Процесс расширения и выпуска

ПРОЦЕСС СЖАТИЯ

 

Средний показатель адиабаты сжатия k ₁ (при ε = 8,2, а также рассчитанных значениях Т_а) определяется по номограмме (рис. 1.2), а средний показатель политропы сжатия n ₁ принимается несколько меньше k ₁. При выборе n ₁ учитывается, что с уменьшением частоты вращения теплоотдача от газов в стенки цилиндра увеличивается, а n ₁ уменьшается по сравнению с k ₁ более значительно:

 

• для карбюраторного двигателя при n _N = 4500 мин^-1, T _a = 336 К и ε = 8,2 показатель адиабаты сжатия определён по номограмме k ₁ = 1,3795;

Давление в конце сжатия для карбюраторного двигателя:

при n _N = 4500 мин^-1

 

0,085 ∙ 8,2^1,3790 = 1,54728 МПа;

 

при n_N = 3200 мин^-1

 

 0,0924 ∙ 8,2^1,3770 = 1,67492 МПа;

 

при n_N = 1000 мин^-1

 0,09926 ∙ 8,2^1,3760 = 1,79549 МПа,

 

где n ₁ принят несколько меньше k ₁.

 

Рис. 1.2. Номограмма для определения показателя адиабаты сжатия k ₁

 

 

Температура в конце сжатия для карбюраторного двигателя:

при n _N = 4500 мин^-1

 

336 ∙ 8,2^{1,3790 – 1} = 745,89 K;

 

при n_N = 3200 мин^-1

 

 339 ∙ 8,2^{1,3770 – 1} = 749,39 K;

 

при n_N = 1000 мин^-1

 

 342 ∙ 8,2^{1,3760 – 1} = 754,43 K.

 

Средняя мольная теплоёмкость в конце сжатия:

а) свежей смеси (воздуха) для карбюраторного двигателя

 

20,6 + 2,638 ∙ 10^-3 ∙ t_c,

 

где t _c = T _c − 273 °С; тогда

при n _N = 4500 мин^-1

 

 20,6 + 2,638 ∙ 10^-3 ∙ 473 = 21,847774 кДж/(кмоль·град);

 

при n_N = 3200 мин^-1

 

 20,6 + 2,638 ∙ 10^-3 ∙ 476 = 21,855688 кДж/(кмоль·град);

 

при n_N = 1000 мин^-1

 

 20,6 + 2,638 ∙ 10^-3 ∙ 481 = 21,868878 кДж/(кмоль·град);

 

б) остаточных газов  – определяется методом интерполяции по табл. 1.2

• для карбюраторного двигателя:

при n _N = 4500 мин^-1,  = 0,96 и t _c = 482 °С

 

( 23,586 + (23,712 – 23,586) ∙  = 23,61,

 

где 23,586 и 23,712 – значения теплоёмкости продуктов сгорания при 400 °С соответственно при α = 0,95 и α = 1,00, взятые по табл. 1.2; 24,014 и 24,150 – значения теплоёмкости продуктов сгорания при 500 °С соответственно при α = 0,95 и α = 1,00, взятые по табл. 1.2.

Теплоёмкость продуктов сгорания при t _c = 481 °С и α = 0,93:

при n _N = 4500 мин^-1

 

 23,867 (24,014 − 23,867)  = 24,00371 кДж/(кмоль·град);

 

при n_N = 3200 мин^-1

 

 23,867 (24,014 −  23,867)  = 23,87141 кДж/(кмоль·град);

 

 

при n_N = 1000 мин^-1

 

 23,867 (24,014 − 23,867)  = 24,05075 кДж/(кмоль·град);

 

в) рабочей смеси

 

 

 

• для карбюраторного двигателя:

при n _N = 4500 мин^-1

 

 = 21,9329 кДж/(кмоль·град);

 

при n_N = 3200 мин^-1

 

 =  = 21,935526 кДж/(кмоль·град);

 

при n_N = 1000 мин^-1

 

 =  = 21,97054 кДж/(кмоль·град);

 

Параметры		Процесс сжатия
n	1000	3200	4500
k 1	1,3795	1,3780	1,3772
n 1	1,3790	1,3770	1,3760
p c	1,54728	1,67492	1,79549
T c	746	749	754
t c	473	476	481
	21,868878	21,855688	21,847774
	24,05075	23,87141	24,00371
	21,97054	21,935526	21,9329

