Файл: Сегаль В.Ф. Динамические расчеты двигателей внутреннего сгорания.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.06.2024
Просмотров: 108
Скачиваний: 0
ТАБЛИЦА |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
Безразмерные |
скорость |
поршня |
ѵ и тангенциальная сила |
|||||||
|
|
|
|
|
х = |
R |
|
|
|
|
|
а , град |
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
а , |
град |
|
|
|
|
|
|
|
0,26 |
0,28 |
|||
|
0,16 |
0,18 |
0,2 |
0,22 |
0,24 |
0,303 |
|
||||
0 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
360 |
||
5 |
0,101 |
0,102 |
0,104 |
0,106 |
0,108 |
0,110 |
0,111 |
0,113 |
355 |
||
10 |
0,201 |
0,204 |
0,207 |
0,211 |
0,215 |
0,218 |
0,221 |
0,225 |
350 |
||
15 |
0,298 |
0,304 |
0,309 |
0,314 |
0,319 |
0,324 |
0,329 |
0,334 |
345 |
||
20 |
0,393 |
0,400 |
0,406 |
0,413 |
0,419 |
0,426 |
0,432 |
0,440 |
340 |
||
25 |
0,484 |
0,491 |
0,499 |
0,507 |
0,515 |
0,523 |
0,530 |
0,540 |
335 |
||
30 |
0,569 |
0,578 |
0,587 |
0,595 |
0,605 |
0,613 |
0,622 |
0,633 |
330 |
||
35 |
0,649 |
0,659 |
0,668 |
0,678 |
0,687 |
0,697 |
0,707 |
0,718 |
325 |
||
40 |
0,722 |
0,732 |
0,742 |
0,752 |
0,762 |
0,773 |
0,783 |
0,795 |
320 |
||
45 |
0,786 |
0,798 |
0,808 |
0,818 |
0,829 |
0,839 |
0,850 |
0,850 |
315 |
||
50 |
0,845 |
0,855 |
0,865 |
0,876 |
0,886 |
0,896 |
0,907 |
0,919 |
310 |
||
55 |
0,895 |
0,905 |
0,914 |
0,924 |
0,934 |
0,944 |
0,954 |
0,966 |
305 |
||
60 |
0,936 |
0,945 |
0,954 |
0,963 |
0,972 |
0,982 |
0,991 |
1,00 |
300 |
||
65 |
0,968 |
0,976 |
0,984 |
0,992 |
1,00 |
1,01 |
1,02 |
1,03 |
295 |
||
70 |
0,991 |
0,998 |
1,00 |
1,01 |
1,02 |
1,02 |
1,03 |
1,04 |
290 |
||
75 |
1,01 |
1,01 |
1,02 |
1,02 |
1,03 |
1,03 |
1,04 |
1,04 |
285 |
||
80 |
1,01 |
1,02 |
1,02 |
1,02 |
1,03 |
1,03 |
1,03 |
1,04 |
280 |
||
85 |
1,01 |
1,01 |
1,01 |
1,02 |
1,02 |
1,02 |
1,02 |
1,02 |
275 |
||
90 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
270 |
||
95 |
0,982 |
0,980 |
0,978 |
0,977 |
0,975 |
0,973 |
0,971 |
0,968 |
265 |
||
100 |
0,957 |
0,953 |
0,950 |
0,946 |
0,943 |
0,938 |
0,935 |
0,930 |
260 |
||
105 |
0,925 |
0,920 |
0,915 |
0,910 |
0,904 |
0,899 |
0,893 |
0,887 |
255 |
||
ПО |
0,888 |
0,881 |
0,874 |
0,867 |
0,860 |
0,853 |
0,846 |
0,838 |
250 |
||
115 |
0,844 |
0,836 |
0,828 |
0,820 |
0,812 |
0,803 |
0,795 |
0,785 |
245 |
||
120 |
0,796 |
0,787 |
0,778 |
0,769 |
0,760 |
0,750 |
0,741 |
0,730 |
240 |
||
125 |
0,743 |
0,734 |
0,724 |
0,714 |
0,704 |
0,694 |
0,684 |
0,672 |
235 |
||
130 |
0,686 |
0,677 |
0,666 |
0,656 |
0,646 |
0,635 |
0,625 |
0,612 |
230 |
||
135 |
0,627 |
0,616 |
0,606 |
0,596 |
0,585 |
0,575 |
0,564 |
0,552 |
225 |
||
140 |
0,564 |
0,554 |
0,543 |
0,533 |
0,523 |
0,513 |
0,503 |
0,491 |
220 |
||
145 |
0,498 |
0,488 |
0,479 |
0,469 |
0,460 |
0,450 |
0,440 |
0,429 |
215 |
||
150 |
0,430 |
0,422 |
0,413 |
0,404 |
0,395 |
0,386 |
0,375 |
0,367 |
210 |
||
155 |
0,361 |
0,353 |
0,346 |
0,338 |
0,330 |
0,322 |
0,315 |
0,305 |
205 |
