Что такое развернутая и развернутая индикаторные диаграммы

Рис. 24. Развернутая индикаторная диаграмма дизеля с наддувом

По этой диаграмме может быть получена (пересчетом) кривая изменения температуры газов в цилиндре в зависимости от угла поворота кривошипа. На так называемой свернутой индикаторной диаграмме (рис. 25) изменение давления дано в зависимости от положения поршня.

Рис. 25. Индикаторная диаграмма дизеля без наддува

Поэтому часть топлива сгорает не при постоянном объеме, а за время перемещения поршня на величину AS (рис. 26, б). В этот период постепенного (а не мгновенного!) сгорания топлива давление газов в цилиндре не повышается, а остается постоянным (изобарный процесс- слово «изобарный» происходит от isos и греческого baros, что означает вес, тяжесть ), так как при перемещении поршня одновременно увеличивается объем газов в цилиндре. На рис. 26, б (справа) выделена линия А—4, изображающая горение топлива при постоянном давлении. Рабочий цикл дизеля называется циклом со смешанным сгоранием (линия 3—А—4 на рис. 25), так как на линии 5—Б имеет место изохорическое сгорание, а на линии А—4 — изобарическое. Для большей наглядности отдельные участки индикаторной диаграммы четырехтактного дизеля без наддува представлены на рис. 27.

Рис. 27. Графическое изображение отдельных участков индикаторной диаграммы для дизеля без наддува и соответствующие положения поршня в цилиндре

Из всех процессов, с которыми мы познакомились, только во время одного процесса А—Б (см. рис. 25) совершается полезная работа. Остальные процессы являются вспомогательными, и на их выполнение затрачивается некоторая часть полезной работы, создаваемой в соседних цилиндрах.
Рассмотрим более подробно процесс, происходящий от точки 3 до точки 4. Как указывалось выше, в конце сжатия в цилиндр подается топливо, которое воспламеняется. Предположим, что сгорание внутри цилиндра дизеля происходит настолько быстро, что поршень почти не успевает переместиться (см. рис. 26, а), т. е. будем считать, что объем цилиндра, ограниченный поршнем, практически за это время не изменится. Это, как указывалось, означает, что процесс горения топлива осуществляется при постоянном объеме, т. е. работа по перемещению поршня не совершается (работа равна нулю). На что же в таком случае идет тепло, выделяющееся при сгорании? Оно идет на нагревание рабочего тела. А с повышением температуры рабочего тела возрастает давление в цилиндре, объем которого в данном случае не меняется. В действительной индикаторной диаграмме изохорный и изобарный процессы четко не разграничены, а наоборот, первый постепенно переходит во второй, т. е. процесс сгорания происходит сложнее. Свернутая индикаторная диаграмма двухтактного дизеля показана на рис. 28. Легко видеть, что в отличие от четырехтактного дизеля, здесь отсутствуют такты впуска воздуха и выпуска.

Рис. 28. Индикаторная диаграмма двухтактного двигателя

По мере развития тепловых двигателей и увеличения их быстроходности совершенствовались и индикаторные приборы. Простые по устройству механические индикаторы уступили место более сложным, которые позволяют не только получать индикаторные диаграммы отдельных процессов и судить о правильности их протекания, но даже наблюдать эти процессы непосредственно на экране (визуальные наблюдения).

Источник

Индикаторная диаграмма

Полезное

Смотреть что такое «Индикаторная диаграмма» в других словарях:

Индикаторная диаграмма — Индикаторная диаграмма для различных поршневых механизмов графическая зависимость давления в цилиндре от хода поршня (или в зависимости от объёма, занимаемого газом или жидкостью в цилиндре). Индикаторные диаграммы строятся при исследовании … Википедия

индикаторная диаграмма — Диаграмма зависимости давления в цилиндре поршневой машины от его переменного объема. [ГОСТ 28567 90] Тематики компрессор EN pressure volume diagram DE Indikatordiagramm … Справочник технического переводчика

ИНДИКАТОРНАЯ ДИАГРАММА — графическое изображение зависимости давления рабочего тела (пара, газа) в цилиндре поршневой машины (двигателя, насоса) от перемещения поршня. Представляет собой замкнутую кривую, площадь внутри которой пропорциональна работе, совершенной рабочим … Большой Энциклопедический словарь

