Тиімді айналу моменті

 

Тиімді айналу моментінің (Н·м) нүктелері мына яормуламен анықталады:

 

 

3. Орташа тиімді қуат.

р_ех орташа тиімді қысым шамасын (МПа) есептеу нүктелері үшін М_ех қисығынан немесе төмендегі өрнектен табуға болады:

 

 

4. Отынның меншікті тиімді шығыны.

 

g_ex отынның меншікті тиімді шығыны (г/(кВт·ч)) жылдамдық сипаттаманың ізделінді нүктесінде: бензинді қозғалтқыштар үшін

Бөлінбеген камералы дизельдер үшін

мұндағы: g_eN – номинальды қуат кезіндегі отынның меншікті тиімді шығыны, г/(кВт·ч).

 

5. Отынның сағаттық шығыны.

 

Отынның сағаттық шығыны, кг/ч

Әр цилиндрінде бір енгізу және шығару клапандары бар қозғалтқыштардың сыртқы жылдамдық сипаттамаларын тұрғызу үшін салыстырмалы жылдамдық сипаттамаларын тұрғызу нәтижесінде алынған қуат, аәналу жиілігі мен отынның меншікті шығыны арасындағы паыздық қатынасты қолдануға болады.

Карбюраторлы қозғалтқыштың салыстырмалы жылдамдық сипаттамасы параметрлері арасындағы қатынастар төменде келтірілген:

Иінді біліктің айналу жиілігі, %........................... 20 40 60 80 100 110

Тиімді қуат, %..........................................................20 50 73 92 100 92

Отынның меншікті тиімді шығыны, %.............. 115 100 97 95 100 115

Төрттактілі дизельдер үшін салыстырмалы жылдамдық сипаттамасы параметрлері арасындағы қатынастар келесідей:

Иінді біліктің айналу жиілігі, %......................20 40 60 80 100

Ауаның жетіспеу коэффициенті, %...............1,40 1,35 1,30 1,25 1,20

Тиімді қуат, %.....................................................17 41 67 87 100

 

 

3-сурет. Карбюраторлы қозғалтқыштың 4-сурет. Отынды бүркейтін

сыртқы жылдамдық қозғалтқыштың жылдамдық

сипаттамасын тұрғызу. сипаттамасы.

 

6. Сыртқы жылдамдық сипаттамасының параметрлерінің шамалары.

 

Сыртқы жылдамдық сипаттамасының барлық параметрлерінің шамаларын кестеге енгізу.

6.1-кесте.

 

Иінді біліктің айналу жиілігі
	кВт	Н·м	МПа	г/(кВт·ч)	кг/ч

 

7. Есептеу нүктелері бойынша масштабпен сыртқы жылдамдық сипаттамасының диаграммасын тұрғызу.

(1, 2, 3, 4-суреттерге қараңыз)

№7 ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС

ҚОЗҒАЛТҚЫШТЫҢ ЖЫЛУЛЫҚ БАЛАНСЫН ЕСЕПТЕУ

Жұмыстың мақсаты: Отынның жылулық энергиясының таралуын анықтау және талдау.

Қозғалтқыш цилиндрлеріндегі отынның жанғанда бөлінетін жылу толықтай пайдалы механикалық жұмысқа айналмайды. Термодинамикалық циклде жылудың жұмысқа айналу тиімділігі жылу бөлігінің салқын көзге берілу себебінен бірден кем болатын пайдалы жұмыстың жылулық коэффициентімен η_t бағаланады. Шын мәнінде, қозғалтқышта жылу жоғалуы үйкеліс, жылуалмасу, толық жанбаудан және басқа да себептерден артады. Осы себептен циклдің тиімді ҚКП η_t шамасы η_t шамасына қарағанда кіші мәнге ие.

Қозғалтқышта жанатын отынның жылулық энергиясының таралуы сыртқы жылулық балансты құраушыларда айқын көрінеді. Сыртқы жылулық баланс қозғалтқышты бекітілген жылулық жағдайда сынау процесі кезінде анықталады. Жылулық балансты құраушыларды шамамен қозғалтқыштың жылулық есебінің мәліметерінен табуға болады.

Жылулық баланс пайдалы тиімді жұмысқа айналған жылуды анықтауға, яғни жылу қолданудың дәрежесін білуге және болған жоғалтулардың жолдарын белгілеуге мүмкіндік береді. Жылулық баланстың жеке құраушыларын білу қозғалтқыш бөлшектерінің жылу кернеулігі туралы айтуға, салқындату жүйесін есептеуге, қалдық газдардың жылуын қолдану мүмкіндігін қарастыруға және т. б. мүмкіндік береді.

