Лекции.Орг


Поиск:




Построение диаграммы располагаемого «время-сечения» продувочных окон и выпускного клапана

Расчет газообмена судового длинноходного дизеля

 

Методические указания

к расчетно-графической работе по курсу «Судовые двигатели внутреннего сгорания и их эксплуатация»

 

Специальность 6.100300 «Эксплуатация судовых энергетических установок»

 

Одесса - 2010

 

 

Методические указания разработаны Черемисиным Владимиром Ильичом – кандидатом технических наук, доцентом кафедры „Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация” Одесского национального морского университета в соответствии с рабочей программой дисциплины „Судовые двигатели внутреннего сгорания и их эксплуатация”, утвержденной Советом судомеханического факультета ОНМУ.

 

Методические указания одобрены кафедрой „Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация” ОНМУ 18.05.2010 (протокол № 18)

 

Рецензент: доктор технических наук, профессор В.Г.Ивановский

 

ЗАДАНИЕ

Расчет газообмена судового длинноходного дизеля

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Марка двигателя (тип двигателя) _____________________________

2. Частота вращения коленчатого вала n___________________мин -1

3. Тип продувки __________________________

Характеристики органов газообмена и фазы газообмена современных длинноходных дизелей

Для выпускного клапана

4. Отношение диаметра выпускного клапана dкл к диаметру цилиндра Dц ______________(0,5 – 0,55)

5. Отношение полного хода выпускного клапана hкл к диаметру клапана dкл ____________(0,2 – 0,25)

6. Угол начала открытия выпускного клапана φb =115 оПКВ от ВМТ (рис. 1,г)

7. Угол конца открытия выпускного клапана φ1 =134 оПКВ от ВМТ (рис. 1,г)

8. Угол начала закрытия выпускного клапана φ2 =225 оПКВ от ВМТ(рис. 1,г)

9. Угол конца закрытия выпускного клапана φа =253 оПКВ от ВМТ (рис. 1,г)

 

Для продувочных окон

10. Потерянная доля хода поршня ψп = = __________ (0,07 - 0,08)

где hп - высота продувочных окон (рис. 1,а)

hп' – расстояние от верхней кромки продувочных окон до кромки поршня при его положении в НМТ (рис. 1,а)

11. Угол наклона оси продувочных окон к оси цилиндра в вертикальной плоскости βп __________(85 – 90)0 (рис. 1,а)

12. Угол наклона оси продувочных окон к радиусу цилиндра в горизонтальной плоскости γп _________ (75 – 85)0 (рис. 1,а)

 

В домашнем задании необходимо

- изучить схему газообмена двухтактного длинноходного дизеля [1, 3, 4]

- построить на миллиметровой бумаге диаграмму «время - сечение» для продувочных окон и для выпускного клапана

- определить масштабы площадей диаграммы «время - сечение» для продувочных окон и для выпускного клапана

- определить «время - сечение» всех периодов газообмена графическим и аналитическим путем.

 

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Фомин Ю.Я., Волошин А.А. Конструкция судовых дизелей. Методические указания к практическому занятию. Одесса, РИО ОГМУ, 1991.

2. Ивановский В.Г., Черемисин В.И., Колесов И.В. Расчет газообмена судовых двухтактных дизелей. Методические указания к выполнению дипломных и курсовых проектов, КМП ОГМУ, Одесса, 1997.

3. Самсонов В.И., Худов Н.И. ДВС морских судов: Учебник для ВУЗов. - М.: Транспорт, 1990.

4. Фомин Ю.Я. и др. Судовые ДВС: Учебник для ВУЗов, - Л.: Судостроение, 1989.

5. Эксплуатация судовых дизельных энергетических установок: Учебник для ВУЗов / Камкин С.В. и др. - М.: Транспорт, 1996.

6. Камкин С.В. и др. Эксплуатация судовых дизелей: Учебник для ВУЗов - М.: Транспорт, 1990.

 

 

Введение

В современных длинноходных двухтактных дизелях с прямоточно-клапанной продувкой процесс газообмена (удаление продуктов сгорания из цилиндра и напол­нение его свежим зарядом воздуха) осуществляется через вы­пускной клапан и продувочные окна. На открытие и закрытие клапана и окон требуется определенное время, вследствие чего истечение газа из цилиндра и наполне­ние его воздухом осуществляются через изменяющиеся площади проход­ных сечений.