 

ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ

Коэффициент молекулярного изменения горючей μ₀ = M ₂ / M ₁ и рабочей смеси

μ = (μ₀ + γ _r) /(1+ γ _r):

• для карбюраторного двигателя:

при n _N = 4500 мин^-1

 

μ₀ = 0,52385 / 0,48858 = 1,0722 и

μ = (1,072 + 0,041) /(1+ 0,041) = 1,069;

 

при n_N = 3200 мин^-1

μ₀ = 0,52385 / 0,48858 = 1,0722 и

μ = (1,072 + 0,0410813) /(1+ 0,0410813) = 1,0693;

 

при n_N = 1000 мин^-1

 

μ₀ = 0,4952 / 0,4525 = 1,0944 и

μ = (1,0944 + 0,048813) /(1+ 0,048813) = 1,0900.

 

Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания, и теплота сгорания рабочей смеси:

 

Δ H _u = 119950(1− α) L ₀ и

 

 

● для карбюраторного двигателя:

при n _N = 4500 мин^-1

 

Δ H_u =119 950 (1− 0,93) ⋅ 0,516 = 4332,594 кДж/кг,

 

кДж/кмоль раб. см.;

 

при n_N = 3200 мин^-1

 

Δ H_u = 119 950(1− 0,93) ⋅0,516 = 4332,594 кДж/кг,

 

 кДж/кмоль раб. см.;

 

при n_N = 1000 мин^-1

 

Δ H_u = 119 950(1− 0,86) ⋅0,516 = 8665 кДж/кг,

 

 кДж/кмоль раб. см.

 

Средняя мольная теплоёмкость продуктов сгорания определяется по эмпирическим формулам, приведённым в табл. 1.3 для интервала температур 1501…2800 °С:

при n _N = 4500 мин^-1

 

 

 

• для карбюраторного двигателя:

 

 (1/ 0,536) [0,0655 (39,123 0,003349  ) +

+ 0,0057 (22,49 0,00143  ) + 0,0696(26,67 00,4438 ) +

+ 0,0029(19,678 0,001758 ) 0,3923(21,951 0,001457 )] =

= 24,656 + 0,002077 t _z, кДж/(кмоль·град).

 

Коэффициент использования теплоты ξ _z. При проведении расчётов двигателя ξ _z выбирается по опытным данным в зависимости от конструктивных особенностей двигателя. На рисунке 1.1 приведена достаточно реальная зависимость ξ _z от скоростного режима двигателя, исходя из чего величина коэффициента использования теплоты для карбюраторного двигателя ξ _z = 0,93 при n _N = 4500 мин^-1. Поэтому же рисунку определяем значения ξ _z для всех расчётных режимов.

Температура в конце видимого процесса сгорания

 

 t _c =  t_z

• для карбюраторного двигателя:

при n _N = 4500 мин^-1

 

0,93⋅77794 + 22,01866⋅ 473 = 1,069⋅ (24,656 + 0,002077 t _z) t _z

 

или

 

0,002203 + 26,357  – 82763 = 0,

 

откуда

 

°С,

 

 

при n_N = 3200 мин^-1

 

0,93⋅ 77847 + 22,00373⋅ 476 = 1,0693⋅ (24,656 + 0,002077 t _z) t _z

или

 

0,002221  + 26,365  – 82871 = 0,

 

откуда

 

°С,

 

 

при n_N = 1000 мин^-1

 

0,83⋅ 74307 + 22,08114 ⋅ 481 = 1,09 ⋅ (24,298 + 0,00233 t_z) t_z

 

или

 

0,0025397  + 26,48482  – 72296 = 0,

 

откуда

 

°С,

 

 

Максимальное давление сгорания теоретическое:

• для карбюраторного двигателя:

при n _N = 4500 мин^-1

 1,54728 ∙ 1,069 ∙ 2856 / 746 = 6,33237 МПа;

при n_N = 3200 мин^-1

 1,67492 ∙ 1,0693 ∙ 2855 / 749 = 6,82881 МПа;

при n_N = 1000 мин^-1

 1,79549 ∙ 1,09 ∙ 2604 / 754 = 6,75895 МПа.

