1. Силы, действующие на поршень

   1. Удельные силы давления газов в цилиндре

Процесс впуска. Принимаем абсолютное давление впуска =0.085 МПа, тогда избыточное давление

р_г=(- р₀)=0,085-0,1=-0,015(МПа)

Процесс сжатия. В качестве примера представим расчет для угла φ=200^о.

Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна

λ=

по формулам (2),(3),(4) получим

f(φ)=

Абсолютное давление сжатия

Избыточное давление сжатия

р_г=(0,0874-0,1)= - 0,0126 (МПа)

Процесс горения. Определим избыточное действительное максимальное давление сгорания

p_zд=(-р₀),

где - абсолютное действительное максимальное давление сгорания.

Тогда

;

;

p_zд=(7,48-0,1)=7,38(МПа).

Положение точки z_д по горизонтали определяется допустимой скоростью нарастания давления (Δр/Δφ) по углу поворота коленчатого вала, где Δφ =8…12^о. принимаем Δφ=12^о.

=0,955;

=arccos0.955=19.17

Принимаем

Процесс расширения. В качестве примера представим расчет для угла φ=380^о.

По формулам (4), (6), (7) получим

f(φ)=0.06345

Абсолютное давление расширения

Избыточное давление расширения

р_г=(8,48-0,1)=8,38(МПа)

Процесс выпуска. Принимаем абсолютное давление выпуска (давление остаточных газов) , тогда избыточное давление выпуска

(МПа).

Полученные значения сил давления, а также текущих степеней сжатия и последующего расширения занесены в таблицы 1 и 2 соответственно; диаграммы 1, 2 и 3 иллюстрируют их графическое изображение.

Таблица1.1.

