- действительный коэффициент молекулярного изменения, где

- химический коэффициент молекулярного изменения.

Для случая

определяем

Тогда:

- средняя молярная теплоемкость газов в интервале температур от 0 до

Тогда

Подставим все известные величины в исходное уравнение:

Решим данное уравнение с помощью программного пакета MathCAD 13.

Расчет температуры

в пакете MathCAD 13

В результате получим:

2. Определим максимальное давление сгорания

1.6 Расчёт процесса расширения

Цель расчёта процесса расширения – определение давления

и температуры

в конце такта расширения.

1. Находим давление в конце такта расширения:

2.Находим температуру в конце такта расширения:

1.7 Определение индикаторных параметров двигателя

1. Индикаторное давление

где

- коэффициент полноты (скругления) индикаторной диаграммы. Примем

- степень повышения давления.

Тогда:

2. Определяем индикаторный КПД.

3. Удельный индикаторный расход топлива равен

1.8 Определение эффективных параметров двигателя

1. Среднее эффективное давление

где

- коэффициент, оценивающий долю индикаторной мощности, затраченной на привод нагнетателя.

Эффективный КПД нагнетателя:

- теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива,

Тогда

Среднее давление механических потерь

характеризует мощность, затраченную на преодоление сил трения, на привод вспомогательных механизмов и агрегатов и на “насосные” потери.

Для определения

пользуются эмпирическими уравнениями, полученными на основании экспериментальных данных.

где

Среднее эффективное давление:

2. Механический КПД

3. Значение эффективного КПД

4. Удельный эффективный расход топлива

1.9 Определение геометрических параметров двигателя

1. Рабочий объем цилиндра двигателя

2. Определяем диаметр цилиндра

и ход поршня

. Обозначим отношение

. Тогда

, откуда

Значение m принимаем по прототипу

3. Ход поршня

4. Общий рабочий объем двигателя

5. Проверяем правильность расчетов основных размеров двигателя

2. Динамический расчет

Цель динамического расчета состоит в построении по данным теплового расчета индикаторной диаграммы и нахождении сил, действующих на все звенья кривошипно-шатунного механизма.

Выполнение динамического расчета авиационного поршневого двигателя связано с довольно большим объемом расчетной работы, поэтому целесообразно проводить его на ЭВМ. Особенность такого расчета – учет в нем главного динамического эффекта, создаваемого прицепными механизмами, - сил второго порядка. Динамический расчет звездообразного двигателя без учета этих сил неприемлем, поскольку при этом создается ложное впечатление об уравновешенности механизма и о запасах прочности коленчатого вала, редуктора и воздушного винта.

2.1 Допущения

1. Учитываем только силы избыточного давления газов на поршень и силы инерции КШМ.

2. Индикаторные диаграммы во всех цилиндрах считаем одинаковыми. Теоретические диаграммы корректируем только в точке, соответствующей концу сгорания.

В конце сжатия и расширения диаграммы не корректируем. Считаем, что в течение насосных ходов газовые силы пренебрежимо малы по сравнению с силами инерции КШМ. Поэтому в тактах всасывания и выхлопа газовые силы считаем равными нулю.

3. Предполагаем геометрическое подобие деталей КШМ проектируемого двигателя и прототипа.

4. Для расчета сил инерции реальное распределение масс в КШМ приводим к расчетной схеме, в которой все массы считаем точечными, сосредоточенными на осях поршневых пальцев и оси шатунной шейки коленчатого вала.

5. Приведенные массы поступательно-движущихся частей в цилиндре с главным и прицепным шатунами считаем одинаковыми.

6. Отличия в кинематике и динамике прицепных механизмов от центрального не учитываем вплоть до заключительного этапа динамического расчета. На заключительном этапе динамического расчета учитываем главный динамический эффект, создаваемый прицепными механизмами.

2.2 Определение основных размеров КШМ

Схема кривошипно-шатунного механизма с прицепными шатунами показана на рисунке 2.

Рисунок 2 Схема кривошипно-шатунного механизма с прицепными шатунами.

Ход поршня

и радиус кривошипа

найдены в тепловом расчете.

Основные размеры центрального КШМ вполне определяются радиусом

и длиной шатуна

. Отношение

принимаем таким же как и у прототипа,

. Тогда длина шатуна:

Угол прицепа:

Радиусы прицепов

прицепных шатунов в различных цилиндрах неодинаковы. Из условия геометрического подобия следует, что