3 Динамічний розрахунок двигуна

При динамічному розрахунку двигуна визначають сили, які діють в кривошипно-шатунному механізмі, тобто сили від надлишкового тиску газів на поршень двигуна та сили інерції мас, що рухаються зворотно-поступально.

3.1 Побудова індикаторної діаграми

Індикаторна діаграма двигуна будується у вигляді залежності Р = f(V,S). При побудові діаграми використовуються результати розрахунку робочого процесу.

Відрізок ОА (мм), що відповідає об’єму камери згоряння визначаємо із співвідношення:

ОА = АВ / (  1) ОА = 106 / 16-1 = 7,1 мм,

Масштаб тисків при побудові діаграми вибираємо в межах: m_p = 0,02… 0,10 МПа/мм.

По даних теплового розрахунку на діаграмі відкладаємо у вибраному масштабі величини тисків в характерних точках: а, с, z, z^', b, r.

Кути політроп стиску і розширення визначаються з співвідношень:

tg ₁ = (1 + tg )ⁿ¹  1

tg ₂ = (1 + tg )ⁿ²  1;

tg ₁ = (1 + 0,3)^1,37  1 = 0,4325; ₁ = 23,4;

tg ₂ = (1 + 0,3)^1,24  1 = 0,3845; ₂ = 21,0;

Поправка Брікса:

ОО₁ = R  _кшм  , ОО₁ = 54  0,28 / 2 = 7,56 мм;

3.2 Сили інерції зворотно - поступально рухомих і обертових мас

Ці сили визначаємо за формулами, МПа:

Р_ВМТ = (1 + _кшм)  m₁  R  w²  10^-6 ;

Р_НМТ = (1  _кшм)  m₁  R  w²  10^-6;

де m₁ – зведена до 1м² площі поршня маса зворотно - поступально рухомих мас:

m₁ = m_пк + 0,275m_ш ;

m_пк – маса поршневого комплекту (визначається з таблиці),кг/м²;

m_ш – маса шатуна (визначається з таблиці), кг/м²;

w – кутова швидкість обертання колінчастого валу двигуна: w =   n  30 = 188 рад/с;

n – частота обертання колінчастого валу двигуна, хв.^-1;

Р_ВМТ = (1 + 0,28)  (220 + 0,275  300)  0,054 188²  10^-6 = 0,74 МПа;

Р_НМТ = (1 - 0,28)  (220 + 0,275  300)  0,054  188²  10^-6 = 0,42 МПа;

Р_ЕЕ^ = 3_сh  m₁  R  w²  10^-6;

Р_ЕЕ^ = 3  0,28  (220 + 0,275  300)  0,054  188²  10^-6 = 0,49 МПа;

Крім вказаних сил на шатунну шийку діє сила інерції обертових мас, що визначається за формулою:

K_R = m_ш.к. ∙ ω_н² ∙ R ∙ 10^-6 ,

де m_ш.к – маса шатунного комплекту, що виконує обертовий рух: m_ш.к = 0,725 m_ш.

K_R = 0,725 ∙ 300 ∙ 188² ∙ 0,054 ∙ 10^-6 = 0,42 МПа,

3.3 Побудова зовнішньої швидкісної характеристики двигуна

Ліва частина регуляторної характеристики (при при n ≤ n_н) є зовнішньою швидкісною характеристикою двигуна не обладнаного регулятором.

В основу характеристики кладуть залежність поточного значення потужності ДВЗ від кутової швидкості обертання колінчастого вала у вигляді:

, кВт,

де N_m – максимальна потужність двигуна, кВт, яка досягається при швидкості обертання колінчастого валу n = n_Nm;

b₀, b₁ – постійні коефіцієнти, що залежать від типу двигуна: b₀ = 0,87; b₁ = 1,13.

Ω – безрозмірна швидкість обертання двигуна.

Швидкість Ω визначається за формулою:

Ω = n / n_Nm,

звідки:

n = Ω · n_Nm,

Визначаємо розрахункове значення кутової швидкості обертання колін валу:

n_Nm = n_Н / 0,85…0,9 об/хв,

n_Nm = 1800 / 0,9 = 2000 об/хв, n_Nm = 1800 / 0,85 = 2118 об/хв,

Приймаємо значення n_Nm = 2060 об/хв.

Вибираємо значення безрозмірної кутової швидкості Ω, що відповідають максимальному крутному моменту двигуна Ω_Мm і номінальній кутової швидкості обертання колінвалу Ω_Н:

Ω_Мm = 0,5 · b₁; Ω_Н = n_Н / n_Nm;

Ω_Мm = 0,5 · 1,13 = 0,565; Ω_Н = 1800 / 2060 = 0,8738;

Визначаємо розрахункове (максимальне) значення потужності двигуна N_m: