Расчет рабочего процесса по Гриневецкому – Мазингу и построение индикаторной диаграммы в P-V и P-Y координатах

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 Следующая ⇒

Действительным рабочим циклом ДВС, называется комплекс периодически повторяющихся в нем процессов, осуществляемых с целью превращения теплоты сгорающего топлива в механическую работу. Это сложный физико-химический процесс, рассчитать который аналитически до сих пор не представляется возможным.

Поэтому расчетные методы, как правило, базируются на более или менее упрощенных моделях одной из которой является расчетный цикл по одной из которой является расчетный цикл по Гриневецкому – Мазингу.

Исходные данные для построения диаграммы в координатах P-V и P-Y получены по результатам расчета на ЭВМ.

Исходные данные
Мощность, кВт
Частота вращения, мин^-1
Отношение S/d	1,25
Давление наддува, МПа	0,166

Процесс наполнения и сжатия
Коэффициент остаточных газов	0,018
Снижение температуры воздуха, К
Давление конца наполнения, МПа	0,183
Температура конца наполнения, К
Коэффициент наполнения	1,019
Степень сжатия
Показатель политропы сжатия	1,393
Давление конца сжатия, МПа	5,829
Температура конца сжатия, К

Процесс сгорания и расширения
Коэффициент избытка воздуха	1,9
Степень повышения давления	1,67
Коэффициент использования тепла в т.Z	0,85
Коэффициент использования тепла в т.В	0,9
Температура конца сгорания, К
Максимальное давление цикла, МПа	9,735
Степень предварительного расширения	1,359
Степень последующего расширения	8,83
Показатель политропы расширения	1,228
Давление конца расширения, МПа	0,671
Температура конца расширения, К

Показатели рабочего процесса
Среднее индикаторное давление, МПа	1,465
Механический КПД	0,8871
Среднее эффективное давление, МПа	1,2996
Индикаторный удельный расход топлива кг/(кВт ч)	0,1816
Эффективный удельный расход топлива кг/(кВт ч)	0,2047
Индикаторный КПД	0,47
Эффективный КПД	0,44
Диаметр цилиндра	0,36
Ход поршня	0,45
Расчетная мощность, кВт	654,82
Отклонение от заданной мощности	0,74

Индикаторная диаграмма

VT,mm	Pc, MPa	Pj, MPa	Pn, MPa
	0,166	-0,5082291
	0,166	-0,4807572	-0,02040904
	0,166	-0,4029346	-0,02985092
	0,166	-0,2874981	-0,0218217
	0,166	-0,1524692	0,003000666
	0,166	-0,01720424	0,03702721
	0,166	0,1016452	0,0691057
	0,166	0,1932589	0,08940015
	0,166	0,2541142	0,09316733
	0,166	0,2874976	0,08145077
	0,166	0,3012885	0,05887309
	0,166	0,3047014	0,03052092
	0,166	0,3049375	3,83E-07
	0,168793	0,3047015	-0,03070128
	0,1776675	0,3012887	-0,0603424
	0,1942685	0,2874982	-0,08652747
	0,2219639	0,2541153	-0,1055781
	0,2671981	0,1932606	-0,1145831
	0,3426076	0,1016476	-0,1147062
	0,4745473	-0,01720149	-0,1138088
	0,7225631	-0,1524664	-0,1264286
	1,232113	-0,2874956	-0,1696591
	2,359763	-0,4029327	-0,2465394
	4,635878	-0,4807563	-0,2694253
	12,1	-0,5082291	-1,33E-05
	11,86923	-0,4807582	0,7384229
	6,54594	-0,4029362	0,7739394
	3,691931	-0,2875001	0,6114508
	2,306694	-0,1524713	0,4777328
	1,592456	-0,01720604	0,391994
	1,195029	0,1016438	0,3347994
	0,9599082	0,1932579	0,2869611
	0,8151542	0,2541136	0,2371284
	0,7248195	0,2874973	0,1818186
	0,6699464	0,3012884	0,1223655
	0,640365	0,3047014	0,06128034
	0,631	0,3049375	1,78E-06
	0,631	0,3047015	-0,06066963
	0,631	0,3012888	-0,1174556
	0,631	0,2874986	-0,1649656
	0,631	0,2541163	-0,1962879
	0,631	0,1932624	-0,2051137
	0,631	0,1016502	-0,1891695
	0,631	-0,01719804	-0,1527426
	0,631	-0,1524625	-0,1061243
	0,631	-0,2874917	-0,06169669
	0,631	-0,4029295	-0,02873483
	0,631	-0,4807544	-0,00974251
	0,631	-0,5082291	-4,28E-07