Максимальное давление сгорания действительное:

• для карбюраторного двигателя:

при n _N = 4500 мин^-1

 

 0,85 ∙ 6,33237 = 5,3825 МПа;

при n_N = 3200 мин^-1

 0,85 ∙ 6,82881 = 5,8045 МПа;

при n_N = 1000 мин^-1

 0,85 ∙ 6,75895 = 5,7451 МПа.

Степень повышения давления:

• для карбюраторного двигателя:

при n _N = 4500 мин^-1

 

при n_N = 3200 мин^-1

при n_N = 1000 мин^-1

 

Параметры	Процесс сгорания
n	1000	3200	4500
0	1,0944	1,0722	1,0722
μ	1,09	1,0693	1,069
Δ Н u	8665	4333	4333
Н раб. см.	74307	77847	77794
	0,002203 tz + 26,357	0,002221 tz + 26,365	0,0025397 tz + 26,48482
z	0,83	0,93	0,93
t z, °С	2331	2582	2583
Tz, K	2604	2855	2856
pz	6,75895	6,82881	6,33237
	5,7451	5,8045	5,3825
λ	3,7644	4,0771	4,0926

 

Таблица 1.4

№ точек	ОХ, мм		Политропа сжатия			Политропа расширеня
				мм	МПа		мм	МПа
1	10,2	8,71	19,65	33,41	1,67 (точ- ка с)	14,80	136,46	6,82 (точ- ка z)
2	11	8,08	17,73	30,14	1,51	13,48	124,29	6,21
3	12,5	7,11	14,87	25,28	1,26	11,50	106,03	5,30
4	17,4	5,11	9,44	16,05	0,80	7,62	70,26	3,51
5	22,4	3,97	6,67	11,34	0,58	5,56	51,26	2,56
6	29,5	3,01	4,56	7,75	0,39	3,94	36,33	1,82
7	44,3	2,01	2,61	4,44	0,22	2,38	21,94	1,10
8	58,8	1,51	1,76	2,99	0,15	1,67	15,40	0,77
9	86,76	1,02	1,03	1,75	0,09	1,03	9,50	0,48
					точ- ка a			точ- ка b

 

Выбор величины λ производится при проведении динамического расчёта, а при построении индикаторной диаграммы предварительно принимается λ = 0,285.

Расчёты ординат точек r', a', a", c', f и b' сведены в табл. 1.5.

Положение точки с ′′ определяется из выражения

 

 1,20 ∙ 1,79549 = 2,155 МПа;

 

 2,155/0,05 = 43,1 мм.

 

Действительное давление сгорания

 

 0,85 ∙ 6,33237 = 5,38 МПа;

 

 5,38/0,05 = 107,6 мм.

 

Таблица 1.5

Обозначение точек	Положение точек			Расстояние точек от в.м.т., (АХ), мм
r'	18° до в.м.т	18	0,0655	2,6
a'	25° после в.м.т.	25	0,1223	4,8
a'’	60° после в.м.т	120	0,6069	62,5
c'	35° до в.м.т.	35	0,2313	9,0
f	30° до в.м.т.	30	0,1697	6,6
b'	55° до в.м.т.	125	1,6667	65,0

 

Для упрощения расчётов можно принять, что максимальное давление сгорания достигается через – 10º после в.м.т.

Соединяя плавными кривыми точки rca ′ c ′ cc ′′ и далее с Z _d и кривой расширения b ′ c b ′′ и линией выпуска b ′′ r ′ r, получим скруглённую действительную индикаторную диаграмму ra ′ ac ′ fc ′′ Z _d b ′ b ′′ r.

 

 

1.9. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КАРБЮРАТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ

 

Общее количество теплоты, введённой в двигатели при номинальном скоростном режиме (все данные взяты из теплового расчёта):

• карбюраторный двигатель

при n _N = 4500 мин^-1

 

Дж/с;

 

Дж/с;

 

при n_N = 3200 мин^-1

 

Дж/с;

 

при n_N = 1000 мин^-1

 

 Дж/с.

 

Теплота, эквивалентная эффективной работе за 1 с:

• карбюраторный двигатель

при n _N = 4500 мин^-1

 

 Дж/с;

 

Дж/с;

 

при n_N = 3200 мин^-1

 

Дж/с;

 

при n_N = 1000 мин^-1

 

Дж/с.