индикаторная диаграмма — графическое изображение зависимости давления рабочего тела (пара, газа) в цилиндре поршневой машины (двигателя, насоса) от перемещения поршня. Представляет собой замкнутую кривую, площадь внутри которой пропорциональна работе, совершённой рабочим … Энциклопедический словарь

ИНДИКАТОРНАЯ ДИАГРАММА — графич. изображение изменения давления пара или газа в цилиндре поршневой машины в зависимости от перемещения поршня или угла поворота коленчатого пала (см. рис.). Площадь И. д. пропорциональна работе, соверш. рабочим телом внутри цилиндра за… … Большой энциклопедический политехнический словарь

ИНДИКАТОРНАЯ ДИАГРАММА — графич. изображение зависимости давления рабочего тела (пара, газа) в цилиндре поршневой машины (двигателя, насоса) от перемещения поршня. Представляет собой замкнутую кривую, площадь внутри к рой пропорциональна работе, совершённой рабочим телом … Естествознание. Энциклопедический словарь

Индикаторная диаграмма — 97. Индикаторная диаграмма D. Indikalorcliagramm Е. Pressure volume diagram Диаграмма зависимости давления в цилиндре поршневой машины от его переменного объема Источник: ГОСТ 28567 90: Компрессоры. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Индикаторная диаграмма — ► indicator diagram При эксплуатации скважин – графическое изображение зависимости между дебитом скважины и перепадом давления. Строится по данным исследования скважин на приток. По форме индикаторной кривой судят о законе, по которому происходит … Нефтегазовая микроэнциклопедия

индикаторная диаграмма — indikatorinė diagrama statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Grafikas, rodantis dujų slėgio stūmoklinės mašinos cilindre priklausomybę nuo stūmoklio padėties, t. y. nuo dujų užimamo tūrio. atitikmenys: angl. indicator diagram … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

индикаторная диаграмма — rodytuvo diagrama statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. indicator diagram vok. Indikatordiagramm, n rus. индикаторная диаграмма, f pranc. diagramme d’indicateur, m … Fizikos terminų žodynas

индикаторная диаграмма — indikatorinė diagrama statusas T sritis Energetika apibrėžtis Grafikas, rodantis dujų slėgio stūmoklinės mašinos cilindre priklausomybę nuo stūmoklio padėties, t. y. nuo dujų užimamo tūrio. Tikroji indikatorinė diagrama braižoma slėgio… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Источник

Индикаторная диаграмма

Лекция 4

ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ ЦИКЛЫ ДВС

1. Отличие действительных циклов четырехтактных двигателей от теоретических

1.1. Индикаторная диаграмма

2. Процессы газообмена

2.1. Влияние фаз газораспределения на процессы газообмена

2.2. Параметры процесса газообмена

2.3. Факторы, влияющие на процессы газообмена

2.4. Токсичность отработавших газов и пути предотвращения загрязнения окружающей среды

3.1. Параметры процесса сжатия

4. Процесс сгорания

4.1. Скорость сгорания

4.2. Химические реакции при сгорании

4.3. Процесс сгорания в карбюраторном двигателе

4.4. Факторы, влияющие на процесс сгорания в карбюраторном двигателе

4.6. Процесс сгорания топливной смеси в дизеле

4.7. Жесткая работа дизеля

5. Процесс расширения

5.1. Назначение и протекание процесса расширения

5.2. Параметры процесса расширения

Отличие действительных циклов четырехтактных двигателей от теоретических

Наибольший КПД можно теоретически получить только в результате использования термодинамического цикла, варианты которого были рассмотрены в предыдущей главе.

Важнейшие условия протекания термодинамических циклов:

· неизменность рабочего тела;

· отсутствие всяких тепловых и газодинамических потерь, кроме обязательного отвода теплоты холодильником.

В реальных поршневых ДВС механическая работа получается в результате протекания действительных циклов.

Действительным циклом двигателя называется совокупность периодически повторяющихся тепловых, химических и газодинамических процессов, в результате которых термохимическая энергия топлива преобразуется в механическую работу.

Действительные циклы имеют следующие принципиальные отличия от термодинамических циклов:

• действительные циклы являются разомкнутыми, и каждый из них осуществляется с использованием своей порции рабочего тела;

• вместо подвода теплоты в действительных циклах происходит процесс сгорания, который протекает с конечными скоростями;

• изменяется химический состав рабочего тела;

• теплоемкость рабочего тела, представляющего собой реальные газы изменяющегося химического состава, в действительных циклах постоянно меняется;

• идет постоянный теплообмен между рабочим телом и окружающими его деталями.

