Четырехтактный дизель для грузового автомобиля (стр. 3 из 7)
Составляющие теплового баланса представлены в табл.3.
Таблица 3
| Составляющие теплового баланса. | Дизель без наддува. | |
| Q, Дж/с. | q,% | |
| Теплота, эквивалентная эффективной работе. | 134370 | 33 |
| Теплота, передаваемая охлаждающей среде. | 72200 | 17 |
| Теплота, унесенная с отработанными газами. | 105565 | 26 |
| Неучтенные потери теплоты. | 90338 | 24 |
| Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом. | 402473 | 100 |
2.1 Построение внешней скоростной характеристики дизеля
На основании теплового расчета, проведенного для режима номинальной мощности, получены необходимые величины параметров, необходимые для расчета и построения внешней скоростной характеристики.
Таблица 4
| Частота вращенияколенчатого вала n, об/мин | Параметры внешней скоростной характеристики | ||||||
| Ne, кВт | ge, г/ (кВт*ч) | Мe, Н*м | GT, кг/ч | ||||
| 2200 | 142.1 | 254 | 617.11 | 36.10 | |||
Удельный номинальный расход топлива:
gном = 1,2∙gмин, г/кВт∙ч;
gмин - минимальный удельный расход топлива, г/кВт∙ч;
gном = 1,2∙238 = 285,6 г/кВт∙ч;
Эффективная мощность для промежуточных значений:
Nex = Ne ном ∙
∙ 
, кВт;Ne ном - номинальная эффективная мощность, кВт;
- рассчитываемые обороты ДВС, мин-1; 
- обороты ДВС при которых Ne = Ne мах, мин-1;Эффективный крутящий момент для промежуточных значений:
Мех = 9554 ∙
, Н∙м;Удельный расход топлива для промежуточных значений:
gех = gном ∙
, г/кВт∙ч;Часовой расход топлива для промежуточных значений:
Gтх = gех ∙ Nex ∙ 10-3, кг/ч;
Коэффициент приспособляемости:
К =
-приспособляемость ДВС к преодолению повышенных нагрузок.
| nx, мин-1 | nx/ne | (nx/ne) 2 | Nex, кВт | Mex, Нм | gex, г/кВт·ч | Gex, кг/ч |
| 400 | 0,2 | 0,0 | 25,6 | 611,1 | 371,6 | 9,5 |
| 450 | 0,2 | 0,0 | 29,3 | 621,0 | 364,1 | 10,6 |
| 500 | 0,2 | 0,1 | 33,0 | 630,3 | 356,8 | 11,8 |
| 550 | 0,3 | 0,1 | 36,8 | 639,0 | 349,9 | 12,9 |
| 600 | 0,3 | 0,1 | 40,6 | 647,1 | 343,2 | 13,9 |
| 650 | 0,3 | 0,1 | 44,5 | 654,6 | 336,8 | 15,0 |
| 700 | 0,3 | 0,1 | 48,5 | 661,5 | 330,7 | 16,0 |
| 750 | 0,3 | 0,1 | 52,4 | 667,8 | 325,0 | 17,0 |
| 800 | 0,4 | 0,1 | 56,4 | 673,4 | 319,5 | 18,0 |
| 850 | 0,4 | 0,1 | 60,4 | 678,5 | 314,3 | 19,0 |
| 900 | 0,4 | 0,2 | 64,3 | 683,0 | 309,4 | 19,9 |
| 950 | 0,4 | 0,2 | 68,3 | 686,8 | 304,8 | 20,8 |
