Что такое развернутая и свернутая индикаторные диаграммы

Действительная индикаторная диаграмма

Индикаторная диаграмма — это графическое изображение изменения давления горючей смеси в цилиндре двигателя в зависимости от положения поршня.

Полезная работа, которую совершает поршень при перемещении внутри цилиндра, получается в результате частичного преобразования теплоты при сгорании топлива. Эту работу называют индикаторной.

Индикаторная работа соответствует площади, заключенной между кривой сжатия и кривой расширения на индикаторной диаграмме:

Рис. Действительные и расчетные индикаторные диаграммы: а — карбюраторного двигателя; б — дизеля (сплошная линия — расчетный цикл, пунктирная линия — реальный цикл)

Площадь на индикаторной диаграмме, заключенная между кривыми впуска и выпуска, соответствует работе, затраченной на процесс газообмена (насосные ходы поршня).

Точки с и z’ полученные на расчетной индикаторной диаграмме, не соответствуют реально протекающим процессам сжатия и сгорания. В результате предварительного открытия клапанов и запаздывания их закрытия относительно ВМТ и НМТ поршня часть площади, соответствующей индикаторной работе, выпадает из расчетной индикаторной диаграммы (пунктирная линия b’bb»).

В результате площадь действительной индикаторной работы (сплошные линии) оказывается меньше расчетной (штриховые линии).

Для получения действительной индикаторной диаграммы используют коэффициент скругления фi.

Значения коэффициента скругления в зависимости от типа четырехтактного двигателя от 0,92 до 0,97.

Источник

Глава 2. Построение индикаторной диаграммы

ПОСТРОЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ

При построении индикаторной диаграммы в координатах Р – V давление откладывается по оси ординат в абсолютных единицах (МПа), а объем надпоршневого пространства – по оси абсцисс в относительных единицах (мм) объема Vс.

Масштаб построения диаграммы рекомендуется выбирать с таким расчетом, чтобы получить её высоту (давление), равную 1,2…1,7 основания. Основание по оси абсцисс (объем) рекомендуется принимать 100…150 мм.

Поскольку величина объема пространства сжатия (Vс) не известна, то по оси абсцисс от точки О в произвольном масштабе откладывается отрезок (например, 10 мм), величина которого принимается за условную единицу объема Vс. Эта точка соответствует ВМТ.

По оси ординат откладывают давление окружающей среды Р0 или давление наддува Рк (для двигателей с наддувом) и перпендикулярно этой оси (параллельно оси абсцисс) проводят линию, соответствующую отложенному давлению.

— для политропы сжатия Рx = Ра (Vа / Vx) n1;

— для политропы расширения Рx = Рв(Vв / Vx) n2.

По характерным и нанесенным на поле диаграммы промежуточным

Скругление индикаторной диаграммы.

Индикаторная диаграмма действительного цикла отличается от расчетной (теоретической) более плавным характером изменения давления.

Вследствие проведения операций скругления площадь действительной диаграммы становиться несколько меньше, чем площадь расчетной (теоретической) диаграммы.

ПРИМЕР ПОСТРОЕНИЯ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ.

а) масштаб давления : mp=0.025 (МПа/мм)

б) масштаб перемещения поршня : ms=0.5 (мм*S/мм)

1. D = 79 мм – диаметр цилиндра.

2. S = 79 мм – ход поршня.

3. R = 39,5 мм – радиус кривошипа.

4. L = 134 мм – длина шатуна.

5. λ= — отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

6. ε = 8,5 – степень сжатия.

7. =3,84 – степень повышения давления.

8. до НМТ – угол опережения открытия выпускного клапана.

9. до ВМТ – угол опережения зажигания.

10. Pa = 0,092 МПа – давление конца впуска.

11. Pb = 0,44 МПа – давление начала впуска.

12. Рс = 1,73 МПа – давление конца сжатия.

13. Pz = 6,46 МПа – максимальное давление сгорания.

Pzg = 5,64 МПа – действ. максимальное давление сгорания.

14. Р0 = 0,1 МПа – атмосферное давление.

15. n1 = 1,37 – показатель политропы сжатия.

n2 = 1,27 – показатель политропы расширения.

16. мм – отрезок, пропорциональный величине пространства сжатия Vc.

17. мм – поправка Брикса.

Текущие значения давления.

На линии расширения.

0,85Pz = 0,85*6,64 = 5,64 Мпа.

(1,151,25)Рс=2,1 МПа.

Примерные отображения индикаторных диаграмм для бензинового двигателя и дизеля представлены на рис.2 и 3.

Рис.2. Индикаторная диаграмма бензинового двигателя.