Силы, действующие в КШМ,МПа

ϕ	рг	рj	p	pн	рш	рт	рz	pzc	qш.ш.
1	^2	3	4	5	6	7	8	9	10
0	^-0,015	-1,52135	-1,53635	0	-1,53635	0	-1,53635	-2,32635	2,326348
10	^-0,015	-1,4839	-1,4989	-0,001276517	-1,5146	-0,2603	-1,47612	-2,26612	0,862555
20	-0,015	-1,37442	-1,38942	-0,00233061	-1,43163	-0,47525	-1,30561	-2,09561	1,752654
30	^-0,015	-1,20122	-1,21622	-0,002982409	-1,25983	-0,60816	-1,05325	-1,84325	1,412338
40	^-0,015	-0,97719	-0,99219	-0,003127866	-1,01196	-0,63781	-0,76002	-1,55002	0,60686
50	^-0,015	-0,71848	-0,73348	-0,002755681	-0,73525	-0,56191	-0,47143	-1,26143	1,503953
60	^-0,015	-0,44292	-0,45792	-0,001944947	-0,45941	-0,39659	-0,22893	-1,01893	0,358144
70	^-0,015	-0,16824	-0,18324	-0,00084449	-0,18719	-0,1722	-0,06266	-0,85266	0,892042
80	^-0,015	0,089585	0,074585	0,00036024	0,077293	0,073453	0,012944	-0,77706	0,821541
90	^-0,015	0,31775	0,30275	0,001484817	0,311551	0,30275	-3,2E-05	-0,79003	1,019491
100	^-0,015	0,50759	0,49259	0,002379172	0,497051	0,485097	-0,08559	-0,87559	0,503175
110	^-0,015	0,655065	0,640065	0,002949838	0,640109	0,601442	-0,21898	-1,00898	1,429921
120	^-0,015	0,760674	0,745674	0,00316714	0,754591	0,645738	-0,3729	-1,1629	0,583417
130	^-0,015	0,828834	0,813834	0,003057571	0,839537	0,62339	-0,52317	-1,31317	1,45057
140	^-0,015	0,866833	0,851833	0,002685393	0,881873	0,547504	-0,65258	-1,44258	1,421791
150	^-0,015	0,883471	0,868471	0,00212966	0,884364	0,434197	-0,75214	-1,54214	0,797005
160	^-0,015	0,887602	0,872602	0,0014637	0,874069	0,29842	-0,81999	-1,60999	1,658542
170	^-0,015	0,886725	0,871725	0,000742393	0,875399	0,15136	-0,85848	-1,64848	0,377328
180	^-0,015	0,885848	0,870848	0	0,891005	0	-0,87085	-1,66085	1,574796
190	^-0,01441	0,886725	0,87232	-0,000742899	0,904276	-0,15146	-0,85907	-1,64907	1,313757
200	^-0,01257	0,887602	0,875027	-0,001467769	0,899327	-0,29926	-0,82226	-1,61226	1,022431
210	^-0,00936	0,883471	0,87411	-0,002143487	0,88102	-0,43703	-0,75702	-1,54702	1,643667
220	^-0,0045	0,866833	0,862334	-0,002718498	0,862879	-0,55427	-0,66061	-1,45061	0,117605
230	^0,00244	0,828834	0,831274	-0,003123091	0,843008	-0,63677	-0,53436	-1,32436	1,582222
240	^0,012108	0,760674	0,772782	-0,003282275	0,798853	-0,66923	-0,38642	-1,17642	1,077931
250	^0,025509	0,655065	0,680574	-0,00313653	0,705297	-0,63952	-0,23279	-1,02279	1,06727
260	^0,044206	0,50759	0,551796	-0,002665131	0,562769	-0,54341	-0,09584	-0,88584	1,29962
270	^0,070694	0,31775	0,388444	-0,001905096	0,391457	-0,38844	-1,1E-05	-0,79001	0,41739
280	^0,109095	0,089585	0,19868	-0,000959611	0,203681	-0,19566	0,034495	-0,7555	0,986628
290	^0,166489	-0,16824	-0,00175	8,06839E-06	0,004536	0,001645	-0,0006	-0,7906	0,78834
300	^0,255533	-0,44292	-0,18739	0,000795897	-0,18365	0,162284	-0,09369	-0,88369	0,758338
310	^0,399745	-0,71848	-0,31873	0,001197485	-0,30838	0,244171	-0,20487	-0,99487	0,61371
320	^0,643719	-0,97719	-0,33347	0,001051262	-0,29997	0,214358	-0,25545	-1,04545	1,056745
330	^1,068426	-1,20122	-0,13279	0,000325636	-0,05738	0,0664	-0,115	-0,905	0,732913
340	^1,783432	-1,37442	0,409012	-0,000686076	0,58732	-0,1399	0,384343	-0,40566	0,614955
350	^2,741761	-1,4839	1,257861	-0,00107124	1,65702	-0,21844	1,238748	0,448748	2,173425
360	^3,279894	-1,52135	1,758544	0	2,301278	0	1,758544	0,968544	2,792945
371	^7,04	-1,4761	5,5639	0,005206694	5,580048	1,061747	5,461655	4,671655	4,851322
380	^7,807499	-1,37442	6,433079	0,01079083	7,117753	2,200476	6,045032	5,255032	7,904356
390	^4,981502	-1,20122	3,780282	0,009269987	4,121596	1,890348	3,2737	2,4837	3,475593
400	^3,256183	-0,97719	2,278993	0,007184495	2,496754	1,465065	1,745678	0,955678	3,10342
410	^2,239777	-0,71848	1,521297	0,005715507	1,662678	1,165495	0,977736	0,187736	2,034192
420	^1,625678	-0,44292	1,182758	0,005023589	1,261252	1,024381	0,591235	-0,19876	1,216814
430	^1,239364	-0,16824	1,071124	0,004936439	1,107019	1,006586	0,366185	-0,42382	1,876911
440	^0,986415	0,089585	1,076	0,005196998	1,097042	1,059686	0,186661	-0,60334	0,370676
450	^0,814922	0,31775	1,132672	0,005555117	1,165415	1,132672	-0,0002	-0,7902	1,879272
460	^0,695328	0,50759	1,202918	0,00581	1,254392	1,184606	-0,2091	-0,9991	1,492947
470	^0,61014	0,655065	1,265205	0,005830892	1,313654	1,188831	-0,43292	-1,22292	1,478061
480	^0,548623	0,760674	1,309297	0,005561046	1,331986	1,133787	-0,65482	-1,44482	2,060308
490	^0,503977	0,828834	1,332811	0,005007366	1,336753	1,020885	-0,85684	-1,64684	0,558676
500	^0,471786	0,866833	1,338619	0,004219979	1,351542	0,860347	-1,02553	-1,81553	2,10881
510	^0,449142	0,883471	1,332613	0,003267826	1,371427	0,666226	-1,15412	-1,94412	1,383511
520	^0,434139	0,887602	1,321741	0,002217085	1,371568	0,45201	-1,24205	-2,03205	1,713518
530	^0,425578	0,886725	1,312303	0,001117605	1,34381	0,227855	-1,29237	-2,08237	2,007905
540	^0,422795	0,885848	1,308643	0	1,315177	0	-1,30864	-2,09864	0,691874
550	^0,01	0,886725	0,896725	-0,000763683	0,898234	-0,1557	-0,8831	-1,6731	1,682633
560	^0,01	0,887602	0,897602	-0,001505635	0,914029	-0,30698	-0,84347	-1,63347	0,814119
570	^0,01	0,883471	0,893471	-0,002190965	0,924981	-0,44673	-0,77377	-1,56377	1,459314
580	^0,01	0,866833	0,876833	-0,002764205	0,904524	-0,56361	-0,6717	-1,4617	1,509161
590	^0,01	0,828834	0,838834	-0,003151496	0,848864	-0,64259	-0,53919	-1,32919	0,620391
600	^0,01	0,760674	0,770674	-0,003273324	0,770726	-0,66743	-0,38532	-1,17532	1,56052
610	^0,01	0,655065	0,665065	-0,003065055	0,67109	-0,62496	-0,22745	-1,01745	0,490057
620	^0,01	0,50759	0,51759	-0,00249992	0,532638	-0,50973	-0,08986	-0,87986	1,204894
630	^0,01	0,31775	0,32775	-0,001607428	0,33965	-0,32775	1,53E-05	-0,78998	0,967783
640	^0,01	0,089585	0,099585	-0,000480988	0,10173	-0,09807	0,017297	-0,7727	0,748468
650	^0,01	-0,16824	-0,15824	0,000729273	-0,15876	0,148695	-0,05413	-0,84413	0,636413
660	^0,01	-0,44292	-0,43292	0,001838764	-0,43397	0,374913	-0,21647	-1,00647	1,208307
670	^0,01	-0,71848	-0,70848	0,002661756	-0,7226	0,542719	-0,45541	-1,24541	0,48205
680	^0,01	-0,97719	-0,96719	0,003049054	-1,00187	0,621695	-0,74091	-1,53091	1,206444
690	^0,01	-1,20122	-1,19122	0,002921104	-1,2274	0,595617	-1,03162	-1,82162	1,572289
700	^0,01	-1,37442	-1,36442	0,002288675	-1,37871	0,466675	-1,28213	-2,07213	0,738816
710	^0,01	-1,4839	-1,4739	0,001255226	-1,4739	0,255955	-1,45151	-2,24151	2,2639
720	^0,01	-1,52135	-1,51135	0	-1,52718	0	-1,51135	-2,30135	0,874218