 

1. Қозғалтқышқа отынмен бірге енген жылудың жалпы мөлшері.

Жалпы түрде қозғалтқыштың сыртқы жылулық балансы төмендегідей құраушылар түрінде болуы мүмкін:

 

 

 

мұндағы: Q - қозғалтқышқа отынмен бірге енген жылудың жалпы мөлшері;

 

2. Қозғалтқыштың 1с ішіндегі тиімді жұмысына эквивалентті жылу:

 

3. Қалдық газдармен бірге жоғатылған жылу:

 

4. Салқындатушы ортаға берілетін жылу:

мұндағы: c =0,45-0,53 – төрттактілі қозғалтқыш үшін пропорционалдық коэффициенті. Есептеуде c=0,5деп қабылданады;

i – цилиндрлер саны;

D –цилиндр диаметрі, см;

n – қозғалтқыш иінді білігінің айналу жиілігі, мин^-1.

 

5. Отынның химиялық толық жанбауынан жоғалатын жылу:

6. Есепке алынбаған жылу жоғалту:

.

 

7. Жылу таралуының сипаты.

Жылулық баланс құраушыларының абсолютті мәндерін білу қозғалтқышта жылу таралуын сапалы бағалауды іске асыруға мүмкіндік береді. Егер әр түрлі қозғалтқыштардағы жылу тарлауын салыстыру немесе нақты бір қозғалтқыштың жылу қолдану дәрежесін бағалау қажет болса, онда жылулық баланс құраушыларынсалыстырмалы шамаларда келтірген ыңғайлырақ. Мысалы, жалпы жылуға қатынаста пайызбен:

Қозғалтқыштың жылулық балансы құраушыларының шамалары тұрақты болмайды, олар салмаққа, жылдамжүргіштікке және басқа да факторларға байланысты қозғалтқыштың жұмыс процесі кезінде өзгеріп отырады.

Пайдалы тиімді жұмысқа айналу процесі кезінде цилиндрге отынмен кіретін жылудың таралуы сипаты жылулық баланс қисығы түрінде келтірілуі мүмкін.

7.1-кесте

 

№	Жылулық баланс құраушылары	Қозғалтқыш иінді білігінің айналу жиілігі, мин-1
nmin	nM	nN	nmax
Q	q	Q	q	Q	q	Q	q
Дж/с	%	Дж/с	%	Дж/с	%	Дж/с	%
	Тиімді жұмысқа эквивалентті жылу
	Салқындатушы ортаға берілетін жылу
	Қалдық газдармен кететін жылу
	Отынның химиялық толық жанбауынан жоғалатын жылу
	Есепке алынбаған жылу жоғалтулары
	Қозғалтқышқа отынмен бірге енген жылудың жалпы мөлшері

№8 практикалық Жұмыс

Иінді-шатунды механизмнің динамикасын есептеу.

Мақсаты: иінді – шатунды механизмнің бөлшектеріне инерция күші мен газ қысымының тарапынан әсер ететін жалпы және жеке күштердің мәнін анықтау.

Қозғалтқыш жұмыс істеген кезде иінді-шатунды механизмнің бөлшектеріне цилиндрдегі газ қысымдарының күші, ілгері – кейінді қозғалатын массалардың инерция күштері, центрден тепкіш күштер және т.б. әсер етеді.

Қозғалтқышты құрастырғанда, бұл күштер арқылы негізгі бөлшектерді беріктілік пен тозуға, сонымен бірге, айналу моментінің тепе-теңсіздігін және қозғалтқыш жүрісінің тепе-теңсіздік дәрежесін анықтайды.

Қозғалтқышта әрекет ететін барлық күштерді иінді біліктегі пайдалы кедергі, үйкеліс күші және қозғалтқыш тіректері ретінде қарастырылады.

Әрбір жұмыс циклы сайын (төрт тактылы қозғалтқыш үшін 720 ° және екі тактылы қозғалтқыш үшін 360°) иінді-шатунды механизмде әрекет ететін күштер шама және бағыт бойынша тоқтаусыз өзгереді. Сондықтан, осы күштердің иінді біліктің айналу бұрышына қатысты өзгеруінің сипатын анықтау үшін олардың шамаларын біліктің жеке жағдайы үшін әрбір 10 -30 ° сайын анықтайды. Динамикалық есептеудің нәтижелерін кестеге қойып, сол кесте мәліметтері бойынша иінді біліктің φ айналым бұрышының өзгерісіне байланысты P, P_j, S, N, K,Т толық күштерінің және p, p_j, p_s, p_N, p_K, p_T үлесті күштердің өзгеріс графиктерін тұрғызады.