| 1000 | 0,5 | 0,2 | 72,2 | 690,1 | 300,5 | 21,7 |
| 1050 | 0,5 | 0,2 | 76,1 | 692,7 | 296,5 | 22,6 |
| 1100 | 0,5 | 0,3 | 80,0 | 694,7 | 292,7 | 23,4 |
| 1150 | 0,5 | 0,3 | 83,8 | 696,2 | 289,3 | 24,2 |
| 1200 | 0,5 | 0,3 | 87,5 | 697,0 | 286,2 | 25,1 |
| 1250 | 0,6 | 0,3 | 91,2 | 697,2 | 283,4 | 25,8 |
| 1300 | 0,6 | 0,3 | 94,8 | 696,8 | 280,8 | 26,6 |
| 1350 | 0,6 | 0,4 | 98,3 | 695,8 | 278,6 | 27,4 |
| 1400 | 0,6 | 0,4 | 101,7 | 694,2 | 276,6 | 28,1 |
| 1450 | 0,7 | 0,4 | 105,0 | 692,0 | 275,0 | 28,9 |
| 1500 | 0,7 | 0,5 | 108,2 | 689,2 | 273,6 | 29,6 |
| 1550 | 0,7 | 0,5 | 111,3 | 685,8 | 272,6 | 30,3 |
| 1600 | 0,7 | 0,5 | 114,2 | 681,8 | 271,8 | 31,0 |
| 1650 | 0,8 | 0,6 | 116,9 | 677,1 | 271,3 | 31,7 |
| 1700 | 0,8 | 0,6 | 119,6 | 671,9 | 271,1 | 32,4 |
| 1750 | 0,8 | 0,6 | 122,0 | 666,1 | 271,3 | 33,1 |
| 1800 | 0,8 | 0,7 | 124,3 | 659,6 | 271,7 | 33,8 |
| 1850 | 0,8 | 0,7 | 126,4 | 652,6 | 272,4 | 34,4 |
| 1900 | 0,9 | 0,7 | 128,3 | 644,9 | 273,4 | 35,1 |
| 1950 | 0,9 | 0,8 | 129,9 | 636,7 | 274,7 | 35,7 |
| 2000 | 0,9 | 0,8 | 131,4 | 627,8 | 276,3 | 36,3 |
| 2050 | 0,9 | 0,9 | 132,7 | 618,3 | 278,2 | 36,9 |
| 2100 | 1,0 | 0,9 | 133,7 | 608,2 | 280,3 | 37,5 |
| 2150 | 1,0 | 1,0 | 134,5 | 597,6 | 282,8 | 38,0 |
| 2200 | 1,0 | 1,0 | 135,0 | 586,3 | 285,6 | 38,6 |
| 2250 | 1,0 | 1,0 | 135,3 | 574,4 | 288,7 | 39,0 |
| 2300 | 1,0 | 1,1 | 135,3 | 561,9 | 292,0 | 39,5 |
| 2350 | 1,1 | 1,1 | 135,0 | 548,8 | 295,7 | 39,9 |
| 2400 | 1,1 | 1,2 | 134,4 | 535,1 | 299,6 | 40,3 |
| 2450 | 1,1 | 1,2 | 133,5 | 520,7 | 303,9 | 40,6 |
| 2500 | 1,1 | 1,3 | 132,4 | 505,8 | 308,4 | 40,8 |
3. Расчет кинематики двигателя
3.1 Выбор l и длины LШ шатуна
Величина отношения радиуса кривошипа к длине шатуна предварительно была принята (по прототипу ЯМЗ-236) в тепловом расчете l = 0,264. При этих условиях
LШ = R/l = 60/0,264 = 227 мм.
3.2 Перемещение поршня
Расчет производится аналитически через каждые 30° угла поворота коленчатого вала.
Угловая скорость вращения коленчатого вала
w = p*n/30 = 3,14*2200/30 = 230,266 рад/с.
3.3 Скорость поршня
w*R/М = 230.266*0,06/0.4=34.54 мм
w*Rl/ (М*2) =230.266*0.06*0.264/ (0.4*2) =4.66мм
3.4 Ускорение поршня
w2R/М=230.2662*0.06/100=31.81мм
w2Rl/М=230.2662*0.06*0.264/100=8.589мм
jм = w2R (1+l) =230.2662*0.06 (1+0.264) =4040.31 м/с2
j = - w2R (1+1/8l) =2331.55 м/с2.
Расчетные данные сведены в таблицу.