Рис.3. Индикаторная диаграмма дизеля.

Источник

Конспект лекции «Индицирование двигателя. Расчет мощности.»

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Индицирование двигателя. Определение мощности

Снятие индикаторных диаграмм производят после прогрева двигателя при установившемся тепловом режиме. После снятия каждой диаграммы индикатор должен быть отключен от цилиндра 3-ходовым краном индикатора и индикаторным клапаном на двигателе. Барабаны индикатора останавливают отключением шнура от привода. Периодически после снятия нескольких диаграмм поршень индикатора и его шток надо слегка смазывать. Не следует производить индицирование двигателя при волнении моря свыше 5 баллов. При снятии индикаторных диаграмм привод индикатора должен быть исправным, индикаторные краны полностью открыты. Диаграммы рекомендуется снимать одновременно со всех цилиндров; если последнее невозможно, то последовательное снятие их надо производить в возможно более короткий срок при постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Перед индицированием необходимо проверить исправность индикатора и его привода. Поршень и втулка индикатора должны иметь полное прилегание; смазанный поршень при снятой пружине из верхнего положения должен опускаться в цилиндре медленно и равномерно под действием собственного веса. Поршень и втулку индикатора смазывают только цилиндровым или моторным маслом, но не приборным, которое входит в комплект индикатора и предназначено для смазывания сочленений пишущего механизма и верхней части штока поршня. Пружину и гайку (колпачок), зажимающую пружину, надо завернуть полностью. Высота подъема пишущего штифта индикатора должна быть пропорциональна давлению газов в индицируемом цилиндре, а угол поворота барабана — пропорционален ходу поршня. Зазоры в шарнирных соединениях передаточного механизма должны быть небольшими, что проверяется легким покачиванием рычага при неподвижном поршне, а также должен отсутствовать мертвый ход. При сообщении индикатора с рабочей полостью цилиндра при неподвижном барабане пишущий штифт индикатора должен чертить вертикальную прямую линию.

При проведении атмосферной линии необходимо следить за тем, чтобы она располагалась на расстоянии 12 мм от нижней кромки бумаги для индикаторов модели 50 и 9 мм — модели 30. В этом случае пишущий механизм будет работать в наиболее оптимальном диапазоне измерений и вести правильную запись линии всасывания под линией атмосферного давления. Длина диаграммы должна быть не более 90% наибольшего хода барабана.

Индикаторный шнур должен лежать в плоскости качания рычага индикаторного привода. В среднем положении рычага шнур должен быть перпендикулярен его оси. Индикатор следует установить так, чтобы шнур не задевал трубопроводы, машинные решетки и другие детали. Если же он задевает, и это не устраняется изменением положения индикатора, то устанавливают переходный ролик. При этом необходимо сохранить перпендикулярность шнура от ролика к оси рычага индикатора привода при среднем положении последнего. Нажим карандаша (пишущего штифта) должен быть отрегулирован так, чтобы он не рвал бумагу, а оставлял тонкий ясно видимый след. Медный штифт должен быть всегда хорошо заточен. Сильный нажим карандаша вызывает увеличение площади диаграмм. Бумага должна плотно прилегать к индикаторному барабану.

Перед установкой индикатора во избежание засорения каналов и поршня необходимо тщательно продуть индикаторный клапан двигателя. Перед снятием диаграммы продувку повторить через 3-ходовой кран индикатора. Перед индицированием двигателя индикатор должен быть хорошо прогрет. Невыполнение этого требования приводит к искажению индикаторных диаграмм. При установке и снятии индикатора нельзя пользоваться ударным инструментом при зажатии и отдаче накидной гайки. Для этого служит специальный ключ, входящий в комплект индикатора.

Индикаторы и индикаторные пружины не реже 1 раза в два года должны проверяться органами надзора и иметь свидетельство о годности. Состояние индикаторного привода проверяют на работающем двигателе снятием диаграмм сжатия при выключенной подаче топлива. При правильно отрегулированном индикаторном приводе линии сжатия и расширения должны совпадать. При обнаружении дефектов в механизме газораспределения в период анализа индикаторных диаграмм необходимо принять меры по их устранению. После исправления дефектов произвести повторное индицирование и обработку (анализ) индикаторных диаграмм.

Обычные индикаторные диаграммы для анализа изменения рабочего процесса двигателей, работающих с переменной нагрузкой. Снимают серией на непрерывной ленте, следуют одна за другой через установленный интервал.

Снятые индикаторные диаграммы перед обработкой анализируются, так как из-за недостатков регулировки двигателя или в связи с неисправностью индикатора, его привода или нарушением правил индицирования индикаторные диаграммы могут иметь различные искажения.