Рис. 1 Индикаторная диаграмма

Силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме

Fi, гр	Pc, MPa	Pj, MPa	Psum, MPa
	0,166	-0,50823	-0,34223
	0,166	-0,48076	-0,31476
	0,166	-0,40293	-0,23693
	0,166	-0,2875	-0,1215
	0,166	-0,15247	0,013531
	0,166	-0,0172	0,148796
	0,166	0,101645	0,267645
	0,166	0,193259	0,359259
	0,166	0,254114	0,420114
	0,166	0,287498	0,453498
	0,166	0,301289	0,467289
	0,166	0,304701	0,470702
	0,166	0,304938	0,470938
	0,168793	0,304702	0,473495
	0,177668	0,301289	0,478956
	0,194269	0,287498	0,481767
	0,221964	0,254115	0,476079
	0,267198	0,193261	0,460459
	0,342608	0,101648	0,444255
	0,474547	-0,0172	0,457346
	0,722563	-0,15247	0,570097
	1,232113	-0,2875	0,944618
	2,359763	-0,40293	1,95683
	4,635878	-0,48076	4,155122
	12,1	-0,50823	11,59177
	11,86923	-0,48076	11,38847
	6,54594	-0,40294	6,143004
	3,691931	-0,2875	3,404431
	2,306694	-0,15247	2,154223
	1,592456	-0,01721	1,57525
	1,195029	0,101644	1,296673
	0,959908	0,193258	1,153166
	0,815154	0,254114	1,069268
	0,72482	0,287497	1,012317
	0,669946	0,301288	0,971235
	0,640365	0,304701	0,945067
	0,631	0,304938	0,935938
	0,631	0,304702	0,935702
	0,631	0,301289	0,932289
	0,631	0,287499	0,918499
	0,631	0,254116	0,885116
	0,631	0,193262	0,824262
	0,631	0,10165	0,73265
	0,631	-0,0172	0,613802
	0,631	-0,15246	0,478538
	0,631	-0,28749	0,343508
	0,631	-0,40293	0,228071
	0,631	-0,48075	0,150246
	0,631	-0,50823	0,122771

Рис.2 Силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме

Диаграмма тангенциальных, радиальных и нормальных давлений

Fi, гр	Pc, MPa	Pj, MPa	Psum, MPa
		-0,34223	-0,34223
	-0,10118	-0,29875	-0,31542
	-0,14432	-0,19027	-0,23881
	-0,10134	-0,07048	-0,12344
	0,013218	0,004167	0,013859
	0,153309	0,002746	0,153334
	0,267645	-0,06911	0,276423
	0,323879	-0,17934	0,370215
	0,317247	-0,29074	0,430321
	0,263078	-0,37827	0,460754
	0,18266	-0,43412	0,470983
	0,092347	-0,46256	0,47169
	1,15E-06	-0,47094	0,470938
	-0,09289	-0,46531	0,474489
	-0,18722	-0,44496	0,482742
	-0,27947	-0,40185	0,489475
	-0,35951	-0,32947	0,487646
	-0,41511	-0,22986	0,474501
	-0,44425	-0,11471	0,458825
	-0,47122	0,008437	0,471294
	-0,55693	0,175556	0,583947
	-0,78792	0,547975	0,959733
	-1,19193	1,57139	1,9723
	-1,33569	3,943801	4,163847
	-6,66E-05	11,59177	11,59177
	3,660765	10,80932	11,41238
	3,74173	4,933046	6,191566
	2,839648	1,974949	3,458905
	2,104475	0,663393	2,20656
	1,62303	0,029075	1,62329
	1,296674	-0,33479	1,339198
	1,039605	-0,57564	1,188334
	0,807453	-0,73999	1,095246
	0,587256	-0,84438	1,028515
	0,379652	-0,90229	0,978913
	0,185416	-0,92872	0,947051
	5,34E-06	-0,93594	0,935938
	-0,18357	-0,91952	0,937666
	-0,36442	-0,86612	0,939659
	-0,53282	-0,76613	0,933195
	-0,66838	-0,61255	0,90662
	-0,74308	-0,41147	0,8494
	-0,73265	-0,18918	0,756678
	-0,63242	0,011318	0,632521
	-0,46749	0,147357	0,490164
	-0,28653	0,199267	0,349005
	-0,13892	0,183146	0,229874
	-0,0483	0,142604	0,150561
	-2,14E-06	0,122771	0,122771