Все это приводит к дополнительным потерям теплоты, что в свою очередь ведет к снижению КПД действительных циклов.

Индикаторная диаграмма

Если термодинамические циклы изображают зависимость изменения абсолютного давления (р) от изменения удельного объема (υ), то действительные циклы изображаются как зависимости изменения давления (р) от изменения объема (V) (свернутая индикаторная диаграмма) или изменения давления от угла поворота коленчатого вала (φ), которая называется развернутой индикаторной диаграммой.

На рис. 1 и 2 показаны свернутая и развернутая индикаторные диаграммы четырехтактных двигателей.

Развернутая индикаторная диаграмма может быть получена экспе­риментально с помощью специального прибора — индикатора давления. Индикаторные диаграммы можно получить и расчетным путем на основе теплового расчета двигателя, но менее точные.

Рис. 1. Свернутая индикаторная диаграмма четырехтактного двигателя
с принудительным воспламенением

Рис. 2. Развернутая индикаторная диаграмма четырехтактного дизеля

Индикаторные диаграммы используются для изучения и анализа процессов, протекающих в цилиндре двигателя. Так, например, площадь свернутой индикаторной диаграммы, ограниченная линиями сжатия, сгорания и расширения, соответствует полезной или индикаторной работе L_iдействительного цикла. Величиной индикаторной работы характеризуется полезный эффект действительного цикла:

, (3.1)

где Q₁— количество подведенной в действительном цикле теплоты;

Q₂ — тепловые потери действительного цикла.

В действительном цикле Q₁ зависит от массы и теплоты сгорания топлива, вводимого в двигатель за цикл.

Степень использования подводимой теплоты (или экономичность действительного цикла) оценивают индикаторным КПД η_i, который представляет собой отношение теплоты, преобразованной в полезную работу L_i, к теплоте подведенного в двигатель топлива Q₁:

, (3.2)

С учетом формулы (1) формулу (2) индикаторного КПД можно записать так:

, (3.3)

Следовательно, теплоиспользование в действительном цикле зависит от величины тепловых потерь. В современных ДВС эти потери составляют 55 –70 %.

Основные составляющие тепловых потерь Q₂:

• потери теплоты с отработавшими газами в окружающую среду;

• потери теплоты через стенки цилиндра;

• неполнота сгорания топлива из-за местного недостатка кислорода в зонах горения;

• утечка рабочего тела из рабочей полости цилиндра из-за неплотности прилегающих деталей;

• преждевременный выпуск отработавших газов.

Для сравнения степени использования теплоты в действительных и термодинамических циклах используют относительный КПД

.

В автомобильных двигателях η_o от 0,65 до 0,8.

Действительный цикл четырехтактного двигателя совершается за два оборота коленчатого вала и состоит из следующих процессов:

• газообмена — впуск свежего заряда (см. рис. 1, кривая frak) и выпуск отработавших газов (кривая b’b»rd);

• сжатия (кривая аkс’с»);

• сгорания (кривая c’c»zz»);

• расширения (кривая z z»b’b»).

При впуске свежего заряда поршень движется, освобождая над собой объем, который заполняется смесью воздуха с топливом в карбюраторных двигателях и чистым воздухом в дизелях.

Начало впуска определяется открытием впускного клапана (точка f), конец впуска — его закрытием (точка k). Начало и конец выпуска соответствуют открытию и закрытию выпускного клапана соответственно в точках b’ и d.

Не заштрихованная зона b’bb» на индикаторной диаграмме соответствует потере индикаторной работы вследствие падения давления в результате открытия выпускного клапана до прихода поршня в НМТ (предварение выпуска).

Сжатие фактически осуществляется с момента закрытия впускного клапана (кривая k—с»). До закрытия впускного клапана (кривая а—k) давление в цилиндре остается ниже атмосферного (p₀).

В конце процесса сжатия топливо воспламеняется (точка с’) и быстро сгорает с резким нарастанием давления (точка z).

Так как воспламенение свежего заряда происходит не в ВМТ, и сгорание протекает при продолжающемся перемещении поршня, расчетные точки с и z не соответствуют реально протекающим процессам сжатия и сгорания. В результате площадь индикаторной диаграммы (заштрихованная зона), а значит и полезная работа цикла меньше термодинамической или расчетной.