Выпуск продуктов сгорания в двухтактном двигателе представляет собой часть рабочего цикла, в течение которого отработавшие газы свободно истекают из цилиндра в выпускной коллектор. Процесс истечения продуктов сгорания осуществляется за счет перепада давлений в цилиндре и выпускном коллекторе. Истечение газов из цилиндра происходит в два периода.

Первый период - сво­бодный выпуск на участке движения поршня от начала открытия выпускного клапана, продолжающийся до установления равенства давлений в цилиндре и выпускном коллекторе.

Свободный выпуск можно условно разделить на две фазы: предварение выпуска (от начала открытия выпускного клапана до начала открытия продувоч­ных окон) и окончание свободного выпуска (от начала открытия продувочных окон до установления равенства давлений в цилиндре и в выпускном коллекторе).

Второй период истечения газов из цилиндра - принужденный выпуск, т.е. вытеснение продувочным воздухом оставшихся продуктов сгорания из цилиндра через выпускные органы и одновременно наполнение цилиндра воздухом через продувочные окна.

Принужденный выпуск начинается с момента окончания свободного вы­пуска и продолжается до прихода поршня в НМТ (первая фаза) и далее при движении поршня от НМТ вверх до конца закрытия продувочных окон.

Если закрытие выпускного клапана происходит позже закрытия продувоч­ных окон, то наступает третий период - период потери воздушного заряда. За этот период про­исходит частичное сжатие заряда воздуха поршнем в цилиндре и истечение сме­си воздуха и остаточных газов через закрывающийся выпускной клапан. Потеря воздушного заряда снижает коэффициент наполнения и коэффициент избытка продувочного воздуха при сгорании.

 

Построение диаграммы располагаемого «время-сечения» продувочных окон и выпускного клапана

В масштабе hм = 5 по высоте двигателя (1 см чертежа – 5 см натуры) вычерчивается нижняя часть цилиндровой втулки в районе продувочных окон (рис. 1,а) с соответствующим наклоном кромок окон к оси цилиндра βп и к радиусу цилиндра γп и указывается положение поршня в НМТ, затем на чертеже определяется положение верхней кромки продувочных окон относительно кромки поршня, находящегося в НМТ по потерянной доле хода поршня по продувочным окнам ψп.

Нижняя кромка окон может быть выше, ниже или на уровне кромки поршня при его положении в НМТ, что необходимо учитывать при построении диаграммы Брикса. В рассматриваемых дизелях нижняя кромка продувочных окон находится на одном уровне с кромкой поршня при его положении в НМТ, т.е. hп = hп'.

В принятом масштабе hм, радиусом кривошипа R = из точки О описывается полуокружность (рис. 1,б) так, чтобы она касалась горизонтали 1-1, соответствующей положению поршня в НМТ.

Для определения углов поворота кривошипа, соответствующих различным положениям поршня строится диаграмма Брикса (рис. 1,б). Из точки О в сторону НМТ с учетом принятого масштаба hм откладывается поправка Брикса ОО1

где R – радиус кривошипа, мм;

L – длина шатуна, мм

λш - постоянная механизма

В рассматриваемых дизелях λш можно принять от 0,4 до 0,42.

Из точки О1 до пересечения с окружностью радиуса R проводятся лучи через 10 оПКВ с началом отсчета углов от ВМТ.

Положение поршня, соответствующее моменту начала открытия продувочных окон определяется точкой d, что соответствует углу φd, а закрытия продувочных окон определяется точкой d1, что соответствует углу φd1. Углы φd и φd1 определяются из диаграммы Брикса точками пересечения полуокружности с горизонталью, проведенной через верхнюю кромку продувочных окон.

Центральный угол φп поворота кривошипа соответствует периоду открытия продувочных окон.

Для построения диаграммы «время-сечение» продувочных окон (рис. 1,г) по оси абсцисс в масштабе Δφ = 10 (1см оси абсцисс –

10 оПКВ) наносятся углы поворота кривошипа φ, а по оси ординат – соответствующие им величины мгновенных площадей f открытия продувочных окон или при прямоугольных продувочных окнах - величины линейных открытий окон hx (см. рис. 1), которые снимаются с диаграммы Брикса при соответствующих углах поворота кривошипа φх.