 

Теплота, передаваемая охлаждающей среде:

• карбюраторный двигатель

при n _N = 4500 мин^-1

 

Q _в = 0,5 · 4 · 8,21^1+2∙0,65 · 4500^0,65 · (43 930 – 4333) / (0,93 · 43 930) = 58051 Дж/с;

 

при n_N = 3200 мин^-1

 

Q _в = 0,5 · 4 · 8,21^1+2∙0,65 · 3200^0,65 · (43 930 – 4333) / (0,93 · 43 930) = 46512 Дж/с;

 

при n_N = 1000 мин^-1

 

Q _в = 0,5 · 4 · 8,21^1+2∙0,65 · 1000^0,65 · (43 930 – 4333) / (0,93 · 43 930) = 21899 Дж/с.

 

Теплота, унесённая с отработавшими газами:

• карбюраторный двигатель

при n _N = 4500 мин^-1

Q _r = (18,03/3,6) · {0,52385 · [24,0037 + 8,315] · 1083 –

– 0,489 · [21,848 + 8,315] · 20} = 90352 Дж/с;

 

при n_N = 3200 мин^-1

 

Q _r = (12,54/3,6) · {0,52385 · [23,87 + 8,315] · 1056 –

– 0,489 · [21,856 + 8,315] · 20} = 60985 Дж/с;

 

при n_N = 1000 мин^-1

 

Q _r = (4,15/3,6) · {0,4952 · [24,051 + 8,315] · 966 –

– 0,453 · [21,869 + 8,315] · 20} = 17533 Дж/с.

 

Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива:

• карбюраторный двигатель

при n _N = 4500 мин^-1

 

Q _н.с = 4333 · 18,03/3,6 = 21701 Дж/с;

 

при n_N = 3200 мин^-1

 

Q _н.с = 4333 · 12,54/3,6 = 15093 Дж/с;

 

при n_N = 1000 мин^-1

 

Q _н.с = 8665 · 4,15/3,6 = 9989 Дж/с.

 

Неучтённые потери теплоты:

• карбюраторный двигатель

 

Дж/с;

 

 Дж/с;

 

Составляющие теплового баланса карбюраторного двигателя.

 

Составляющие теплового баланса	Частота вращения двигателя
	1000		3200		4500
	Q1, Дж/с	g1, %	Q1, Дж/с	g1, %	Q1, Дж/с	g1, %
Теплота, эквивалентная эффективной работе	15770		49370		59890
Теплота, передаваемая окружающей среде	21899		46512		58051
Теплота, унесенная с отработавшими газами	17533		60985		90352
Теплота, потеренная из-за химической неполноты сгорания топлива	9989		15093		21701
Неучтённые потери теплоты	-14549		-18937		-9978
Общее количество теплоты, введённой в двигатель с топливом	50642		153023		220016

 

Из таблицы видно, что основная часть теплоты топлива расходуется на эффективную работу, нагрев охлаждающей среды и потери с отработавшими газами.

 

 

1.10. КИНЕМАТИКА РАСЧЁТА КАРБЮРАТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ

    

Величины инерционных усилий, действующих в двигателе, зависят от размеров кривошипно-шатунного механизма и их соотношений.

Установлено, что с уменьшением λ = R / L _ш (за счёт увеличения L _ш) происходит снижение инерционных и нормальных сил, но при этом увеличивается высота двигателя и его масса. В связи с этим в автомобильных и тракторных двигателях принимают λ =

 = 0,23...0,30.

Для двигателей с малым диаметром отношение R / L _ш выбирают с таким расчётом, чтобы избежать задевания шатуна за нижнюю кромку цилиндра.

Минимальную длину шатуна и максимально допустимое значение λ без задевания шатуна за кромку цилиндра определяют следующим образом (рис. 1.5): на вертикальной оси цилиндра наносят центр коленчатого вала О, из которого радиусом R = S / 2 проводят окружность вращения центра шатунной шейки. Далее, пользуясь конструктивными размерами элементов коленчатого вала, из точки В (центр кривошипа, находящихся в н.м.т.) радиусом r ш. ш проводят окружность шатунной шейки, из центра О радиусом r ₁ – вторую окружность вращения крайней точки щеки или противовеса.

Выбор λ и длины L _ш шатуна. В целях уменьшения высоты двигателя без значительного увеличения инерционных и нормальных сил отношение радиуса кривошипа к длине шатуна предварительно было принято в тепловом расчёте λ = 0,285. При этих условиях L _ш = R /λ = 39/0,285 = 136,8 мм.

