Методика динамического расчёта дизеля

Целью динамического расчета дизеля является расчет и построение кривых нормальных N, радиальных Rи тангенциальных Т усилий одного цилиндра в зависимости от угла поворота коленчатого вала и нахождение кривой суммарного тангенциального усилия Т дизеля с проверкой его ин­дикаторной мощности.

Динамический расчет состоит из двух частей:

а) построение развёрнутой индикаторной диаграммы, диаграммы сил
инерции поступательно движущихся частей кривошипно-шатунного меха-­
низма (КШМ) и диаграммы суммарного усилия, действующего на поршень;

б) расчет и построение диаграмм нормальных N, радиальных R и тан-­
генциальных Т усилий одного цилиндра, а также диаграмм суммарных тан­-
генциальных усилий Т двигателя с расчётом индикаторной мощности.

Динамический расчёт выполняют после расчёта рабочего цикла и по­строения свернутой индикаторной диаграммы. Расчет осуществляется для углов поворота коленчатого вала от φ = 0 ^оПКВ (ВМТ) до φ= 350 ^оПКВ в двухтактном дизеле с углом счёта Δφ = 10 ^оПКВ или соответственно от φ = 0 ^оПКВ (ВМТ) до φ= 700 ^оПКВ в четырёхтактном дизеле с углом счёта Δφ = 20 ^оПКВ.

На каждый поршень двигателя действует суммарное усилие от давления газов в рабочем цилиндре и в подпоршневой полости (в двухтактных дизе­лях), силы инерции движущихся частей КШМ и вес поступательно движу­щихся масс КШМ. Все эти силы в дальнейшем расчете будем относить к единице площади поршня. Тогда суммарное усилие, действующее на едини­цу площади поршня равно

МПа,

где - давление газов в рабочем цилиндре, МПа;

- давление газов в подпоршневой полости, МПа;

- условное давление сил инерции поступательно движущихся масс, МПа;

- условное давление веса поступательно движущихся масс, МПа;

Величина сил давления газов в функции хода поршня может быть определена из построенной индикаторной диаграммы.

Давление равно давлению в продувочном ресивере если подпоршневая полость соединена с продувочным ресивером и равно атмосфер­ному давлению, если подпоршневая полость выходит в картер двигателя.

Условное давление сил инерции поступательно движущихся масс определяется по формуле

где r - радиус кривошипа коленчатого вала, м;

- угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя, с^-1

n- частота вращения коленчатого вала, мин ^-1;

- угол поворота коленчатого вала, отсчитываемый от ВМТ поршня, ^оПКВ;

m - масса поступательно движущихся частей, отнесённая к единице площади поршня;

m =

где M - масса поршня и движущихся с ним деталей, кг;

M - масса шатуна, кг;

F - площадь поршня, м².

Если масса указанных деталей неизвестна, то для судовых дизелей ее можно определить по следующим эмпирическим формулам (предложены проф. B.C. Семёновым)

для тронкового дизеля

для крейцкопфного дизеля

где и - плотность соответственно материала поршня и чугуна, кг/м ,

D - диаметр цилиндра дизеля, м;

S - ход поршня, м.

Вес поступательно движущихся масс, отнесенный к единице площади поршня

, МПа,

где g - ускорение силы тяжести, 9,81 м/с .