позволяет последовательно, в итеративном цикле, уточнять принятые в первоначальном варианте значения коэффициентов, повторяя расчёты до тех пор, пока предыдущие и последующие результаты приближений не будут достаточно точно повторяться и соответствовать тем интервалам, которые известны как среднестатистические для данного типа машин. В результате тепловых расчётов определяется среднее индикаторное давление по формуле и индикаторная мощность по формуле/ Приведённые выше формулы позволяют рассчитать и все другие технико-экономические характеристики двигателя.
11. Потери работоспособности в ДВС, понятие о внутреннем относительном КПД. Эффективный КПД двигателя. Среднее индикаторное и среднее эффективное давление.
Среднестатистические значения величин ε, λ и ρ наиболее удачных двигателей приводятся в литературе. Заметим, что при ρ = 1 получаем цикл карбюраторного двигателя (цикл Отто), а при λ = 1 – цикл Дизеля, который на сегодня в чистом виде практически не применяется.
Известно, что площадь цикла на p–V диаграмме определяет индикаторную (без учёта внешних потерь энергии)
работу Li за цикл: Li = Lрасш − Lсж, где Lрасш – работа продуктов сгорания в процессах расширения; Lсж – работа на сжатие рабочего тела в процессах сжатия. Если работу Li разделить на рабочий объём цилиндра, то получим среднее индикаторное давление: pi= Li/Vh== Lрасш – Lсж/Vh.
Заметим, что за один оборот коленвала совершается только половина цикла, поэтому и индикаторная работа за это время будет L′i = piVh / 2.
Конечно же индикаторная работа или мощность всегда меньше того количества энергии, которое получается при сжигании топлива. Все процессы в цилиндре сопровождаются теплопотерями в окружающую среду, а также интенсивным движением газа, и значит потерями, вызываемыми внутренним трением. Влияние внутренних потерь принято учитывать величиной внутреннего или индикаторного КПД ηi = Li/Q1.
|
Механический КПД, который в относительной форме характеризует величину механических потерь ηм = Nе/Ni=
мех /Li.
Произведение двух предыдущих КПД называют эффективным КПД: ηе =ηi ηм= Lе/ Q1= (Li/ Q1) ηм.
Значит эффективная мощность – это Nе = Niηм.
12. Кинематика и динамика кривошипно-шатунного механизма. Силы, действующие в поршневых ДВС, уравновешивание.
При проектировании ДВС обязательно проводятся кинематический и динамический анализ машины, результаты которого используются для выводов об уравновешенности машины, неравномерности вращения коленчатого вала и при расчётах на прочность и износоустойчивость отдельных деталей конструкции. Результаты такого анализа необходимы и для расчётов крутильных колебаний, возникающих в системе двигатель – потребитель энергии.
В расчётной схеме кривошипно-шатунного механизма (КШМ), выделяют следующие характеристики: длина шатуна L, радиус кривошипа R, текущий ход поршня Х, угловая скорость ω = πn / 30, угол поворота кривошипа α, угол наклона шатуна β. Анализ будем вести для установившегося режима движения, считая ω = const. При этом величина угла поворота коленвала определяется текущим временем τ: α = ωτ.
Текущий ход поршня найдётся как разность расстояний: X = (R + L) − (Lcosβ + Rcosα).
Отношение R/L является константой геометрического подобия КШМ, её принято обозначать через λк: λк = R/L.
У современных конструкций эта величина изменяется в сравнительно узких пределах: λк = 0,24…0,31.
Максимальная скорость достигается при α + β = 90° и тогда wmax= Rω λ к.
Рассмотрим и кинематику шатуна. Он совершает сложное плоскопараллельное движение: верхняя головка вместе с поршнем движется возвратно-поступательно, а нижняя совершает круговое движение вместе с шатунной шейкой коленвала. В результате стержень шатуна качается относительно оси цилиндра и его угловое перемещение определяется величиной угла β: β = arcsin(λ⋅sinα).
|
Если последовательно дифференцировать формулу по времени, то получим выражения для угловой скорости и углового ускорения шатуна: ωш=dβ/ dt= λк ω·cosλ/cosβ; ε ш=dωш / dt= ω· dωш / dα.
Проведём теперь динамический анализ. При работе двигателя на поршень действуют сила давления газов Fг и сила инерции поступательно движущихся масс Fj. Для динамического анализа важно знать, как силы изменяются по времени, а точнее – по α. С силами инерции всё понятно, поскольку известно ускорение. Чтобы также представить и силы давления, расчётную индикаторную диаграмму перестраивают в координаты р – α. Для этого последовательно задают значениями угла поворота αi = αi-1 + ∆α, (αi-1 = 0, ∆α = = 5…20°) и рассчитывают для каждого α значение X, находят объём газа при таком угле поворота Vα = X πD2/4 и для этого объёма Vα расчётами или по р–V диаграмме находят соответствующее давления рα. В итоге получаем развёрнутую по углу α диаграмму давления газов на поршень рг = f (α).
Сила давления Fг = ргπD2/4 действует на поршень и крышку цилиндра, жёстко связанную с остовом двигателя. От поршня через шатун и коленвал она передаётся на коренные подшипники коленвала и уравновешивается за счёт упругих деформаций остова или специальных анкерных связей. Эта сила не передаётся на опоры двигателя, она внутренне уравновешена.
|
|
Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!