 

 

Рис. 1.5. Схема кривошипно-шатунного механизма

для определения минимальной длины шатуна

Построив кинематическую схему кривошипно-шатунного механизма (см. рис. 1.5), устанавливаем, что ранее принятые значения L _ш и λ обеспечивают движение шатуна без задевания за нижнюю кромку цилиндра. Следовательно, перерасчёта величин L _ш и λ не требуется.

  Перемещение поршня.

Определяем перемещение поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала двигателя

 

мм.

 

Расчёт   производится аналитически через каждые 10° угла поворота коленчатого вала.

 

Значения для  при различных  взяты из табл. 1.6 как средние между значениями при λ = 0,28 и 0,29 и занесены в гр. 2 расчётной табл. 1.9 (для сокращения объёма значения в таблице даны через 30^◦).

 

 

Рис. 1.6. Путь, скорость и ускорение поршня карбюраторного двигателя

 

Таблица 1.9

j, м/с² 7 +11126 +8725 +3093 −2466 −5559 −6260 −6186 −6260 −5559 −2466 +3093 +8725 +11126     6 +1,2860 +1,0085 +0,3575 −0,2850 −0,6425 −0,7235 −0,7150 −0,7235 −0,6425 −0,2850 +0,3575 +1,0085 +1,2860 , м/с 5 0,00 +11,45 +18,17 +18,37 +13,64 +6,92 0,00 −6,92 −13,64 −18,37 −18,17 −11,45 0,00   4 0,0000 +0,6234 +0,9894 +1,0000 +0,7426 +0,3766 0,0000 −0,3766 −0,7426 −1,0000 −0,9894 −0,6234 −0,0000 , мм 3 0,00 6,61 23,67 44,56 62,67 74,16 78,00 74,16 62,67 44,56 23,67 6,61 0,00 2 0,0000 +0,1697 +0,6069 +1,1425 +1,6069 +1,9017 +2,0000 +1,9017 +1,6069 +1,1425 +0,6069 +1,1697 +0,0000 ^◦ 1 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

 

   

 Угловая скорость вращения коленчатого вала

 

 = π n / 30 = 3,14 ⋅ 4500 / 30 = 471 рад/с.

 

Скорость поршня. Учитывая, что при перемещении поршня скорость его движения переменна и зависит только от изменения угла поворота кривошипа и отношения λ/2, тогда

 

м/с.

 

Значения для [sin  + (0,285/ 2)sin 2 ] взяты из табл. 1.7 и занесены в гр. 4, а рассчитанные значения   – в гр. 5 табл. 1.9.

Ускорение поршня рассчитывается по формуле

 

м/с².

 

Значения для (cos  + 0,285cos 2 ) взяты из табл. 1.8. и занесены в гр. 6, а расчётные j – в гр. 7 табл. 1.9.

По данным табл. 1.9. построены графики рис. 1.5 s _x в масштабе M _s = 2 мм в мм, v _n – в масштабе М _v = 1 м/с в мм, j – в масштабе M _j = 500 м/с2 в мм. Масштаб угла поворота коленчатого вала  = 3° в мм.

При j = 0 v _п = ± v _max, а на кривой s_x – эта точка перегиба.

 

 

1.11. РАСЧЁТ ДИНАМИКИ КАРБЮРАТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Силы давления газов. Индикаторную диаграмму (см. рис 1.4), полученную в тепловом расчёте, развертывают по углу поворота кривошипа (рис 1.7) по методу Брикса.

Поправка Брикса

R λ /(2 M _s) = 39 ⋅ 0,285 /(2 ⋅1) = 5,56 мм,

 

где М _s – масштаб хода поршня на индикаторной диаграмме.

Масштабы развернутой диаграммы: давлений и удельных сил M _p = 0,05 МПа в мм; полных сил M _p = M _p ∙ F _n = 0,05 · 0,004776 = 0,000239 МН в мм, или М _p = 239 H в мм, угла поворота кривошипа М _p = 3° в мм, или

 

 рад в мм,

 

где ОВ – длина развёрнутой индикаторной диаграммы, мм.

По развёрнутой диаграмме через каждые 10° угла поворота кривошипа определяют значения Dp _r и заносят в гр. 2 сводной табл. 1.10 динамического расчёта (в таблице значения даны через 30° и точка при φ = 370°).