||
160 |
0,290 |
0,284 |
0,277 |
0,271 |
0,265 |
0,258 |
0,252 |
0,244 |
200 |
||
165 |
0,219 |
0,214 |
0,209 |
0,204 |
0,199 |
0,194 |
0,189 |
0,183 |
195 |
||
170 |
0,146 |
0,143 |
0,139 |
0,136 |
0,133 |
0,129 |
0,126 |
0,122 |
190 |
||
175 |
0,073 |
0,071 |
0,070 |
0,068 |
0,066 |
0,065 |
0,063 |
0,061 |
185 |
||
180 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
180 |
||
П р и м е ч а н и е . |
При 0 |
< а |
< 180° |
значения |
и и —т |
положитель- |
|||||
ные; при |
180° <сс |
< 360° |
значения |
|
Т |
отрицательные. |
|
|
|||
ѵ и - ß - |
|
|
|||||||||
14
ТАБЛИЦА |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Безразмерные силы инерции pj и ускорение поршня / |
|
||||||||
а , град |
|
|
|
» - 4 |
|
|
|
|
а , град |
|
0,16 |
0,18 |
0,2 |
0,22 |
0,24 |
0,26 |
0,28 |
0,303 |
|||
|
|
|||||||||
0 |
1,16 |
1,18 |
1,20 |
1,22 |
1,24 |
1,26 |
1,28 |
1,3 |
360 |
|
5 |
1,15 |
1,17 |
1,19 |
1,21 |
1,23 |
1,25 |
1,27 |
— |
355 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
10 |
1,14 |
1,15 |
1,17 |
1,19 |
1,21 |
1,23 |
1,25 |
1,27 |
350 |
|
15 |
1,10 |
1,12 |
1,14 |
1,16 |
1 , 1 7 |
1,19 |
1,21 |
— |
345 |
|
20 |
1,06 |
1,08 |
1,09 |
1,11 |
1,12 |
1,14 |
1,16 |
1,17 |
340 |
|
25 |
1,01 |
1,02 |
1,04 |
1,05 |
1,06 |
1,06 |
1,09 |
— |
335 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
30 |
0,947 |
0,957 |
0,968 |
0,979 |
0,989 |
1,00 |
1,01 |
1,02 |
330 |
|
35 |
0,875 |
0,882 |
0,890 |
0,897 0,905 |
0,913 |
0,921 |
— |
325 |
||
40 |
0,795 |
0,799 |
0,803 |
0,807 |
0,812 |
0,816 |
0,822 |
0,824 |
320 |
|
45 |
0,708 |
0,708 |
0,709 |
0,710 |
0,711 |
0,712 |
0,713 |
— |
315 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
50 |
0,616 |
0,613 |
0,609 |
0,607 |
0,604 |
0,601 |
0,599 |
0,596 |
310 |
|
55 |
0,519 |
0,513 |
0,506 |
0,495 |
0,493 |
0,486 |
0,480 |
— |
305 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
60 |
0,420 |
0,410 |
0,400 |
0,390 |
0,380 |
0,370 |
0,360 |
0,348 |
300 |
|
65 |
0,319 |
0,306 |
0,293 |
0,280 |
0,267 |
0,253 |
0,240 |
— |
295 |
|
70 |
0,218 |
0,203 |
0,187 |
0,171 |
0,155 |
0,139 |
0,122 |
0,102 |
290 |
|
75 |
0,119 |
0,101 |
0,083 |
0,064 |
0,046 |
0,027 |
0,008 |
— |
285 |
|
80 |
0 ,021* |
0 , 002* |
0,018 |
0,038 0,058 |
0,078 |
0,099 |
0,129 |
280 |
||
85 |
0,072 |
0,093 |
0,114 |
0,135 |
0,156 |
0,178 |
0,200 |
— |
275 |
|
90 |
0,162 |
0,183 |
0,204 |
0,225 |
0,247 |
0,269 |
0,292 |
0,303 |
270 |
|
95 |
0,247 |
0,267 |
0,288 |
0,309 |
0,330 |
0,352 |
0,374 |
— |
265 |
|
100 |
0,326 |
0,345 |
0,365 |
0,385 |
0,405 |
0,426 |
0,447 |
0,472 |
260 |
|
105 |
0,399 |
0,417 |
0,435 |
0,453 |
0,471 |
0,490 |
0,509 |
— |
255 |
|
ПО |
0,466 |
0,481 |
0,497 |
0,513 |
0,529 |
0,545 |
0,562 |
0,582 |
250 |
|
115 |
0,526 |
0,539 |
0,552 |
0,565 |
0,578 |
0,592 |
0,605 |
— |
245 |
|
120 |
0,580 |
0,590 |
0,600 |
0,610 |
0,620 |
0,630 |
0,640 |
0,650 |
240 |
|
125 |
0,628 |
0,634 |
0,641 |
0,648 |
0,654 |
0,660 |
0,668 |
— |
235 |