 

1. Газдардың қысым күшінің мәнін анықтау

Динамикалық есептеуді жеңілдету үшін газдың поршень ауданына әсер ететін қысым күштерін цилиндр осімен бағытталған және поршень саусағының осіне қосылған б ір күшпен алмастырады.

Оны қозғалтқыштан алынған шынайы индикаторлы диаграмма немесе жылулық есеп (әдетте номиналды қуат және оған сәйкес иінді біліктің айналу жиілігі үшін) негізінде тұрғызылған индикаторлы диаграмма бойынша әрбір уақыт моменті (φ бүрышы) үшін анықтайды.

Иінді біліктің айналу бұрышы бойынша жайылған индикаторлы диаграмманы қайта тұрғызу үшін әдетте Ф.А.Брикстің әдісін қолданады. Ол үшін индикаторлы диаграмманың астында радиусы R=S/2 көмекші жарты шеңбер тұрғызылады (1 сурет). Енді жарты шеңбердің центрінен (0 нүктесі) т.ө.н. жаққа Rλ/2 тең Брикс түзетуін тұрғызады. Жарты шеңберді 0 нүктесінен шығатын брнеше сәулелермен бөледі, ал Брикс центрінен (0’ нүктесі) осы сәулелерге параллель сәулелерді жүргізеді. Жарты шеңберде пайда болған нүктелер φ бүрыштарына сәйкес келеді (8.1 суретте осы нүтелер арасындағы бұрыш 30° тең). Осы нүктелерден шыққан вертикаль сәулелерді индикаторлы

 

диаграмманың сәулелерімен қиылысқанша созып, алынған қысым мәндерін сәйкесті φ бүрыштарының вертикальдарына тұрғызады. Индикаторлы диаграмманың жаюын енгізу процесі кезіндегі ж.ө.н. –ден бастайды. Осы жерде бүктелген индикаторлы диаграммада қысымды абсолютті нольден, ал жайылған кезде поршень үстіндегі артық қысымды Δр_г = р_г — р₀ көрсетінін ескеру керек. Иінді біліктің осіне бағытталған газдар күшін оң, ал иінді біліктен бағытталғандарды теріс деп санайды.

 

 

1 сурет. Индикаторлы диаграмманы р – φ координаттарына жаю.

 

Поршеньге түсіретін қысым күштері (MH):

 

 

мұндағы: F_П — поршень ауданы, м²;

р_г — уақыттың кез келген моментіндегі газдар қысымы, МПа.

р₀ — атмосфералық қысым, МПа.

2. Иінді – шатунды механизмнің бөлшектерінің массаларын келтіру.

 

Қозғалыс сипатына байланысты иінді – шатунды механизмнің бөлшектерінің массаларын келесі түрге бөлуге болады:

ілгері кейінді қозғалатын бөлшектер (поршеньді топ және шатунның жоғарғы басы)

айналмалы қозғалыс жасайтын бөлшектер (иінді білік және шатунның төменгі басы)

күрделі жазық паралельді қозғалыс жасайтын бөлшектер (шатунның өзегі)

 

1 кесте бойынша цилиндр диаметрін, S/D қатынасын, цилиндр орналасуын және p_z үлкен мәнін ескеріп, келесі мәндер анықталады:

 

Поршеньді топтың массасы:

 

m_П=m_П’·F_П, кг

Шатун массасы:

 

m_Ш=m_Ш’·F_П, кг

Поршень саусағының осінде топталған шатун массасы:

 

m_Ш.П=0,275·m_Ш, кг

Иіннің осіне топталған шатун массасы:

 

m_Ш.К=0,725·m_Ш, кг

Ілгері кейінді қозғалыс жасайтын массалар:

 

m_j=m_П+m_Ш.П., кг

Ескерту: m_Ш.П=(0,2÷0,3)·m_Ш, m_Ш.К=(0,7÷0,8) m_Ш

Есептеу кезінде орташа мәндерді алуға болады.