Для удобства пользования диаграмму «время-сечение» продувочных окон рекомендуется строить под осью абсцисс.

При построении диаграммы «время-сечение» выпускного клапана необходимо руководствоваться следующим.

В современных двигателях LMC, RTA диаграмма открытия выпускного клапана практически симметрична относительно НМТ и состоит из линейных участков (рис. 1,г). Для всех моделей таких двигателей фазы газообмена φb, φ1, φ2, φа для выпускного клапана можно принимать такими, как приведено выше, а полный ход клапана hкл следует уточнить в зависимости от диаметра клапана dкл.

По оси ординат откладываем непосредственно площадь проходного сечения выпускного клапана.

Максимальное проходное сечение выпускного клапана (см. рис 1, в)

Это сечение намного превышает проходное сечение корпуса клапана . При отсутствии чертежа можно принимать внутренний диаметр корпуса клапана для двигателей LMC, RTA

, см

а площадь nnnn ся следующим.

момента их закрытиясечения штока клапана

= 0,07 · , см2

Тогда

, см2

Чтобы построить диаграмму «время-сечение» выпускного клапана необходимо принять масштаб площади по оси ординат fкл = 100 т.е.

1 см ординаты – 100 см2 площади проходного сечения выпускного клапана. Тогда отложив по ординате и проводим линии параллельно оси абсцисс. Согласно закону открытия выпускного клапана (рис. 1,г) углу конца открытия выпускного клапанаφ1 соответствует т. 1, далее клапан находится в открытом положении и его площадь сечения не изменяется; углу начала закрытия клапанаφ2 соответствует т. 2. Соединяя т. «b» с т. 1 получаем т. 1' на пересечении с линией площади проходного сечения горловины клапана . Соединяя т. «а» с т. 2 получаем т. 2'.

В результате вышеизложенных построений получаем диаграмму «время-сечение» продувочных окон Fпр (по оси ординат которой отложена высота открытия продувочных окон, а с учетом их ширины и угла наклона окон в вертикальной βп и горизонтальной γп плоскостях – мгновенная площадь открытия продувочных окон fп) и выпускного клапана Fклр (рис. 1,г). На этом рисунке:

Fпрр – площадь диаграммы, соответствующая фазе предварения выпуска. см2;

Fпр – площадь диаграммы, соответствующая периоду продувки, см2;

Fпвр – площадь диаграммы, соответствующая периоду принужденного выпуска (от момента открытия продувочных окон до момента их закрытия) см2;

Fпзр – площадь диаграммы, соответствующая периоду потери воздушного заряда, см2.

 

Определение масштабов диаграммы «время-сечение»

 

Масштаб времени откладываемого по оси абсцисс на диаграмме «время-сечение»

,

где n – частота вращения коленчатого вала, мин-1.

Масштаб площади открытия продувочных окон откладываемой по оси ординат на диаграмме «время-сечение» продувочных окон

mf = hм ∙ bп ∙ Sin βп · Sin γп,

где βп - угол наклона продувочных окон к оси цилиндра, град;

γп - угол наклона продувочных окон в горизонтальной плоскости, град;

bп - суммарная ширина продувочных окон, см

bп = 0,79 · π · Dц

Масштаб площади диаграммы «время-сечение» для продувочных окон

Сп = mτ · mf = · hм ∙ bп ∙ Sin βп · Sin γп,

Таким образом, умножив Fпр диаграммы продувочных окон на масштаб площади Сп, получим располагаемое «время-сечение» продувки

Aпр = Fпр ∙ Сп, см2 · с

где Fпр - площадь диаграммы «время-сечение», соответствующая периоду продувки.

Масштаб площади открытия выпускного клапана по оси ординат можно принять

mf' = 100

Масштаб площади диаграммы «время-сечение» для выпускного клапана

Св = mτ · mf' = ·100,

 



<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Оформление списка использованных источников. При оформлении списка использованных источников можно воспользоваться сложившейся в настоящее время практикой | Организация и управление практиками
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-09-06; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1199 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Чтобы получился студенческий борщ, его нужно варить также как и домашний, только без мяса и развести водой 1:10 © Неизвестно
==> читать все изречения...

956 - | 911 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.01 с.