Регулировочная характеристика карбюраторного двигателя
Эта характеристика получается при постоянных частоте вращения и положении дроссельной заслонки, а также при наивыгоднейших для каждого режима углах опережения зажигания.
Состав смеси (расход топлива) при получении регулировочных характеристик варьируется с помощью специальной конусной иглы, изменяющей проходное сечение в главном жиклере, или изменением давления воздуха в поплавковой камере карбюратора.
Регулировочные характеристики по составу смеси широко используют при выборе регулировок карбюратора и для определения наивысших мощностных и экономических показателей при разных сочетаниях положения дроссельной заслонки и частоты вращения.
Регулировочная характеристика дизельного двигателя
Характеристика снимается при нормальном тепловом состоянии двигателя, постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя и фиксированном положении дроссельной заслонки. Угол опережения зажигания должен устанавливаться оптимальный для каждого режима работы, т.е. для каждой новой регулировки часового расхода топлива. В учебных опытах для упрощения снятия характеристики угол опережения зажигания допускается сохранять постоянным. Изменение α осуществляют изменяя расход топлива: в двигателях с впрыскиванием бензина и электронным управлением для этого регулируют длительность управляющего импульса форсунки (т.е. длительность впрыска).
|
|
|
Регулировочная характеристика по углу опережения зажигания
Регулировочная характеристика по углу опережения зажигания представляет собой зависимость основных показателей двигателя от угла опережения зажигания ц0 3 при постоянной частоте вращения коленчатого вала и постоянном положении дроссельной заслонки (фдр = const), что предопределяет постоянство наполнения двигателя и состава смеси.
Регулировочной характеристикой дизеля по углу опережения впрыскивания (УОВ) называется зависимость основных показателей дизеля от величины УОВ (ровп при постоянной частоте вращения коленчатого вала и постоянной цикловой подаче топлива.
Эта характеристика используется для нахождения оптимальных значений УОВ на различных скоростных и нагрузочных режимах работы дизеля.
Скоростной характеристикой карбюраторного двигателя называется зависимость мощностных (Ne, Me, Ре), экономических (Gt, ge), токсических и других показателей двигателя от частоты вращения коленчатого вала при постоянном положении дроссельной заслонки и установившемся тепловом состоянии карбюраторного двигателя.
Скоростные характеристики могут быть получены при различных, но постоянных положениях дроссельной заслонки. Характеристики, полученные при полном открытии дроссельной заслонки называются внешними, а при промежуточном положении - частичными скоростными характеристиками.
|
|
|
Скоростной характеристикой дизельного двигателя называется зависимость мощностных (Ne, Me, Ре), экономических (Gt, ge), токсических и других показателей двигателя от частоты вращения коленчатого вала при постоянном положении органа управления регулятором частоты вращения дизеля. В учебных целях скоростную характеристику дизеля получают при отключенном регуляторе и фиксированном положении рейки топливного насоса. Скоростная характеристика, полученная при положении рейки насоса, соответствующей номинальному режиму двигателя, называется внешней, а при промежуточном положении - частичной.
Общие сведения о конструкциях кривошипно-шатунных механизмов. Основы кинематического расчета КШМ. Выбор конструктивных основных параметров КШМ. Определение кинематических параметров КШМ. Основы динамического расчёта двигателя. Силы, действующие на детали КШМ. Построение развернутой индикаторной диаграммы. Приведение масс частей КШМ. Суммарные силы, действующие в КШМ.
|
|
|
Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение (например, во вращательное движение коленчатого вала в двигателях внутреннего сгорания), и наоборот. Детали КШМ делят на две группы, это подвижные и неподвижные детали:
Подвижные: поршень с поршневыми кольцами, поршневой палец, шатун, коленчатый вал с подшипниками или кривошип, маховик.
Неподвижные: блок цилиндров (является базовой деталью двигателя внутреннего сгорания) и представляет собой общую отливку с картером, головка цилиндров, картер маховика и сцепления, нижний картер (поддон), гильзы цилиндров, крышки блока, крепежные детали, прокладки крышек блока, кронштейны, полукольца коленчатого вала.