8.1-кесте

ІШМ элементтері	Конструктивті масалар, кг/
Бензинді қозғалтқыштар D=60-100 мм	Дизедер D=80-120мм
Поршеньді топ Алюминий құймасынан жасалған поршень Шойынды поршень Шатун Теңгерілмеген бөлшектері бар иінді білік (теңгеруші жүксіз толық мойынды соғылған болат білік) Толық мойынды құйылған шойынды білік	80-150 150-250 100-200   150-200   100-200	150-300 250-400 250-400   200-400   150-300

 

3. ИШМ әрекет ететін инерция күштерінің мәндерін анықтау.

Иінді шатунды механизмде әрекет ететін инерция күштері келтірілген массалардың қозғалыс сипатына сәйкес ілгері қозғалған массалардың инерция күштеріне P_J және айналатын массалардың центрден тепкіш инерция күштеріне K_R бөлінеді:

Ілгері кейінді қозғалатын массалардың инерция күштері:

 

P_j = -m_jj = - m_jRω² (cosφ + λcos 2φ),Кн

мұндағы: λ=R/L_Ш иіннің радиусының шатун ұзындығына қатынасы

, иінді біліктің бұрыштық айналу жылдамдығы

 

 

Ілгері кейінді қозғалатын массалардың үлесті инерция күші келесі формуламен анықталады:

 

(cosφ + λcos 2φ), МПа

мұндағы: F_n- поршень пропорциясы,

 

Айналатын массалардың центрден тепкіш инерция күштері мәні бойынша тұрақты, иіндінің радиусы бойымен әсер етіп, иінді біліктің осінен бағытталған.

 

 

 

2 сурет. Иінді - шатунды механизмдегі күштердің әрекеттерінің схемасы:

а - инерционы және газды, б - жалпы

 

Айналатын массалардың центрден тепкіш инерция күштері екі күштің қосындысы болып келеді:

Шатунның айналатын массаларының инерция күші: , кН

 

Кривошиптің айналмалы массаларының инерция күші: , кН.

 

Осыдан кН.

4. ИШМ әрекет ететін жалпы күштердің мәнін анықтау.

 

Иінді шатунды механизмде әрекет ететін жалпы күштерді (кН) газдардың қысым күштері мен ілгері кейінді қозғалатын массалардың күштерінің қосындысымен анықталады:

 

P= P_r+ P_j

Қозғалтқыштың динамикалық есебін жүргізген кезде толық емес, поршень ауданының бірлігіне қатысты үлесті күштерді қолдану тиімдірек. Осы жағдайда үлесті жалпы күштерді (МПа) поршень үстіндегі артық қысым Δр_r (МПа) мен үлесті инерция күштердің p_j (МН/м² = МПа) қосындысымен анықталады:

 

P =Δp_r+ p_j

5. ИШМ бөлшектеріне әсер ететін күштердің мәнін анықтау.

 

Р _гжәне P_j сияқты Р жалпы күші цилиндр осімен бағытталып, поршень саусағының осіне қосылған (сурет 8.3, б). Әрекет Р күшінен цилиндр қабырғаларына оның осіне перпендикуляр және шатунға оның осі бойымен беріледі.

Цилиндр осіне перпендикуляр әсер ететін N күші (кН) нормаль күш деп аталып, цилиндр қабырғаларымен қабылданады:

 

N = P·tgβ

 

N нормаль күші оң болып саналады, егер ол иінді біліктің осіне қатысты тудыратын момент қозғалтқыш білігінің айналу бағытына қарама қарсы болса.

Шатун бойымен әрекет ететін S күші шатунға әсер етіп, кривошипке беріледі. Егер ол шатунды қысса күшті оң деп санаймыз, ал егер созса, күш теріс болып саналады:

S = P· (1 / cosβ).

S күшінің шатундық мойынға әсерінен екі құрастыру күштері пайда болады:

Кривошип радиусы бойымен бағытталан күш (кН):

 

K= P cos (φ+ β)/cosβ,

 

Және кривошип радиусының шеңберінің жанамасы бойымен баытталған тангенциалды күш:

T = Psin (φ+ β)/cosβ.

 

Егер К күші иіннің беттерін қысса, оны оң деп санаймыз.

Т күші тудыратын момент бағыты иінді біліктің айналу бағытымен сәйкес келсе, оң деп саналады.

Есептеудің дәлдігін және Т күшінің қисығын тұрғызу дәлдігін келесідей анықтайды:

Т_ср= 2р_iF_п/(τπ)

мұндағы: Т_ср - цикл бойындағы тангенциалды күштің орташа мәні, МН;

р_i — орташа иникаторлы қысым, МПа;

F_n — поршень ауданы, м²;

τ — қозғалтқыш тактілігі

Осы бөлімдегі теңдеулердің құрамына кіретін, әртүрлі λ және φ үшін тригонаметриялық функциялардың сандық мәндері 8.2 – 8.5 кестелерде келтірілген. Есептің нәтижелері кестеге толтырылады.

