Построение внешней скоростной характеристики дизеля

 

На основании теплового расчета, проведенного для режима номинальной мощности, получены необходимые величины параметров, необходимые для расчета и построения внешней скоростной характеристики.

 

Таблица 4

Частота вращения коленчатого вала n, об/мин		Параметры внешней скоростной характеристики
		Ne, кВт		ge, г/ (кВт*ч)	Мe, Н*м		GT, кг/ч
	2200		142.1	254		617.11	36.10

 

Удельный номинальный расход топлива:

 

g_ном = 1,2∙g_мин, г/кВт∙ч;

 

g_мин - минимальный удельный расход топлива, г/кВт∙ч;

 

g_ном = 1,2∙238 = 285,6 г/кВт∙ч;

 

Эффективная мощность для промежуточных значений:

 

N _ex = N _{e ном} ∙  ∙ , кВт;

N _{e ном} - номинальная эффективная мощность, кВт;

 - рассчитываемые обороты ДВС, мин^-1;

 - обороты ДВС при которых N_e = N_{e мах}, мин^-1;

Эффективный крутящий момент для промежуточных значений:

М _ех = 9554 ∙ , Н∙м;

 

Удельный расход топлива для промежуточных значений:

g_ех = g_ном ∙ , г/кВт∙ч;

 

Часовой расход топлива для промежуточных значений:

 

G _тх = g_ех ∙ N _ex ∙ 10^-3, кг/ч;

 

Коэффициент приспособляемости:

 

К =  -

 

приспособляемость ДВС к преодолению повышенных нагрузок.

 

nx, мин-1	nx/ne	(nx/ne) 2	Nex, кВт	Mex, Нм	gex, г/кВт·ч	Gex, кг/ч
400	0,2	0,0	25,6	611,1	371,6	9,5
450	0,2	0,0	29,3	621,0	364,1	10,6
500	0,2	0,1	33,0	630,3	356,8	11,8
550	0,3	0,1	36,8	639,0	349,9	12,9
600	0,3	0,1	40,6	647,1	343,2	13,9
650	0,3	0,1	44,5	654,6	336,8	15,0
700	0,3	0,1	48,5	661,5	330,7	16,0
750	0,3	0,1	52,4	667,8	325,0	17,0
800	0,4	0,1	56,4	673,4	319,5	18,0
850	0,4	0,1	60,4	678,5	314,3	19,0
900	0,4	0,2	64,3	683,0	309,4	19,9
950	0,4	0,2	68,3	686,8	304,8	20,8
1000	0,5	0,2	72,2	690,1	300,5	21,7
1050	0,5	0,2	76,1	692,7	296,5	22,6
1100	0,5	0,3	80,0	694,7	292,7	23,4
1150	0,5	0,3	83,8	696,2	289,3	24,2
1200	0,5	0,3	87,5	697,0	286,2	25,1
1250	0,6	0,3	91,2	697,2	283,4	25,8
1300	0,6	0,3	94,8	696,8	280,8	26,6
1350	0,6	0,4	98,3	695,8	278,6	27,4
1400	0,6	0,4	101,7	694,2	276,6	28,1
1450	0,7	0,4	105,0	692,0	275,0	28,9
1500	0,7	0,5	108,2	689,2	273,6	29,6
1550	0,7	0,5	111,3	685,8	272,6	30,3
1600	0,7	0,5	114,2	681,8	271,8	31,0
1650	0,8	0,6	116,9	677,1	271,3	31,7
1700	0,8	0,6	119,6	671,9	271,1	32,4
1750	0,8	0,6	122,0	666,1	271,3	33,1
1800	0,8	0,7	124,3	659,6	271,7	33,8
1850	0,8	0,7	126,4	652,6	272,4	34,4
1900	0,9	0,7	128,3	644,9	273,4	35,1
1950	0,9	0,8	129,9	636,7	274,7	35,7
2000	0,9	0,8	131,4	627,8	276,3	36,3
2050	0,9	0,9	132,7	618,3	278,2	36,9
2100	1,0	0,9	133,7	608,2	280,3	37,5
2150	1,0	1,0	134,5	597,6	282,8	38,0
2200	1,0	1,0	135,0	586,3	285,6	38,6
2250	1,0	1,0	135,3	574,4	288,7	39,0
2300	1,0	1,1	135,3	561,9	292,0	39,5
2350	1,1	1,1	135,0	548,8	295,7	39,9
2400	1,1	1,2	134,4	535,1	299,6	40,3
2450	1,1	1,2	133,5	520,7	303,9	40,6
2500	1,1	1,3	132,4	505,8	308,4	40,8

Расчет кинематики двигателя

 

3.1 Выбор l и длины L_Ш шатуна

 

Величина отношения радиуса кривошипа к длине шатуна предварительно была принята (по прототипу ЯМЗ-236) в тепловом расчете l = 0,264. При этих условиях

 

L_Ш = R/l = 60/0,264 = 227 мм.