Таблица 2.2.

Значение текущих степеней сжатия и последующего расширения

Такт сжатия		Такт расширения
φ,град	εх		φ,град	δх
180	1		360	0,714286
190	1,005139		370	0,831726
200	1,020902		380	1,097999
210	1,048361		390	1,559784
220	1,08943		400	2,17432
230	1,147082		410	2,912592
240	1,225728		420	3,741161
250	1,331842		430	4,624508
260	1,475016		440	5,527362
270	1,669728		450	6,416786
280	1,938409		460	7,263844
290	2,316849		470	8,04471
300	2,863893		480	8,741161
310	3,678609		490	9,340468
320	4,92765		500	9,834764
330	6,869084		510	10,22004
340	9,758006		520	10,49493
350	13,2042		530	10,65951
360	15		540	10,71429

Рис.1.1. зависимость текущей степени сжатия от угла поворота коленчатого вала

Рис. 1.2.зависимость текущей степени последующего расширения от угла поворота коленчатого вала

На рис.1.3 показана развернутая индикаторная диаграмма четырехтактного дизельного двигателя.

Рис .1.3 развернутая индикаторная диаграмма удельных сил давления газов

2. Силы инерции поступательно движущихся масс

Площадь поршня

(м²).

Удельная масса поступательно движущихся частей

(кг/м²)

Радиус кривошипа

(м)

Угловая скорость вращения коленчатого вала

(рад/с)

Значение силы инерции поступательно движущихся масс и значения остальных рассчитываемых сил приведем для угла φ=200^о. по формуле 8 имеем

р_j=-355.9*0.07*219.8²(сos200^o+0.264*cos(2*200^o))=0.878(МПа)

Рис.1.4 иллюстрирует зависимость сил инерции поступательно движущихся масс от угла поворота кривошипа.

Рис.1.4. Зависимость силы инерции поступательно движущихся масс от угла поворота коленчатого вала