Воспламенение свежего заряда в бензиновых и газовых двигателях осуществляется от электрического разряда между электродами искровой свечи.

В дизелях топливо воспламеняется за счет теплоты нагретого от сжатия воздуха.

Образовавшиеся в результате сгорания топлива газообразные продукты создают давление на поршень, вследствие чего совершается такт расширения или рабочий ход. При этом энергия теплового расширения газа преобразуется в механическую работу.

Источник

Энциклопедия по машиностроению XXLПОИСК

Форма – индикаторная диаграмма

Форма индикаторной диаграммы дает возможность судить о степени совершенства рабочего процесса насоса.

Форма индикаторной диаграммы отражает влияние клапанов на течение процессов всасывания и нагнетания, колебания давления в патрубках цилиндра, утечки газа и теплообмена между газом и стенками цилиндра.

Форма индикаторных диаграмм по скважинам, эксплуатирующим одновременно несколько пластов.

Форма индикаторных диаграмм жидкостной полости опытного образца компрессора на одном из этапов наладочных испытаний ( рис. 81), характеризовавшимся крайне малой производительностью машины, указывает на наличие в камере сжатия очень большого мертвого пространства. Оставшийся в нем газ при расширении парализует до 55 % рабочего объема, что приводит к весьма низкому значению объемного коэффициента. Характерным является отсутствие на диаграмме горизонтального участка, соответствующего процессу нагнетания. Следует отметить, что состояние газовых клапанов и ограничителя давления при этом испытании проверялось неоднократно и было вполне удовлетворительным.

На форму индикаторных диаграмм влияют различные факторы: неточности пластового и забойного давлений, наличие жидкости в стволе скважины, ошибки в определении коэффициента гидравлического сопротивления и др. В таких случаях используют приближенные методы обработки результатов исследования.

Может оказаться, что в диапазоне изменения режима работы скважины форма индикаторной диаграммы определяется факторами, разными по знаку, но одинаковыми по величине.

Кроме изменения коллекторских свойств пласта от изменения давления, на форму индикаторных диаграмм влияет также изменение плотности и вязкости жидкости. Снижение коллекторских свойств при падении давления в наибольшей степени проявляется в сцементированных породах и особенно в трещиноватых коллекторах.

8 Построение индикаторной диаграммы

Исходные данные к построению диаграммы:

Показатель политропы сжатия

Показатель политропы расширения

Давление в конце впуска

Давление в конце сжатия

Давление в конце расширения

Составляем таблицу ординат линий сжатия и расширения

Коэффициент доли рабочего объема

Теперь наносим на координатное поле все характерные точки, затем наносим по табличным данным точки линий сжатия и расширения. Соединяем точки плавными линиями в нужной последовательности. В результате получается индикаторная диаграмма.

2. Динамический расчет

3 Расчет шатуна на прочность

Шатун подвергается воздействию знакопеременных газовых и инерци-онных сил. Помимо напряжения сжатия в стержне шатуна возникают напря-жения изгиба и растяжения.

Для изготовления шатуна должны быть выбраны высококачественные материалы, обладающие высокой прочностью, относительным удлине-нием, сопротивлением удару, пределом усталости.

Необходимо также учитывать одно из основных требований к конст-рукции шатуна – получение минимальной массы при необходимой прочно-сти и надежности.

Шатун стальной, кованный, двутаврового сечения. В нижней головке шатуна выполнено отверстие, через которое масло разбрызгивается на по-верхность цилиндра.

Материал шатуна: Ст 45Г2 ГОСТ 4543-71

3.3.1 Расчет поршневой головки шатуна

Масса поршневой группы m_п=0,478кг

Масса шатунной группы m_ш=0,717кг

Частота вращения n=6270 об/мин

Площадь поршня F_п=0,0048м2

Диаметр верхней головки шатуна:

Радиальная толщина стенки головки

Для стали 45Г2 имеем:

Предел усталости при изгибе

Коэффициент приведения цикла при изгибе _у=0,25

Коэффициент приведения цикла при растяжении-сжатии _у=0,12

Рис.3.3 Расчетная схема шатунной группы

Максимальное напряжение пульсирующего цикла

Среднее напряжение и амплитуда напряжения

– эффективный коэффициент концентрации напряжений

_м=0,86 – масштабный коэффициент

_n=0,82-коэффициент поверхностной чувствительности (чистое обтачивание внутренней поверхности головки)

то запас прочности в сечении I-I определяем по пределу усталости

Напряжения от запрессованной втулки:

где = 0,04 – натяг посадки бронзовой втулки;

– средний подогрев головки и втулки.

