Для построения индикаторной диаграммы примем в качестве ее базы объем цилиндра в начале сжатия в масштабе чертежа, равном Vа = 180 мм.
Vв = Vа
Объем камеры сжатия в масштабе чертежа:
Объем газов в цилиндре в конце сгорания:
Где r = 1,39 – степень предварительного расширения.
Полезный рабочий объем цилиндра:
- доля потерянного хода = 0,1
Принятый масштаб абсцисс:
Принятый масштаб ординат:
Мр = 15 мм/МПа
Давление в характерных точках цикла:
= Ра * Мр = 0,321*15 = 4,8 мм (точка а)
= Рс * Мр = 10,2*15 = 153 мм (точка с)
= Рz * Мр = 14,3*15 = 214,5 мм (точка Z` и Z)
= Рb * Мр = 0,84*15 = 12,6 мм (точка b)
= Рo * Мр = 0,1*15 = 1,5 мм (точка o)
= Рг * Мр = 0,353*15 = 5,3 мм (точка г)
На миллиметровой бумаге проводим оси координат и откладываем точки
a, b, c, z’, z, o,г
Проводим изохору сz` и изобару zz` (процесс сгорания)
Промежуточные точки находим по формуле на линии сжатия:
=PaMpen1
На линии расширения
= PbMpen2
По имеющимся координатам наносим промежуточные точки линий сжатия и расширения и проводим через них плавные кривые.
Прямыми линиями наносим процессы наполнения и выпуска, атмосферного давления и скругляем индикаторную диаграмму.
Определим среднее индикаторное давление из индикаторной диаграммы:
, что допустимо
Vx | PaMpen1 | Vx | PbMpen2 | |
180 | 1 | 0,321*15*11,35=4,8 мм(Ра) | 180 | 0,84*15*11,28=12,6 мм(Рb) |
170 | 1,06 | 0, 321*15*1,061,35=5,2 мм | 170 | 0, 84*15*1,061,28=13,5 мм |
140 | 1,29 | 0, 321*15*1,291,35=7,0 мм | 140 | 0, 84*15*1,291,28=17,6 мм |
120 | 1,5 | 0, 321*15*1,51,35=8,4 мм | 120 | 0, 84*15*1,51,28=21,3 мм |
100 | 1,8 | 0, 321*15*1,81,35=10,7 мм | 100 | 0, 84*15*1,81,28=25,9 мм |
80 | 2,25 | 0, 321*15*2,251,35=14,3 мм | 80 | 0, 84*15*2,251,28=35,5 мм |
50 | 3,6 | 0, 321*15*3,61,35=26,3 мм | 50 | 0, 84*15*3,61,28=65 мм |
40 | 4,5 | 0, 321*15*4,51,35=37,2 мм | 40 | 0, 84*15*4,51,28=86,3 мм |
30 | 6 | 0, 321*15*61,35=54,6 мм | 30 | 0, 84*15*61,28=124,7 мм |
20 | 9 | 0, 321*15*91,35=94,4 мм |
По рассчитанным координатам строим индикаторную диаграмму рассчитываемого дизеля (рис. 1. Приложение)
В масштабе чертежа определим планиметрическую площадь индикаторной диаграммы дизеля, соответствующую полезной работе цикла.
Fg = 4710 мм2 (подсчетом клеток)
Определим среднее индикаторное давление из индикаторной диаграммы
Pig = Fg/Vs*Mp = 4710/184,7*15 = 1,7 МПа
3.1 Расчет газообмена и построение диаграммы «время-сечение»
Для построения диаграммы «время-сечение» определяем по прототипу или зададимся высотой h и суммарной шириной В выпускных и продувочных окон.
При проектировании двухтактных двигателей с прямоточно-клапанной продувкой, размеры окон могут быть приняты:
Высота продувочных окон h пр =(0,08…0,13)S=(0,08…0,13)1932 = 154…251 мм,
Примем = 250 мм
Ширина продувочных окон впр = (0,55…0,78)pD= 794…1126 мм,
Примем = 900 мм
Максимальная высота подъема выпускного клапана = 130 мм - примем
Время потерянного хода: 130/1932 = 0,067
Выпускной клапан = 0,5Д = 0,5*460 = 230 мм
Выбираем линейный масштаб для построения диаграммы «время-сечение». М 1:10
В выбранном линейном масштабе вычерчивается схема рабочего цилиндра с указанием высоты продувочных окон. Для определения пути поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала воспользуемся диаграммой Брикса.
Правее, в том же масштабе, описываем полуокружность радиусом R = 0,5 S таким образом, чтобы она касалась линии уровня кромки днища поршня при положении его в НМТ. Далее откладываем вниз от центра О в масштабе чертежа величину поправки Брикса, где R — радиус кривошипа,
L — длина шатуна. При проектировании нового двигателя длина шатуна L находится из соотношения тогда
В масштабе 1:10 мм.
Из нового центра 01 описываем дугу произвольным радиусом r, она нужна для удобства деления угла j1 на равное число частей. Точки деления на вспомогательной дуге соединяют с центром О1 и радиусы продолжают до пересечения с основной полуокружностью.
Проведем горизонтальную линию от верхней кромки продувочного окна h пр до пересечения с кривой пути поршня. В точках а, а 'восстановим перпендикуляры до пересечения с горизонтальной прямой 1 — 1'.
Таким образом, наша диаграмма разделилась на четыре участка (I, II, II, III), каждый из которых выражает «время-сечение» определенной фазы газообмена при перезарядке цилиндра.
Площадь I — фаза продувки
Площадь II —фаза свободного выпуска.
Площадь III — фаза принужденного выпуска.
Определяем масштаб «время-сечения» продувочных окон
. см2*с
где В — суммарная ширина продувочных окон.
Определяем величину располагаемого «время-сечения» по фазам:
AI = F 1 т, см2*c (фаза продувки);
А II = FII т, см2*с (фаза свободного выпуска);
А II = FII m, см2*с (фаза принужденного выпуска)
где А — «время-сечение» определенной фазы;
F — площадь.диаграммы соответствующей фазы, см2;
m — масштаб диаграммы для выпускных и продувочных окон.
AI = 14*1,59=4,2см2*c
А II = 8*1,59=2,4 см2*с
А III = 16*1,59=4,8 см2*с
Выбранные размеры окон проверяем на условную среднюю за процесс скорость газа равную за период свободного выпуска
м/с
В допустимых пределах (200…500)
продувки
м/с > [80…140]
принужденного выпуска
м/с
В допустимых пределах (40…210)
где AI, AII, AIII —располагаемое «время-сечение» соответственно для свободного выпуска, продувоки и принужденного выпуска, см2/с;
— коэффициент избытка продувочного воздуха;
Vs — полный рабочий объем цилиндра, (3,14*0,462/4)*1,932 = 0,101 м3;
v 0— удельный объем воздуха, приведенный к нормальным условиям (р0, Т0)
м3/кг
где р0 — в кгс/см2;
G 1 —вес газов, вышедших из цилиндра в период свободного выпуска,
кг
где рв, Ps вкгс/см2:
рв = R = 29,3;
V в — объем цилиндра в начале выпуска
м3
Т ц s — температура в цилиндре в конце фазы свободного выпуска
К
Таким образом, система газообмена двигателя отвечает предъявленным к ней требованиям.