 

Таблица 1.10

°	Δ р r, МПа	j, м/с2	р j, МПа	р, МПа	tgβ	р N, МПа		р s, МПа		р k, МПа		р T, МПа	Т, кН	М кр.цб, Н·м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
0	0,019	11126	-1,5716	-1,5526	0	0	1,0000	-1,5526	1,0000	-1,5526	0	0	0	0
30	-0,014	8725	-1,2324	-1,2464	0,1435	-0,1789	1,0105	-1,2595	0,7940	-0,9896	0,6245	-0,7784	-4,4252	-172,6
60	-0,014	3093	-0,4369	-0,4509	0,2525	-0,11399	1,0310	-0,4649	0,2810	-0,1267	0,9925	-0,4475	-2,5440	-99,2
90	-0,014	-2466	0,3483	0,3343	0,2945	0,0985	1,0425	0,3485	-0,2945	-0,0985	1,0000	0,3343	1,9005	74,1
120	-0,014	-5559	0,7852	0,7712	0,2525	0,1947	1,0310	0,7951	-0,7190	-0,5545	0,7395	0,5703	3,2422	126,4
150	-0,014	-6260	0,8842	0,8702	0,1435	0,1249	1,0105	0,8793	-0,9380	-0,8163	0,3755	0,3268	1,8579	72,5
180	-0,014	-6186	0,8738	0,8598	0	0	1,0000	0,8598	-1,0000	-0,8598	0	0	0	0
210	-0,014	-6260	0,8842	0,8702	0,1435	0,1249	1,0105	0,8793	-0,9380	-0,8163	-0,3755	-0,3268	-1,8579	-72,5
240	-0,014	-5559	0,7852	0,7712	0,2525	0,1947	1,0310	0,7951	-0,7190	-0,5545	-0,7395	-0,5703	-3,2422	-126,4
270	0,021	-2466	0,3483	0,3693	0,2945	0,1088	1,0425	0,3850	-0,2945	-0,1088	-1,0000	-0,3693	-2,0995	-81,9
300	0,149	3093	-0,4369	-0,2879	0,2525	-0,0727	1,0310	-0,2968	0,2810	-0,0809	-0,9925	0,2857	1,6242	63,3
330	0,718	8725	-1,2324	-0,5144	0,1435	-0,0738	1,0105	-0,5198	0,7940	-0,4084	-0,6245	0,3212	1,8260	71,2
360	1,928	11126	-1,5716	0,3564	0	0	1,0000	0,3564	1,0000	0,3564	0	0	0	0
370	5,412	10683	-1,5090	3,9030	0,05	0,1952	1,0010	3,9069	0,9760	3,8093	0,2220	0,8665	4,9261	192,1
390	3,425	8725	-1,2324	2,1926	0,1435	0,3146	1,0105	2,2156	0,7940	1,7409	0,6245	1,3693	7,7845	303,6
420	1,356	3093	-0,4369	0,9191	0,2525	0,2321	1,0310	0,9476	0,2810	0,2583	0,9925	0,9122	5,1859	202,3
450	0,723	-2466	0,3483	1,0713	0,2945	0,3155	1,0425	1,1168	-0,2945	-0,3155	1,0000	1,0713	6,0903	237,5
480	0,452	-5559	0,7852	1,2372	0,2525	0,3124	1,0310	1,2756	-0,7190	-0,8896	0,7395	0,9150	5,2018	202,9
510	0,282	-6260	0,8842	1,1662	0,1435	0,1674	1,0105	1,1784	-0,9380	-1,0939	0,3755	0,4379	2,4895	97,1
540	0,152	-6186	0,8738	1,0258	0	0	1,0000	1,0258	-1,0000	-1,0258	0	0	0	0
570	0,027	-6260	0,8842	0,9112	-0,1435	-0,1308	1,0105	0,9208	-0,9380	-0,8547	-0,3755	-0,4322	-2,4571	-95,8
600	0,019	-5559	0,7852	0,8042	-0,2525	-0,2031	1,0310	0,8291	-0,7190	-0,5782	-0,7395	-0,5947	-3,3809	-131,9
630	0,019	-2466	0,3483	0,3673	-0,2945	-0,1082	1,0425	0,3829	-0,2945	-0,1082	-1,0000	-0,3673	-2,0881	-81,4
660	0,019	3093	-0,4369	-0,4179	-0,2525	0,1055	1,0310	-0,4309	0,2810	-0,1174	-0,9925	0,4148	2,3581	91,9
690	0,019	8725	-1,2324	-1,2134	-0,1435	0,1741	1,0105	-1,2261	0,7940	-0,9634	-0,6245	0,7578	4,3081	168,02
720	0,019	11126	-1,5716	-1,5526	0	0	1,0000	-1,5526	1,0000	-1,5526	0	0	0	0

 

Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма.