Рис.3 Диаграмма тангенциальных, радиальных и нормальных давлений

Суммарные тангенциальные усилия

Fi, gr	Т сумм, MPa
	-1,81E-06
	1,078385
	0,733708
	0,150359
	-0,17558
	-0,24863
	-0,17661
	-0,07904
	-0,07962
	-0,30236
	-0,79226
	-1,10924
	-3,97E-05

Рис.4 Суммарные тангенциальные усилия

Расчет сил в диапазоне 360...450 гр.пкв

Угол пкв	Силы инерц	Норм.ус.	Танг.ус.	Рад.ус.	По шатуну
Fi, гр	Pt, MPa	Pn, MPa	Tu, MPa	Ru, MPa	Ph, MPa
	-0,50823	-1,47E-05	-7,35E-05	11,59177	11,59177
	-0,50514	0,252685	1,262224	11,52872	11,59762
	-0,49592	0,504217	2,511526	11,34024	11,61503
	-0,48076	0,738422	3,660762	10,80933	11,4124
	-0,45993	0,804905	3,964195	8,538292	9,413674
	-0,43383	0,807797	3,945219	6,549231	7,645729
	-0,40294	0,77394	3,741732	4,933053	6,191573
	-0,36782	0,722821	3,453509	3,671967	5,04084
	-0,32911	0,666457	3,141721	2,707368	4,147319
	-0,2875	0,611451	2,839649	1,974952	3,458908
	-0,2437	0,561016	2,563145	1,418399	2,929431
	-0,19844	0,516394	2,317991	0,992691	2,52161
	-0,15247	0,477733	2,104476	0,663394	2,206561
	-0,1065	0,444607	1,920077	0,404789	1,962281
	-0,0612	0,416303	1,760995	0,197939	1,772085
	-0,01721	0,391994	1,623031	0,029076	1,623291
	0,024911	0,370834	1,502071	-0,11169	1,506218
	0,064663	0,352013	1,394368	-0,23136	1,413432

Рис.5 Расчет сил в диапазоне 360...450 гр.пкв

Расчет на прочность деталей и узлов двигателя

Расчет анкерных связей

Анкерные связи, соединяющие в одну общую систему отдельные части остова, нагружаются силами от давления газов и предварительной затяжки. Усилие затяга должно быть таким, чтобы во время работы сохранялось надежное соединение всех деталей остова. Анкерные связи изготовляются из легированной стали 35ХМ ГОСТ 4543-71.

Т – сила предварительного затягивания, МПа

Рн - сила дополнительного нагружения при работе двигателя, МПа

DLсв – удлинение связи от силы Т

DLбл – деформация деталей остова от силы Т

DLр – дополнительное удлинение связи при работе от силы Рн.

Для нормальной работы двигателя должно выполняться условие DLр<DLбл и полная сила, нагружающая натуго анкерную связь будет равна:

Q=T+Рн=0,1034+0,0397=0,143 МПа

МПа