удельное давление на поверхности соприкосновения втулки с головкой

где – коэффициент Пуассона;

напряжения от суммарного натяга на внешней поверхности головки

напряжения от суммарного натяга на внутренней поверхности головки

Рис.3.4 Расчетная схема головки шатуна

а- при растяжении; б- при сжатии

Расчет на усталостную прочность сечения перехода головки шатуна в стержень.

-Максимальная сила, растягивающая головку

-Нормальная сила и изгибающий момент в верхней части шатуна ц_шз=110- угол заделки головки

-Нормальная сила и изгибающий момент в расчетном сечении от растягивающей силы

-Напряжения на внешнем волокне от растягивающей силы

-Суммарная сила, сжимающая головку

-Нормальная сила и изгибающий момент в расчетном сечении от сжимающей силы.

-Напряжение на внешнем волокне от сжимающей силы

Максимальное и минимальное напряжение асимметричного цикла

-Среднее напряжение и амплитуда напряжений

то запас прочности в сечении перехода головки шатуна в стержень определяем по пределу текучести

3.3.2 Расчет кривошипной головки шатуна

3.3.3 Расчет стержня шатуна

Площадь и момент инерции расчетного сечения В – В

Максимальное напряжение от сжимающей силы в плоскости качания шатуна

В плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна

L₁ – длина стержня шатуна между расточками верхней и нижней головок шатуна.

L- расстояние между осями головок шатуна.

Минимальное напряжение осей растягивающей силы

Средние напряжения и амплитуды цикла:

где – эффективный коэффициент концентрации напряжений; т.к. и

запас прочности в сечении определяется по пределу усталости

3.3.4 Расчет шатунных болтов

номинальный диаметр болта d=11 мм

шаг резьбы t=1 мм

количество болтов i_б=2

материал болта Сталь 40Х ГОСТ4543 – 71

Для указанной стали имеем: у_в = 1000 МПа

Сила предварительной затяжки

Суммарная сила, растягивающая болт

где х = 0,2 – коэффициент основной нагрузки резьбового соединения

Максимальное и минимальное напряжение, возникающее в болту.

Среднее напряжение и амплитуда цикла

то запас прочности определяется по пределу усталости

Индикаторная диаграмма – скважина

Что такое индикаторная диаграмма скважины и как она строится.

Так, индикаторные диаграммы скважин во многих случаях оказываются нелинейными. Следовательно, их продуктивность, постоянная согласно линейной теории, фактически зависит от величины ( ре) депрессии на пласт. Кривые падения дебита ( КПД) и восстановления давления ( КВД) при пуске и остановке скважин часто таковы, что вычисленная по ним гидропроводность пласта оказывается зависящей от времени.

Кривая / представляет собой индикаторную диаграмму скважины ; кривая / / является тоже индикаторной линией, но полученной без учета гидравлических потерь напора в трубах.

Получим формулу, описывающую индикаторные диаграммы скважин в трещиноватом деформируемом пласте.

В работе приведены данные, свидетельствующие об искривлении индикаторных диаграмм скважин при фильтрации нефтей со структурно-механическими свойствами.

Переход к линейному участку происходит при различных перепадах давления в зависимости от реологических ха; актеристик нефти и коэффициента проницаемости пласта. Таким образом, индикаторная диаграмма скважины в случае фильтрации аномальной нефти состоит из двух участков: криволинейного и прямолинейного.

Развернутая индикаторная диаграмма

Развернутую индикаторную диаграмму строят следующим образом. Отрезок Vh ( см. рис. 25 – 1, а) делят на две равные части и величиной У / / 2, равной в определенном масштабе радиусу кривошипа, из центра О очерчивают полуокружность. Если из этого центра провести лучи под углами ф 30, 60, 90, 120 и 150 к оси абсцисс до пересечения с линией полуокружности и из их концов провести линии, параллельные оси ординат, то эти линии в масштабе, принятом для радиуса г кривошипа, отсекут на оси абсцисс отрезки, равные пройденной части хода поршня при бесконечной длине шатуна.