|
130 |
0,670 |
0,673 |
0,676 |
0,679 |
0,682 |
0,684 |
0,687 |
0,689 |
230 |
|
135 |
0,706 |
0,706 |
0,705 |
0,704 |
0,703 |
0,702 |
0,701 |
- |
225 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
140 |
0,737 |
0,733 |
0,729 |
0,725 |
0,720 |
0,716 |
0,711 |
0,705 |
220 |
|
145 |
0,763 |
0,756 |
0,748 |
0,741 |
0,733 |
0,725 |
0,717 |
- |
215 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
150 |
0,785 |
0,774 |
0,764 |
0,753 |
0,742 |
0,731 |
0,720 |
0,709 |
210 |
|
155 |
0,803 |
0,789 |
0,776 |
0,762 0,749 |
0,735 |
0,722 |
— |
205 |
||
160 |
0,816 |
0,801 |
0,785 |
0,770 |
0,754 |
0,738 |
0,722 |
0,702 |
200 |
|
165 |
0,827 |
0,809 |
0,792 |
0,774 0,757 |
0,739 |
0,721 |
— |
195 |
||
170 |
0,834 |
0,815 |
0,796 |
0,778 |
0,759 |
0,740 |
0,721 |
0,698 |
190 |
|
175 |
0,839 |
0,819 |
0,799 |
0,779 0,760 |
0,740 |
0,720 |
- |
185 |
||
180 |
0,84 |
0,82 |
0,800 |
0,780 |
0,760 |
0,740 |
0,720 |
0,697 |
180 |
|
П р и м е ч а н и е . При 0 < а. < 75° и 285° < а < 360° значения рj отри цательные; при 80° < а, < 280° значения pj положительные (кроме отмеченных звездочкой).
15
Первое и последнее значения являются точными. При а = я/2 точное значение j согласно (1.19) оказывается следующим:
|
|
|
cos |
|
_ |
sin ß |
|
|
|
т |
|
||
|
/ = |
• |
( cos ß+ 0 |
|
cos ß |
|
или, учитывая |
(1.3) |
и |
(1.6), |
|
|
|
/ |
|
X sin а |
|
|
X2 |
|
. |
Я2 |
. , , |
• ■ |
|
||
|
1----— |
sin2 а + |
|
1 — |
||
Пример 2. Определить уточненное значение / |
при а — -Д- для X = 0,26. |
|||||
Решение: |
|
|
|
|
0,26 |
|
|
|
|
|
|
— 0,269, |
|
|
|
X2 |
1 — 0,0338 |
|||
|
|
|
||||
т. е. значение, равное точному значению
Одной из характеристик ДВС считается средняя скорость
поршня, т. е. путь, |
проходимый |
поршнем за |
1 с, Ст= |
= |
|
= -§!г , так как п.= |
, а S = |
2R, то Ст = |
— соR. |
Как |
ви- |
димо, 0 средняя скоростьJt поршня |
|
я |
окружной |
||
составляет 0,63 от |
|||||
скорости шатунной шейки или согласно отмеченному выше 0,63 от наибольшей скорости поршня. Безразмерная средняя скорость по аналогии с (1.18) будет постоянной величиной Cm/(aR = 2/я.
Получим приближенные выражения для угловых скорости и ускорения шатуна.
На основании (1.3), имея в виду, что ß не превосходит 15°,
можем написать |
|
(1-20) |
ß я« К sin а. |
||
Для угловой скорости шатуна с учетом (1.13) получаем |
|
|
(і)ш = |
я» Xcöcos а . |
(1.21) |
Угловая скорость шатуна, являясь переменной величиной, |
||
всегда меньше угловой скорости вращения кривошипа. |
|
|
Для углового ускорения шатуна найдем |
|
|
еш ^ |
—X(o2sina. |
(1.22) |
При а = 0 угловая скорость отклонения шатуна имеет наи большее значение, а затем из-за отрицательного углового ускоре ния она уменьшается до нуля при а — я/2 и затем меняет свое направление. Иногда получают точные выражения для сош и еш, однако в этом нет надобности, так как погрешность формул (1.20)—(1.22) не более, чем погрешность приближенных формул для и и /, и вполне допустима.