8.2-кесте

	Δ	j		p									T
	МПа		МПа	МПа		МПа		МПа		МПа		МПа	кН
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
390
420
450
480
510
540
570
600
630
660
690
720

5. Кестедегі мәліметтер бойынша графиктер тұрғызылады.

Масштабта иінді біліктің φ айналым бұрышының өзгерісіне байланысты P, P_j, S, N, K,Т толық күштерінің және p, p_j, p_s, p_N, p_K, p_T үлесті күштердің өзгеріс графиктерін тұрғызады.

 

№ 9 практикалық жұмыс.

Поршень тобы БӨЛШЕКТЕРІН есептеу.

Мақсаты: поршеньді топтың ең напряженный элементтерінің есептеуін жүргізу.

Поршеньді топтың ең шиеленіскен элементтері деп жоғары газды, инерционды және жылулық жүктемені қабылдайтын поршеньді айтады (1 сурет). Оның негізгі қызметі: цилиндр ішіндегі кеңістікті нығайту және қысымның газды күшін мүмкін болатын ең аз шығынмен иінді-шатунды механизмге тасымалдау. Поршень конструкциясы жағынан да, оны дайындау материалы мен технологиясы жағынан да күрделі бөлшек болып табылады.

Қазіргі кездегі қозғалтқыштардың поршеньдерін жаңартудың негізгі беталыстары олардың массалық – габариттік параметрлерін азайту, беріктігін және тозу беріктігін жоғарлату мен шынығусыз поршень мен цилиндр арасында минималды жылулық саңылауды алу үшін маңызды болатын сызықтық ұлғаю коэффицентін азайту.

 

 

1 сурет. Поршень сызбасы.

 

9.1-кесте. Поршень элементтерінің мөлшерлерінің негізгі конструктивті қатынастары.

 

Поршень элементінің атауы	Бензинді қозғалтқыш	Дизельдер
Поршень түбінің қалыңдығы,	0,05-0,09	0,12-0,20
Поршень биіктігі,	0,08-1,20	1,00-1,50
Поршеннің қызу белдеуінің биіктігі,	0,06-0,09	0,11-0,20
Бірінші сақиналы маңдайшаның қалыңдығы,	0,03-0,05	0,04-0,06
Поршеньнің жоғарғы жағының биіктігі,	0,45-0,75	0,60-1,00
Поршень етегінің биіктігі,	0,60-0,75	0,60-0,70
Поршеньнің ішкі диаметрі,
Поршень басының қабырғасының қалыңдығы,	0,05-0,10	0,05-0,10
Поршень етегіқабырғасының қалыңдығы, , мм	1,50-4,50	2,00-5,00
Сақинаның радиалды қалыңдығы, : компрессорлық май сыдырғыш	0,035-0,045 0,030-0,043	0,040-0,045 0,038-0,043
Поршень жырасындағы сақинаның радиалды саңылауы, Δ , мм: компрессионды май сыдырғыш	0,70-0,95 0,90-1,10	0,70-0,95 0,90-1,10
Сақинаның биіктігі, a, мм	1,50-4,00	3,00-5,00
Бос және жұмыс қалпындағы сақинаның құлып саңылауларының шамаларының арасындағы айырым,	2,50-4,00	3,2-4,0
Поршеньдегі май тесіктерінің саны,	6-12	6-12
Май каналының диаметрі	0,3-0,5	0,3-0,5
Бобышканың диаметрі,	0,3-0,5	0,3-0,5
Бобышка бүйірлерінің (торец) арасындағы ара қашықық,	0,3-0,5	0,3-0,5
Поршень саусағының сыртқы диаметрі,	0,22-0,28	0,30-0,38
Поршень саусағының ішкі диаметрі,	0,65-0,75	0,50-0,70
Саусақ ұзындығы, : бекітілген «қалқымалы»	0,85-0,90 0,78-0,88	0,85-0,90 0,80-0,85
Шатун басының ұзындығы, : бекітілген саусақ пайдаланған кезінде «қалқымалы» саусақ пайдаланған кезінде	0,28-0,32 0,33-0,45	0,28-0,32 0,33-0,45

σ = (0,05-0,09) · D = 0.07 · 82 = 5.74 мм

Н = (0,08-1,20) · D = 1 · 82 = 82 мм

 

Жұмысты орындау тәртібі.