Построение и анализ индикаторной диаграммы

 

По результатам расчета цикла строим теоретическую индикаторную диаграмму в координатах p – V. Порядок ее построения следующий.

На оси абсцисс откладываем отрезок длиной 10 мм, изображающий в объем камеры сгорания V _с. Этот отрезок принимается за единицу. Дальше определяем и откладываем в принятом масштабе объем V_z (мм) в конце сгорания и полный объем V_a (мм):

V_z = ρ V _с; (2.31)

V_а = ε V _с, (2.32)

где V _с – длина отрезка, соответствующего V _с в мм.

 

V _z = 1,29∙10 = 12,9 мм.

V_а = 17∙10 = 170 мм.

Разность V_a – V _с = V_h является рабочим объемом цилиндра V_h.

Выбрав на оси ординат масштаб давлений (0,05 МПа/мм), откладываем точки: p ₀, p_а, p_с, p_z, p_b, p_r. Для дизельного двигателя давление p_z' = p_z:первое из них соответствует точке V_c на оси абсцисс, второе – точке V_z.

– для политропы сжатия; (2.33)

– для политропы расширения. (2.34)

Входящие в эти уравнения отношения объемов V_a/V_x и V_b/V_x, определим по отношению соответствующих отрезков на оси абсцисс.

На длине отрезка 120 мм для политропы сжатия:

МПа,

а для политропы расширения:

МПа.

 

Отображаем полученные значения давлений на индикаторной диаграмме для отрезка длиной 120 мм по оси абсцисс для политропы сжатия а для политропы расширения . Аналогично определим: на длине отрезка 80 мм для политропы сжатия МПа, а для политропы расширения МПа; на длине отрезка 40 мм для политропы сжатия МПа, а для политропы расширения МПа; на длине отрезка 20 мм для политропы сжатия МПа, а для политропы расширения МПа.

Индикаторная диаграмма изображается на листе формата А3 и приведена в приложении А к курсовой работе.

По построенной индикаторной диаграмме определим среднее теоретическое индикаторное давление р'_i (МПа):

р'_i = μ _pF / l. (2.35)

где F – площадь индикаторной диаграммы, мм². Определяется с помощью планиметра или другими средствами, F = 2772 мм² (при масштабе 1:1);

l – длина индикаторной диаграммы вмм. Длина индикаторной диаграммы равняется длине отрезка V_h; l =160 мм;

μ _p – принятый масштаб давлений в МПа/мм; μ _p = 0,05 МПа/мм.

МПа.

Действительное среднее индикаторное давление:

р_i = р'_i v, (2.36)

где v – коэффициент полноты индикаторной диаграммы. Для ориентировочных расчетов при выполнении курсовой работы можно принимать v = 0,92…0,97 [8]. Принимаем v = 0,95.

р_i = 0,87 · 0,95=0,83 МПа.

Определение размерных параметров двигателя, КПД и топливной экономичности

 

Определение основных размеров кривошипно-шатунного

Механизма двигателя

 

Определяем среднее давление механических потерь р _м (МПа) в двигателе:

р _м = А + В С _П, (2.37)

где А и В – эмпирические коэффициенты. Их значения для дизелей составляют соответственно 0,089 и 0,0118;

С _П – средняя скорость поршня, м/с.

Среднюю скорость поршня определяем из выражения:

, (2.38)

где S – ход поршня, мм. Значение хода поршня S выбираем по прототипу двигателя, ориентируясь на мощность и частоту вращения двигателя. В качестве прототипа принимаем двигатель Д-243 (приложение З) [1],

S = 125 мм;

n – частота вращения коленчатого вала двигателя, мин^-1; расчет выполняем для n = n _н = 1800 мин^-1.

м/с.

Тогда среднее давление механических потерь составит:

р _м = 0,089+0,0118·7,5 = 0,18 МПа.

Находим среднее эффективное давление по формуле:

р_е = р_i – p_м. (2.39)

р_е = 0,83–0,18 =0,65 МПа.

Определяем рабочий объем цилиндров (литраж) рассчитываемого двигателя в литрах:

(2.40)

где i – число цилиндров; согласно заданию i = 4;

τ – коэффициент тактности (для четырехтактных двигателей τ = 2).

л

Рабочий объем одного цилиндра (л):

. (2.41)

л

Находим отношение хода поршня к диаметру цилиндра S/D (у прототипа S/D =1,136) и определяем диаметр цилиндра (мм):

. (2.42)

мм

Диаметр цилиндра дизеля вммокругляется на 0 или 5. Принимаем D =125 мм.

По принятому отношению S/D уточняем ход поршня S (округляется аналогично) и радиус кривошипа R (мм). S = 1,136·125= 142» 140 мм.

R = 0,5 S. (2.43)

R = 0,5·140=70 мм.

Уточним V_h и V_л:

л

л