16
2.ДАВЛЕНИЕ ГАЗОВ В ЦИЛИНДРЕ, ДЕЙСТВУЮЩЕЕ НА ПОРШЕНЬ
При работе ДВС периодически изменяется давление газов на поршень. Зависимость этого давления от хода поршня опреде ляется индикаторными диаграммами.
На рис. 1.2 показана индикаторная диаграмма четырехтакт ного рабочего цикла, протекающего за два оборота коленчатого вала. Такая диаграмма определяется четырьмя участками (че-
Р
Р
Рис. 1.2. Индикаторная диаграмма |
Рис. 1.3. Индикаторная диаграмма |
четырехтактного цикла |
двухтактного цикла |
тырьмя тактами): 1-2 — всасывание, 2-3 — сжатие, 3-4-5 — сгора ние и расширение и 5-1 — выхлоп. Индикаторная диаграмма двухтактного рабочего цикла, происходящего за один оборот коленчатого вала, показана на рис. 1.3. На этой диаграмме харак терными являются следующие участки: 1-2, 2-3, 3-4, 4-5, 5-6, 6-1.
Величина давления в период газообмена у обоих циклов близка к атмосферному и, как правило, пренебрежимо мала по сравнению с наибольшим давлением. Поэтому при определении усилий, возникающих в элементах КШМ, именуемых динамиче скими характеристиками, иногда пользуются упрощенными инди каторными диаграммами, на которых избыточное давление при всасывании и выхлопе принимают равным нулю. Характер таких диаграмм для обоих циклов показан на рис. 1.4 и 1.5. Упрощенные индикаторные диаграммы целесообразно-строить безразмерными. У таких диаграмм по оси абсцисс откладывают безразмерное перемещение поршня, изменяющееся от 0 до 2, а по оси ординат наносят относительное давлени :_щ.. отношениеительного
2 В. Ф . Сегаль |
17 |
давления рг при заданном ходе поршня к наибольшему значению
давления за цикл р2.
Относительное давление, обозначаемое р°, согласно изложен
ному будет определяться следующей формулой: |
|
= |
(1-23) |
иг |
|
Как видим, р° изменяется в пределах от 0 до 1. ' Переход от обычной индикаторной диаграммы к безразмерной
осуществляется весьма простым путем. Через точки на оси абсцисс
5/16, 5/8, 5/4, 5/2, 3/45 и 5 (рис. 1.2 или 1.3) проводятся парал лельно оси ординат линии, которые определят отвечающие этим точкам значения рГ для верхней и нижней ветвей диаграммы.
Вычисленные затем по формуле (I. 23) относительные давления р°г
будут соответствовать абсциссам 0,125; 0,25; 0,5; 1; 1,5 и 2 на безразмерной индикаторной диаграмме.
Безразмерные индикаторные диаграммы связывают относи тельное давление газов на поршень с его безразмерным переме щением. Так как при всех дальнейших расчетах в качестве основ ной независимой переменной удобно иметь не ход поршня, а угол поворота кривошипа, то осуществляют переход от аргумента s к аргументу а.
Для этого (см. рис. 1.4) параллельно с осью абсцисс проводятся две линии, на которых откладываются взятые из табл. 3 значения s
для заданного |
Я, соответствующие углам а, |
равным 0, 15, 30, 45° |
и т. д. (или 0, |
10, 20° и т. д.). На рис. 1.4 |
в качестве интервалов |
для краткости принято 0, 15, 30, 60° и далее через 30°. Первый интервал принят равным 15°, так как давление после вспышки
изменяется очень интенсивно. На |
рис. |
1.4 отрезки |
s отложены |
|||
для Я = 0,25 в масштабе 1 мм = |
0,03. |
Масштаб ординат для |
р° |
|||
принят 1 мм = 0,015. Например: |
при а = 30° для Я = |
0,25 |
по |
|||
табл. 3 находим s = 0,1655, соответствующее |
= |
0,7. |
а = 0, |
|||
На рис. 1.4 принято, что вспышка происходит |
при |
|||||
затем при 180 < а < 360° длится выхлоп, |
далее |
происходит |
||||
всасывание до момента, когда а = 540°, и, наконец, сжатие — при 540 < а < 720°.
В результате на упрощенной безразмерной индикаторной диаграмме значение р°г для значений а, заключенных в интервале
примерно от 195 до 540°, можно считать равным нулю. Изложенное следует иметь в виду при пользовании упрощенной индикаторной диаграммой.
Аналогичным, но несколько более коротким получается переход от индикаторной диаграммы в координатах р—5 для двухтактного рабочего цикла (рис. 1.3) к безразмерной индикатор ной диаграмме в координатах р°г—s (рис. 1.5). Характерным для
индикаторной диаграммы двухтактного рабочего цикла является
18