Кинематический анализ позволяет выявить законы движения деталей
кривошипно-шатунного механизма при известном законе движения кривошипа (коленчатого вала).
Основы кинематического расчета кривошипно–шатунного механизма ДВС. Построение графиков перемещения, скорости и ускорения поршня
Основная задача кинематического расчета состоит в определении закона движения поршня и шатуна. При этом в кинематическом расчете делается допущение, что вращение коленчатого вала происходит с постоянной угловой скоростью . Это позволяет рассчитывать все кинематические параметры механизма в зависимости от угла поворота кривошипа коленчатого вала φ, который при пропорционален времени, т.е. или (град. п.к.в.), так как
|
|
|
(об/мин) и (град п.к.в.).
Ниже приводится методика кинематического расчета центрального и дезаксиального кривошипно – шатунных механизмов однорядного двигателя. Аналогично выполняется расчет кинематики и динамики двигателей с V–образным расположением цилиндров, в которых применяют одинаковые шатуны, устанавливаемые рядом на общую шейку вала, а также вильчатые шатуны; отличие состоит только в условиях нагружения коленчатого вала.
Двигатели с V – образным расположением цилиндров, в которых применяют главный и прицепной шатуны, не используют на тракторах, комбайнах и автомобилях.
Основными конструктивными параметрами кривошипно-шатунного механизма являются диаметр D и ход поршня S, а также их отношение S/D и радиус кривошипа коленчатого вала R = S/2. Для тракторных двигателей отношение S/D находится в пределах от 0,9 до 1,2, для автомобильных двигателей S/D = 0,8...1,05. Двигатели, у которых ход поршня меньше его диаметра, называются короткоходными; иначе двигатель называется длин-ноходным.
Также для описания кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания используется безразмерный кинематический параметр X = R/L , где L - длина шатуна. Для автомобильных и тракторных двигателей этот параметр находится в пределах 0,23...0,30.
Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма заключается в определении сил и моментов, действующих во время работы двигателя. В течении каждого рабочего цикла силы непрерывно меняются по величине и направлению, поэтому для определения характера изменения их величины рассчитываются для ожидаемых положений коленчатого вала через каждые 30 градусов.
На КШМ действуют следующие силы:
1) От давления газов РГ на поршень со стороны камеры сгорания и от давления газов РКК со стороны картера (Это давление обычно равно атмосферному ро). Результирующая сила газов, или давление на поршень определяется разностью
ΔРГ = РГ - РКК.
2) Сила инерции возвратно-поступательно движущихся частей РJ, равная произведению массы возвратно-поступательно движущихся деталей на их ускорение в данный момент времени.
3) Суммарная сила, воспринимаемая поршнем и передаваемая через шатун на коленчатый вал Р= ΔРГ + Рj. Сила Р, приложенная к оси поршневого пальца и направленная по оси цилиндра, может быть разложена на силу N, действующую перпендикулярно оси цилиндра, и силу S, действующую по оси шатуна.
Сила S, перенесенная на ось шатунной шейки, раскладывается на тангенциальную силу Т, действующую перпендикулярно кривошипу коленчатого вала, и нормальную силу К, направленную по кривошипу. Произведение тангенциальной силы Т на радиус кривошипа дает крутящий момент М.
Сила, действующая на шатунную шейку коленвала RШШ, представляет собой векторную сумму тангенциальной силы Т и силы, действующей на ШШ по кривошипу PK = K + KRШ , где КRШ – сила инерции вращающихся масс шатуна. Результирующая сила, действующая на колено вала и изгибающая шатунную шейку, RК - векторная сумма тангенциальной силы Т и силы, действующей на колено вала по кривошипу КРК . Либо RК можно представить в виде векторной суммы сил RШШ и КRK , где КRK – сила инерции вращающихся масс кривошипа. KR – центробежная сила инерции, является результирующей двух сил: КRШ и КRK.
Индикаторная диаграмма – графическая зависимость давления газа в цилиндре от надпоршневого объема, либо перемещения поршня или угла поворота коленчатого вала. Индикаторная диаграмма строится с использованием результатов теплового расчета.
