Построение индикаторной диаграммы

2.8 Построение индикаторной диаграммы

 

Построение индикаторной диаграммы производится по результатам теплового расчета в координатах р-V. Существует несколько рекомендаций построения индикаторной диаграммы. Воспользуемся способом, который позволяет не только построить индикаторную диаграмму в координатах р-V, но и в дальнейшем легко развернуть ее в координаты р-φ.

Сначала строим оси координат и наносим на них шкалы. Соотношение масштабов по осям принимаем так, чтобы высота диаграммы превышала ее основание примерно в 1,5 раза. По оси ординат через равные промежутки промежутки наносим шкалу давления газов от 0 до величины, несколько большей р_z (масштаб μ_рz=0,05 МПа/мм).

По оси абсцисс рекомендуется используем две шкалы. Одна шкала объема V занимаемого газом в цилиндре двигателя с нулем в точке О, точке пересечения осей р и V. Другая шкала S_х/S, облегчающая построение, с нулем в ВМТ и единицей в НМТ. Отрезок соответствующий рабочему объему цилиндра или ходу поршня на оси абсцисс принимается за условную единицу равную отношения перемещения поршня S_х от ВМТ к ходу поршня S. Нанесение шкал начинаем с построение отрезка АВ (для удобства построения его величину берём равной 200 мм), затем отложить отрезок ОА соответствующий объему камеры сгорания равный

; (64)

и для дизельных двигателей отрезок  равный

. (65)

После построения шкал по данным теплового расчета на диаграмме откладываем в выбранном масштабе величины давлений в характерных точках a, c, z^’, z, b и r.

Построение политроп сжатия и расширения мы производим аналитическим методом. При построении координаты промежуточных точек рассчитываются по уравнению политропы .

Для политропы сжатия

; (66)

Для политропы расширения

. (67)

В курсовой работе значения  берём через =20^о поворота коленчатого вала от точки r. Причем достаточно произвести расчет для  =(0...180), что соответствует ходу поршня .

Учитывая, что  и  имеем .

Полученные результаты заносим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - Результаты расчетов для построения индикаторной диаграммы

Vx=V/Va	1,00	0,67	0,50	0,33	0,20	0,13	0,10	0,09	0,07
1/Vx	1,00	1,50	2,00	3,00	5,00	8,00	10,00	10,64	15,00
расширение	0,32	0,53	0,77	1,28	2,44	4,41	5,84	6,31	6,31
выпуск	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13
впуск	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12	0,13
сжатие	0,08	0,14	0,20	0,33	0,62	1,13	1,50	1,62	3,79

Используя шкалу S_х/S, наносим промежуточные точки политроп сжатия и расширения, соединяя их плавными кривыми, являющиеся соответственно политропой сжатия ac и политропой расширения zb. Соединив, тонкими линиями все расчетные точки, получаем расчетную индикаторную диаграмму. При расчете и построении индикаторной диаграммы используем лицензированный программный продукт «EXCEL».

Для получения действительной индикаторной диаграммы "скругляем" расчетную диаграмму на участках, изображающих процессы сгорания и впуска-выпуска, так как показано на рисунке, с учетом углов впрыска и воспламенения топлива, открытия и закрытия клапанов.

3. Расчет развёрнутой индикаторной диаграммы

Исходные данные

число цилиндров 4

n₁=1.35

P_z=10,38 МПа

P_b=0.44 МПа n=1840

P_r=0.13 МПа D=0.10S=0.9

P_a=0.12МПа

n₂=1.25

P_c=5,87 МПа

Степень сжатия 17, степень предварительного расширения 1,34

впус	0	10	20	40	60	80	100	120	140	160	180
сжат	360	-	340	320	300	280	260	240	220	200	-
расш	-	370	380	400	420	440	460	480	500	520	540
вып	720	-	700	680	660	640	620	600	580	560	-
-	0	0,00	0,00	0,02	0,03	0,05	0,07	0,09	0,10	0,11	0,11
-	0	0,01	0,04	0,15	0,30	0,48	0,65	0,80	0,91	0,98	1,00
-	15	13,21	9,76	4,93	2,87	1,94	1,48	1,23	1,09	1,02	1,00
впук.	0,12	-	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12
сжат.	3,79	-	1,77	0,70	0,34	0,20	0,14	0,11	0,09	0,08	-
расш.	-	6,32	5,67	2,39	1,21	0,74	0,52	0,41	0,36	0,33	0,32
вып.	0,12	-	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12	0,22	-

3.1 Силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме

В кривошипно-шатунном механизме действуют силы от давления газов F_r, динамические силы, выраженные через фиктивные силы инерции F_j и центробежные K^¢¢, силы трения и полезного сопротивления.