На рисунке 3.6 изображена развернутая индикаторная диаграмма дизеля в функции от угла поворота коленчатого вала. Процесс сгорания в дизеле условно делят на четыре периода.

На рис. 120 приведена развернутая индикаторная диаграмма работы двигателя с воспламенением от сжатия. Во время хода сжатия приблизительно за 10 – 15 до в. На диаграмме это отмечено как начало впрыска.

На рис. 59 приведены две развернутые индикаторные диаграммы : первая cc zb, изображенная сплошной линией, снята с работающего двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке, а вторая, показанная штриховой линией, – – при выключенном зажигании.

Таким образом может быть снята развернутая индикаторная диаграмма по углу поворота коленчатого вала.

Первая фаза, определяемая на развернутой индикаторной диаграмме углом Да, и точками 2 и 3, представляет собой период задержки повышения давления. На продолжительность этой фазы оказывают влияние коэффициенты избытка воздуха и остаточных газов, структура молекул топлива, энергия источника зажигания, степень сжатия и нагрузка двигателя. Во время первой фазы сгорает около 6 – 8 % смеси, находящейся в камере сгорания. Продолжительность первой фазы составляет 4 – 6 угла поворота коленчатого вала.

Для графического перестроения этой диаграммы в развернутую индикаторную диаграмму по углу поворота коленчатого вала pf рг ( ф) по формуле ( 258) вычисляют и откладывают на диаграмме перемещения s поршня от в.

Индикаторная диаграмма – двигатель

Давления р я и рг могут быть определены путем снятия индикаторной диаграммы двигателя с помощью индикатора со слабой пружиной.

Величина крчтности налагающегося знакопеременного момента в случае дизельгене-раторов определяется по индикаторной диаграмме двигателя в зависимости от числа цилиндров и махоаого момента промежуточного маховика.

На основании этих данных проведен расчет ошибки в величине площади индикаторной диаграммы, полученной при помощи пневмоэлектрического датчика, имевшего размеры седел и мембраны, указанные на фиг. Для расчета использованы индикаторные диаграммы двигателя Г A3 – 21, работавшего при п 2000 об / мин и при различных положениях дроссельной заслонки.

На каких же общих идеях и представлениях должна быть основана такая теория. Прежде всего на том, что массовая скорость сгорания и определяемая ею индикаторная диаграмма двигателя полностью обусловлены процессом распространения пламени. Это означает, что процесс сгорания в двигателе нельзя представлять как реакцию, проходящую одновременно во всем объеме при некоторых заданных физико-химических условиях. Напротив, химическое превращение осуществляется здесь в относительно узкой зоне, в особых условиях, отличных от условий остального заряда. Скорость распространения этой зоны в пространстве камеры сгорания и определяет массовую скорость сгорания.

Нередко в литературе высказывается мысль, что для современных быстроходных дизелей более подходящим является теоретический цикл с вводом тепла по изохоре как для двигателей с посторонним зажиганием. При этом обычно упоминается, что по очертаниям индикаторные диаграммы современных дизелей не менее близко подходят к циклу с вводом тепла при Fconst, чем индикаторные диаграммы двигателей с искровым зажиганием.

6 Построение диаграммы предполагаемого износа шатунной шейки

На основании имеющейся полярной диаграммы нагрузок, действующих на шейку, можно построить диаграмму предполагаемого износа шатунной шейки. Принимают следующие допущения:

– износ шейки прямо пропорционален действующей силе;

-действие силы распространяется от точки ее приложения по дуге в 60?, в обе стороны по поверхности шейки.

Способ построения состоит в следующем: в т.О проводят окружность произвольного радиуса и делят ее на равные части. Из т.А окружности откладывают отрезок и т.д. От каждой точки А1,А2…Аn (n=24) в обе стороны по поверхности шейки откладываем угол 60?. Затем строят новую окружность и делят ее на такое же количество частей и в определенном масштабе в направлении к центру окружности откладывают суммарную толщину полос; соединяя полученные точки определяем диаграмму предполагаемого износа шейки.

Вид предполагаемого износа представлен на листе 1, а его построение и приложении 2; при этом на диаметральных линиях диаграммы указаны суммарные толщины.