Определяется отрезок АВ в мм, соответствующий рабочему объёму двигателя Vh, по величине равный ходу поршня S в масштабе µs= S/AB в мм/мм Масштаб µs принимают равным 1,0; 1,5 или 2,0. При этом длина отрезка АВ = S/µsдолжна войти в рекомендуемый диапазон 70…100 мм.
Отрезок ОА в мм соответствует объёму камеры сгорания Vc, и определяется из выражения ОА = АВ/(ε - 1).
На оси абсцисс в соответствии с рисунком 1 откладываются отрезки ОА и АВ.
Отрезок, соответствующий полному объему цилиндра ОВ в мм определяется по формуле: ОВ = ОА+АВ.
По оси ординат откладывается отрезок ОД, соответствующий максимальному давлению сгорания, в масштабе µр=рz /ОД в МПа/мм так, чтобы отношение ОД/АВ = 1,2…1,7, а масштаб давления принимал одно из рекомендуемых значений µр=0,02; 0,025; 0,04; 0,05; 0,07; 0,10.
Затем по данным теплового расчета на диаграмме откладывают в масштабе µр величины давлений pа, pc, pz, pb, pr, соответствующих характерным точкам: а; с; z; b; r. Между точками А и В проводятся прямые линии, параллельные оси абсцисс, ординаты которых соответствуют давлениям.
Построение политроп сжатия и расширения проводится аналитическим методом. Для этого вычисляется ряд промежуточных точек (от 8 до 12) для интервала объёмов (Vc… Va) и (Vz… Vb) по уравнению политропы pVn= const.
Для политропы сжатия 
откуда определяется давление в МПа по формулам:
,
где pxи Vx– давление и объём в расчетной точке процесса сжатия;
ОВ – отрезок, соответствующий полному объему цилиндра, мм;
ОХ – абсцисса расчетной точки, мм.
Аналогично для политропы расширения определяется давление в МПа по формулам:
Абцисса расчетной точки ОХ в мм определяется по формуле:
где АХ – перемещение поршня в мм. и определяется по формуле:
где λ – отношение радиуса кривошипа R к длинне шатуна Lш, выбирается по таблице 2.13.
Рисунок 1 – Пример построения индикаторной диаграммы карбюраторного двигателя аналитическим методом
По характеру движений массы деталей КШМ можно разделить на:
а) движущиеся возвратно-поступательно (поршневая группа, верхняя головка шатуна);
б) совершающие вращательное движение (коленчатый вал и нижняя головка шатуна);
в) совершающие сложное плоско-параллельное движение (стержень шатуна).
Массы этих деталей при движении образуют силы инерции, которые создают дополнительную нагрузку и их необходимо учитывать при расчетах.
Для упрощения расчета действительный КШМ заменяют динамической моделью. В ней массы сосредоточены в определенных точках механизма, законы движения которых известны.
тп - масса поршневой группы, считают сосредоточенной на оси поршневого пальца в точке А.
тш - масса шатунной группы. Ее массу заменяют двумя массами: ГПш = ГПшп+ П1шк
плшп - сосредоточена на поршне (шатуна -- поршне)
Суммарная сила, действующая по оси цилиндра, складывается из силы избыточного давления газов на поршень и силы инерции масс, движущихся возвратно-поступательно, Сила N% направлена по нормали к стенке цилиндра и прижимает к ней поршень. Сила К^ действует вдоль оси шатуна. Сила N% положительна, если она направлена в сторону, противоположную направлению вращения, и отрицательна, если она направлена в сторону вращения. Сила Ksположительна, когда она сжимает шатун, и отрицательна, когда растягивает его. Перенесем силу Ksвдоль линии действия в точку А на оси шатунной шейки и разложим на силу Г2, действующую по касательной к оси кривошипа (тангенциальная сила), и силу Z2, действующую по оси кривошипа (нормальная сила), Сила ГЕ положительна, если она направлена в сторону вращения кривошипа, при противоположном направлении сила 7’Е отрицательна. Сила Zzположительна, если она направлена к оси коленчатого вала (сжимает щеку), и отрицательна, если она действует от осиколенчатого вала(растягивает щеку).
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 236; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!