При отсутствии планиметра среднее индикаторное давление р _i находится с достаточной точностью методом трапеции. Для этого диаграмму разбивают вертикальными линиями на 10 равных частей. Среднее индикаторное давление определяют по формуле

мм; т — масштаб индикаторной пружины, мм/МПа. Способ измерения ординат h, p _z и р _с показан на рис. 4.6. При снятии индикаторных диаграмм в каждом отдельном случае для сравнительной оценки распределения нагрузки по цилиндрам надо учитывать температуру отработавших газов.

Анализ процесса сгорания по диаграммам и осциллограммам

Индикаторная диаграмма – это графическая изображение зависимости давления в цилиндре от хода поршня.

Способы получения(снятия) индикаторных диаграмм

Виды индикаторных диаграмм

С помощью механических индикаторов можно получить следующие виды индикаторных диаграмм: нормальные, смещенные, диаграммы-гребенки, сжатия, газообмена и развернутые.

Нормальные индикаторные диаграммы служат для определения среднего индикаторного давления и общего анализа характера протекания индикаторного процесса.

Рис. 1 Виды индикаторных диаграмм

Диаграммы-гребенки служат для определения давления в конце сжатия р _с и максимального давления сгорания р _г на двигателях, не имеющих индикаторных приводов. При этом барабан индикатора при помощи шнура поворачивают рукой. Для определения р _с диаграмму снимают при выключенной подаче топлива в цилиндр.

Диаграммы сжатия как указывалось, используются для проверки индикаторного привода. По ним можно также определить давление р _с и оценить герметичность поршневых колец по величине площадки между линией сжатия 1 и линией расширения 2.

Развернутые диаграммы служат для анализа процесса сгорания в районе ВМТ, а также для определения р, в двигателях, не имеющих индикаторного привода. Развернутые диаграммы снимают электрическим пли механическим индикатором с независимым от вала двигателя приводом (например, от часового механизма).

Для снятия всех вышеперечисленных диаграмм за исключением гребёнки требуется индикаторный привод

Искажения индикаторных диаграмм возникают чаще всего при заедании поршня индикатора (рис. 2, а), установке слабой (рис. 2, б) или жесткой пружины (рис. 2, в), ослаблении гайки крепления пружины индикатора, вытяжке индикаторного шнура (рис. 2, г) или большой его длине (рис. 2, д).

Рис. 2. Искажения индикаторных диаграмм

где т — масштаб пружины.

Максимальное давление сгорания можно определить также по нормальной индикаторной диаграмме, а давление, в конце сжатия — по диаграмме сжатия.

Среднее индикаторное давление определяют по нормальным или развернутым индикаторным диаграммам. По развернутым диаграммам p _i находят графоаналитическим способом, перестроением развернутой диаграммы в нормальную или при помощи специальной номограммы.

По нормальной индикаторной диаграмме значение р _i определяют по формуле

(130)

где F _i — площадь индикаторной диаграммы, мм 2 ;

т — масштаб пружины индикатора, мм/(кгс/см 2 );

l — длина диаграммы, мм.

Длину каждой индикаторной диаграммы замеряют между касательными к крайним точкам контура диаграммы, которые проводятся перпендикулярно атмосферной линии. Площадь диаграммы измеряют планиметром.

Поэтому наиболее распространёнными видами индикаторных диаграмм, снятых механическим индикатором являются гребёнки и развернутые «от руки».

Диаграмма-гребёнка позволяет определить давление конца сжатия ( р _с ) и максимальное давление цикла ( p _z ), причём для снятия р _с необходимо отключение подачи топлива на данный цилиндр. Отключение цилиндра приведёт к снижению мощности и оборотов двигателя, ГТН и давления наддува, что в свою очередь скажется на величине давлении сжатия. Для измерения давления сжатия предпочтительнее диаграмма развёрнутая «от руки». Данная диаграмма при определённо навыке напоминает развернутую диаграмму снятую при помощи индикаторного привода, но связь между давлением и ходом поршня отсутствует.

Полученные значения p _с и p _z необходимо проанализировать. Для получения более точных выводов одновременно со снятием диаграммы необходимо записать следующие данные: температуры газов за цилиндрами, перед и после турбины, давление и температуру наддувочного воздуха, обороты двигателя и турбины, указатель нагрузки двигателя. Желательно знать расход топлива на момент снятия диаграммы.

Лучший способ анализа состояния двигателя – это сравнить замеренные величины с величинами полученными при заводских или ходовых испытания двигателя при той же нагрузке.

В случае отсутствия данных испытаний необходимо сравнить полученные значения со средним.

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