33 Температура и давление смеси в конце наполнения

Хотя температура
в цилиндре вначале и намного превышает
температуру самовоспламенения смеси
(рисунок 2), самовоспламенения не
происходит. Объясняется это чрезмерно
короткой продолжительностью действия
такой высокой температуры (подогреться
заряд не успевает) и недостаточной
концентрацией свежей рабочей смеси в
начальном участке всасывания. В дальнейшем
концентрация возрастает, но вместе с
тем резко снижается и температура смеси.

Рисунок
2 График изменения температуры смеси
в процессе наполнения

Температуру
смеси в конце наполнения (Т_а)
можно найти с учетом подогрева свежего
заряда о горячие детали на величину
t_cm
и количества тепла, содержащегося в
остаточных газах.

В двигателях
жидкостного охлаждения их детали
имеют следующую температуру:

– стенка цилиндра
– 370 К;

– впускные клапана
– 420-520 К;

– выпускные
клапана – 870-1070 К;

– поршень (днище)
– 550 К – если из алюминиевого сплава и
720К – чугуна.

Отсюда следует,
что на величину подогрева заряда будет
влиять и материал поршня. Если поршень
чугунный, то t_cm=25-40С,
если из алюминиевого сплава – 15-25С.

Влияют и особенности
впускного тракта, (например, переключением
подогрева «зима-лето» можно повлиять
на t_cm).

После поступления
в цилиндр свежий заряд перемешивается
с более горячими остаточными газами и
вновь подогревается.

К концу наполнения
у газов, поступивших в цилиндр двигателя,
устанавливается какая-то усредненная
температура. Величину ее можно определить
на основе уравнения баланса количества
тепла в точке «а»:

При наддуве за
температуру окружающей среды принимается
температура после компрессора:

,
(1)

п_к
– показатель политропы сжатия в
компрессоре;

При промежуточном
охлаждении воздуха за температуру
компрессора принимается температура
после холодильника.

Подставив эти
значения в исходное уравнение, получаем:

и
то

.
(2)

Таким образом,
температура смеси (газа в конце наполнения
зависит от температуры окружающей среды
(Т_о),
подогрева смеси в процессе впуска (t_cm)
и качества очистки цилиндра от отработавших
газов (_r).
В дизелях Т_а
меньше (_r
меньше), чем в карбюраторных двигателях,
а в четырехтактных меньше (_r
меньше), чем в двухтактных.

320 – 340 К – в
четырехтактных дизелях;

340 – 400 К – в
четырехтактных ДсИЗ.

1 Расчет поршня

Поршень работает в тяжелых условиях, так как подвергается воздействию как механических нагрузок от давления газов и сил инерции, так и термических из-за необходимости отвода теплоты от нагретой газами головки в охлаждающую среду. Кроме того, направляющая часть работает на износ при высоких температурах. Основные требования к материалу поршня:

– малые значения коэффициента линейного расширения;

– высокая механическая прочность и жаростойкость;

– малый удельный вес.

Для уменьшения износа юбка поршня имеет бочкообразный профиль по образующей и овальный профиль в поперечном сечении. Днище поршня имеет выемку, а в бобышках сделаны отверстия для прохода масла к порш-невому пальцу.Материал поршня – алюминиевый сплав.

Толщина днища поршня =7мм

Высота поршня Н=(0,9…1,3)D=80мм

Высота юбки поршня h_ю=56мм

Толщина стенки головки поршня S=(0,05…0,1)D=8мм

Величина верхней кольцевой перемычки h_n=3,2мм

Число масляных канавок в поршне n_м=8

Диаметр масляных канавок d_м =0,9мм

Наружный диаметр пальца d_n=(0,25…0,3)D =22мм

Длина втулки шатуна l_ш=27мм

Длина пальца l_n=68мм

Расстояние между торцами бобышек в=31мм

Рис.3.1 Расчетная схема поршня

Напряжения возникающие по контуру заделки

где t – радиальный зазор маслосъемного кольца (t = 1 мм);

?t – радиальный зазор компрессионного кольца (?t = 0,8 мм).

Напряжения в центре днища

Рассчитаем сечение Х-Х

Напряжение разрыва в сечении Х-Х

Напряжения в верхней кольцевой перемычке.

Удельное давление на стенку цилиндра

7 Расчет сил и моментов, действующих на коленчатый вал

Рис. 2.1 Схема коленчатого вала

Для наглядного представления о совместной работе цилиндров строят диаграмму совместной работы цилиндров, которая представляет собой ряд чередующихся циклов работы каждого цилиндра в зависимости от угла поворота коленчатого вала.

Источник