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1,264 | 4011,936 |
| 10 | 0,019172534 | 0,115035 | 0 | 3,019369 | 1,232887 | 3913,182 |
| 20 | 0,075748446 | 0,454491 | 3,019369 | 5,89078 | 1,141928 | 3624,481 |
| 30 | 0,166974596 | 1,001848 | 5,89078 | 8,477552 | 0,998025 | 3167,733 |
| 40 | 0,288494777 | 1,730969 | 8,477552 | 10,66439 | 0,811888 | 2576,931 |
| 50 | 0,43467317 | 2,608039 | 10,66439 | 12,36534 | 0,596944 | 1894,702 |
| 60 | 0,599 | 3,594 | 12,36534 | 13,5287 | 0,368 | 1168,032 |
| 70 | 0,77453879 | 4,647233 | 13,5287 | 14,13866 | 0,139784 | 443,6757 |
| 80 | 0,954371535 | 5,726229 | 14,13866 | 14,21337 | -0,07443 | -236,243 |
| 90 | 1,132 | 6,792 | 14,21337 | 13,8 | -0,264 | -837,936 |
| 100 | 1,301667891 | 7,810007 | 13,8 | 12,96732 | -0,42173 | -1338,56 |
| 110 | 1,458579077 | 8,751474 | 12,96732 | 11,79686 | -0,54426 | -1727,47 |
| 120 | 1,599 | 9,594 | 11,79686 | 10,3736 | -0,632 | -2005,97 |
| 130 | 1,720248389 | 10,32149 | 10,3736 | 8,777488 | -0,68863 | -2185,71 |
| 140 | 1,820583663 | 10,9235 | 8,777488 | 7,076543 | -0,7202 | -2285,92 |
| 150 | 1,899025404 | 11,39415 | 7,076543 | 5,322448 | -0,73403 | -2329,8 |
| 160 | 1,955133688 | 11,7308 | 5,322448 | 3,548976 | -0,73746 | -2340,69 |
| 170 | 1,98878804 | 11,93273 | 3,548976 | 1,773321 | -0,73673 | -2338,38 |
| 180 | 2 | 12 | 1,773321 | 1,24E-15 | -0,736 | -2336,06 |
| 190 | 1,98878804 | 11,93273 | 1,24E-15 | -1,77332 | -0,73673 | -2338,38 |
| 200 | 1,955133688 | 11,7308 | -1,77332 | -3,54898 | -0,73746 | -2340,69 |
| 210 | 1,899025404 | 11,39415 | -3,54898 | -5,32245 | -0,73403 | -2329,8 |
| 220 | 1,820583663 | 10,9235 | -5,32245 | -7,07654 | -0,7202 | -2285,92 |
| 230 | 1,720248389 | 10,32149 | -7,07654 | -8,77749 | -0,68863 | -2185,71 |
| 240 | 1,599 | 9,594 | -8,77749 | -10,3736 | -0,632 | -2005,97 |
| 250 | 1,458579077 | 8,751474 | -10,3736 | -11,7969 | -0,54426 | -1727,47 |
| 260 | 1,301667891 | 7,810007 | -11,7969 | -12,9673 | -0,42173 | -1338,56 |
| 270 | 1,132 | 6,792 | -12,9673 | -13,8 | -0,264 | -837,936 |
| 280 | 0,954371535 | 5,726229 | -13,8 | -14,2134 | -0,07443 | -236,243 |
| 290 | 0,77453879 | 4,647233 | -14,2134 | -14,1387 | 0,139784 | 443,6757 |
| 300 | 0,599 | 3,594 | -14,1387 | -13,5287 | 0,368 | 1168,032 |
| 310 | 0,43467317 | 2,608039 | -13,5287 | -12,3653 | 0,596944 | 1894,702 |
| 320 | 0,288494777 | 1,730969 | -12,3653 | -10,6644 | 0,811888 | 2576,931 |
| 330 | 0,166974596 | 1,001848 | -10,6644 | -8,47755 | 0,998025 | 3167,733 |
| 340 | 0,075748446 | 0,454491 | -8,47755 | -5,89078 | 1,141928 | 3624,481 |
| 350 | 0,019172534 | 0,115035 | -5,89078 | -3,01937 | 1,232887 | 3913,182 |
| 360 | 0 | 0 | 0 | -4,3E-15 | 1,264 | 4011,936 |
Диаграмма перемещения поршня.
Диаграмма скорости поршня.
Диаграмма ускорения поршня.
4. Динамический расчет
4.1 Исходные данные
Все данные приняты из предыдущих расчетов, а так же согласно прототипу двигателя [2].
конструктивная масса поршневой группы
конструктивная масса шатуна
конструктивная масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов
4.2 Расчет усилий в кривошипно-шатунном механизме
4.2.1 Силы давления газов
Индикаторную диаграмму, полученную в тепловом расчете, развертываем по углу поворота кривошипа по методу Брикса