 

Масса поршневой группы (для поршня из алюминиевого сплава принято

(т' _п = 100 кг/м²)

 

 100  0,004776 = 0,4776 кг.

 

Масса шатуна (для стального кованого шатуна принято т' _ш = 150 кг/м²)

 

 150 ∙ 0,004776 = 0,7164 кг.

 

Масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов (для литого чугунного вала принято m' _к = 140 кг/м²)

 

 140 ∙ 0,004776 = 0,66864 кг.

 

Масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца

 

 0,275 ∙ 0,7164 = 0,19701 кг.

 

Масса шатуна, сосредоточенная на оси кривошипа

 

 0,725 ∙ 0,7164 = 0,51939 кг.

 

Массы, совершающие возвратно-поступательное движение

 

 0,4776 + 0,19701 = 0,67461 кг.

Массы совершающие вращательные движение

 

 0,66864 + 0,51939 = 1,18803 кг.

 

Удельные и полные силы инерции. Из табл. 1.9. переносят значения j в гр. 3 табл. 1.10 и определяют значения удельной силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс (гр. 4):

 

МПа;

 

центробежная сила инерции вращающихся масс

 

 − 1,18803 ∙ 0,039 ∙ 471² ∙ 10^-3 = − 10,2786 кН;

 

центробежная сила инерции вращающихся масс шатуна

 

 − 0,51939 ∙ 0,039 ∙ 471² ∙ 10^-3 = − 4,4937 кН;

 

центробежная сила инерции вращающихся масс кривошипа

 

 − 0,66864 ∙ 0,039 ∙ 471² ∙ 10^-3 = − 5,7849 кН.

 

Удельные суммарные силы. Удельная сила (МПа), сосредоточенная на оси поршневого пальца (гр. 5, табл. 1.10):

 

 

Удельная нормальная сила (МПа) p _N = p tgβ. Значения tgβ определяют для λ = 0,285 по табл. 1.12 и заносят в гр. 6, а значения р _N – в гр. 7 (табл. 10).

Удельная сила (МПа), действующая вдоль шатуна (гр. 9):

P _s = p (1/cosβ).

 

Удельная сила (МПа), действующая по радиусу кривошипа (гр. 11):

p _к = p cos(φ + β) / cosβ.

 

Удельная (гр. 13) и полная (гр. 14) тангенциальные силы (МПа и кН):

p _T = p sin(φ + β) / cosβ и T = p _T F _п = p _T 0,005685 ⋅10³.

 

По данным табл. 1.10 строят графики изменения удельных сил p _j, p, p _s, p _N, p _к и p _T в зависимости от изменения угла поворота коленчатого вала φ рис. 1.7.

Среднее значение тангенциальной силы за цикл:

 

 Н.

 

Крутящие моменты. Крутящий момент одного цилиндра (гр. 15)

 

M _{кр. ц.} = TR = T ⋅0,039⋅10³ Н·м.

 

Период изменения крутящего момента четырёхтактного двигателя с равными интервалами между вспышками

 

θ = 720/ i = 720/ 4 = 180°.

 

Суммирование значений крутящих моментов всех четырёх цилиндров двигателя осуществляется табличным методом в масштабе М _м – 10 Н·м в мм.

Средний крутящий момент двигателя:

по данным теплового расчёта

 

 Н∙м

                                                                                                          

Таблица 1.11

	Цилиндры											, Н∙м
	первый		второй				третий		четвёртый
	кривошипа	, Н∙м		кривошипа		, Н∙м	кривошипа	, Н∙м	кривошипа		, Н∙м
0	0	0			180	0	360	0		540	0	0
30	30	-172,6			210	-72,5	390	303,6		570	-95,8	-37,3
60	60	-99,2			240	-126,4	420	202,3		600	-131,9	-155,2
90