 

Перемещение поршня

 

Расчет производится аналитически через каждые 30° угла поворота коленчатого вала.

Угловая скорость вращения коленчатого вала

 

w = p*n/30 = 3,14*2200/30 = 230,266 рад/с.

 

Скорость поршня

 

w*R/М = 230.266*0,06/0.4=34.54 мм

w*Rl/ (М*2) =230.266*0.06*0.264/ (0.4*2) =4.66мм

 

Ускорение поршня

 

w²R/М=230.266²*0.06/100=31.81мм

w²Rl/М=230.266²*0.06*0.264/100=8.589мм

j _м = w²R (1+l) =230.266²*0.06 (1+0.264) =4040.31 м/с²

j = - w²R (1+1/8l) =2331.55 м/с².

Расчетные данные сведены в таблицу.

0	0	0	0	0	1,264	4011,936
10	0,019172534	0,115035	0	3,019369	1,232887	3913,182
20	0,075748446	0,454491	3,019369	5,89078	1,141928	3624,481
30	0,166974596	1,001848	5,89078	8,477552	0,998025	3167,733
40	0,288494777	1,730969	8,477552	10,66439	0,811888	2576,931
50	0,43467317	2,608039	10,66439	12,36534	0,596944	1894,702
60	0,599	3,594	12,36534	13,5287	0,368	1168,032
70	0,77453879	4,647233	13,5287	14,13866	0,139784	443,6757
80	0,954371535	5,726229	14,13866	14,21337	-0,07443	-236,243
90	1,132	6,792	14,21337	13,8	-0,264	-837,936
100	1,301667891	7,810007	13,8	12,96732	-0,42173	-1338,56
110	1,458579077	8,751474	12,96732	11,79686	-0,54426	-1727,47
120	1,599	9,594	11,79686	10,3736	-0,632	-2005,97
130	1,720248389	10,32149	10,3736	8,777488	-0,68863	-2185,71
140	1,820583663	10,9235	8,777488	7,076543	-0,7202	-2285,92
150	1,899025404	11,39415	7,076543	5,322448	-0,73403	-2329,8
160	1,955133688	11,7308	5,322448	3,548976	-0,73746	-2340,69
170	1,98878804	11,93273	3,548976	1,773321	-0,73673	-2338,38
180	2	12	1,773321	1,24E-15	-0,736	-2336,06
190	1,98878804	11,93273	1,24E-15	-1,77332	-0,73673	-2338,38
200	1,955133688	11,7308	-1,77332	-3,54898	-0,73746	-2340,69
210	1,899025404	11,39415	-3,54898	-5,32245	-0,73403	-2329,8
220	1,820583663	10,9235	-5,32245	-7,07654	-0,7202	-2285,92
230	1,720248389	10,32149	-7,07654	-8,77749	-0,68863	-2185,71
240	1,599	9,594	-8,77749	-10,3736	-0,632	-2005,97
250	1,458579077	8,751474	-10,3736	-11,7969	-0,54426	-1727,47
260	1,301667891	7,810007	-11,7969	-12,9673	-0,42173	-1338,56
270	1,132	6,792	-12,9673	-13,8	-0,264	-837,936
280	0,954371535	5,726229	-13,8	-14,2134	-0,07443	-236,243
290	0,77453879	4,647233	-14,2134	-14,1387	0,139784	443,6757
300	0,599	3,594	-14,1387	-13,5287	0,368	1168,032
310	0,43467317	2,608039	-13,5287	-12,3653	0,596944	1894,702
320	0,288494777	1,730969	-12,3653	-10,6644	0,811888	2576,931
330	0,166974596	1,001848	-10,6644	-8,47755	0,998025	3167,733
340	0,075748446	0,454491	-8,47755	-5,89078	1,141928	3624,481
350	0,019172534	0,115035	-5,89078	-3,01937	1,232887	3913,182
360	0	0	0	-4,3E-15	1,264	4011,936

 

Диаграмма перемещения поршня.

 

Диаграмма скорости поршня.

 

Диаграмма ускорения поршня.

 

Динамический расчет

 

Исходные данные

 

Все данные приняты из предыдущих расчетов, а так же согласно прототипу двигателя [2].

конструктивная масса поршневой группы

конструктивная масса шатуна

конструктивная масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов

 

Расчет усилий в кривошипно-шатунном механизме

 

Силы давления газов

Индикаторную диаграмму, полученную в тепловом расчете, развертываем по углу поворота кривошипа по методу Брикса

Поправка Брикса

 

 

где М_{s -} масштаб хода поршня на индикаторной диаграмме.

Масштаб развернутой диаграммы

Давлений и удельных сил М_р=0,05МПа; полных сил М_р= М_р∙F_n=0,05∙13,9=0,695Н в мм, угла поворота кривошипа М_φ=3˚ в мм, или

 

 в мм.

 

где ОВ - длина развернутой индикаторной диаграммы, мм.

По развернутой диаграмме через каждые 30˚ угла поворота кривошипа определяем значения ΔР_Г и заносим в таблицу 6.