Индикаторные диаграммы 4-х и 2-х тактного двигателей. Основные показатели
ТЕМА 3.1 основы теории ДВС 09. 2012
Индикаторные диаграммы 4-х и 2-х тактного двигателей. Основные показатели.
ПЕРВЫЙ И ВТОРОЙ ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ Физический смысл первого закона термодинамики, или, как его часто называют,… Если в механическую работу превращается Q ДЖ теплоты, то полученная работа L выразится таким же количеством джоулей. …Изменение состояния газа, т. е. его параметров, называется термодинамическим процессом.
Процессы, в которых давления и температуры в каждый данный момент неодинаковы по всей массе газа, называются неравновесными. Изучать неравновесные…Равновесные процессы обладают свойством обратимости, состоящим в том, что процесс совершается сначала в прямом, а затем в обратном направлении, причем по окончании его рабочее тело возвращается в первоначальное состояние.
Процессы, в которых рабочее тело возвращается в первоначальное состояние, являются замкнутыми и называются круговыми процессами, или циклами.
В зависимости от характера протекания и способа подвода теплоты рассматриваемые в термодинамике процессы разделяются на:
а) изохорный, протекающий при постоянном объеме газа, т.е.при V=const;
б) изобарный, совершающийся при постоянном давлении, т.е.при p=const
В) изотермический, при котором температура газа остается постоянной, т. е.
Т=const;
Г) адиабатный, протекающий без подвода и отвода теплоты;
Д) политропный, протекающий с подводом и отводом теплоты.
Идеальным циклом двигателя внутреннего сгорания называется равновесный цикл, представляющий собой совокупность последовательных процессов, совершаемых идеальным газом в цилиндре идеального двигателя.
Эти отступления сводятся к следующему:
а) состав и количество газа за цикл остаются постоянными, т.е.предполагается, что с идеальным газом, находящимся в цилиндре, совершаются только физические изменения и что процессы наполнения и выпуска отсутствуют;
б) теплота подводится к газу извне, а не в процессе сгорания топлива в цилиндре;
в) процессы сжатия и расширения являются адиабатными, т. е. протекают без теплообмена с внешней средой; предполагается, что стенки цилиндров не теплопроводны и что потери теплоты на трение и лучеиспускание отсутствуют;
г) теплоемкость газа не зависит от температуры;
д) после адиабатного расширения производится не выпуск газа, а отдача тепла холодному источнику при постоянном объеме.
Идеальные циклы — основа изучения действительных циклов, происходящих в реальных двигателях. Результаты исследования идеальных циклов позволяют сравнивать по степени использования теплоты различные типы двигателей независимо от их конструктивного выполнения.
Единой мерой количества энергии по Международной системе единиц измерения СИ является джоуль (дж). Джоулем называется механическая работа, совершаемая силой в один ньютон на пути в один метр.
Кроме того, для измерения механической энергии применяются килограммометры (кгс*м), а для измерения тепловой энергии — килокалории (ккал).
Соотношения между этими единицами следующие:
1 кгс*м = 9,81 н*м = 9,81 дж; 1
1 дж = 1/9,81 кг*м = 0,102 кг*м; 1
1 ккал = 427 кг*м = 4186,8 дж.
Количество материи (вещества) измеряется массой, за единицу которой в системе СИ принят килограмм (кг). Эталоном единицы массы служит платино-иридиевый прототип, представляющий собой цилиндр диаметром и высотой 39 мм.
Единица силы в системе СИ является производной величиной, определяемой вторым законом Ньютона и названной его именем.
Ньютоном (н) называется сила, сообщающая массе в 1 кг ускорение, равное 1 м/сек2.
В системе МКГСС за единицу силы принимается сила 1 кгс (килограмм-сила), которая массе в 1 кг сообщает ускорение 9,81 м/сек2 (точно 9,80665 м/сек2). Следовательно, 1/кгс = 9,81 н = 10 н.
2. Теоретический цикл
цикл — это замкнутый круговой процесс, завершающийся возвращением рабочего тела в первоначальное состояние. В тепловых машинах циклы непрерывно повторяются. Различают прямые и обратные циклы. В прямом цикле линия сжатия расположена под линией расширения, и цикл, при графическом изображении его, совершается по часовой стрелке. Линия сжатия в обратном цикле находится над линией расширения, в связи с чем цикл протекает против часовой стрелки.
Степень совершенства каждого цикла определяется термическим к. п. д., обозначаемым ηt. ηt = Q1- Q2 / Q1=1- Q2 / Q1 , где
Q1 — количество теплоты, подведенное к рабочему телу в течение цикла;
Q2 — количество теплоты, отведенное от рабочего тела.
Разность Q1- Q2 =L является теплотой, превращенной в механическую работу.
При рассмотрении циклов двигателей в термодинамике допускается ряд отступлений от реальных условий протекания процессов, т. е. эти условия приближаются к идеальным с целью упрощения исследования циклов
Классификация циклов
Поршневые двигатели внутреннего сгорания (д. в. с.) относятся к тепловым двигателям, в которых скрытая химическая энергия топлива трансформируется в тепловую, а затем в механическую работу. Для осуществления такого превращения в поршневых д. в. с. независимо от их тактности должны быть осуществлены следующие пять термодинамических и вспомогательных процессов: 1) заполнение цилиндров свежим зарядом (впуск); 2) сжатие этого заряда; 3) сгорание топлива; 4) расширение образовавшихся и сильно нагревшихся при сгорании газов и 5) очистка цилиндров от продуктов сгорания (выпуск).
В реально выполненных поршневых д. в. с. цикл может быть осуществлен за один оборот коленчатого вала — два хода поршня в двухтактных двигателях или за два оборота — четыре хода поршня в четырехтактных двигателях
В настоящее время применительно к поршневым д. в. с. известны три принципиально различных цикла:
А) цикл быстрого сгорания (Отто);
Б) цикл постепенного сгорания (Дизеля) и
В) смешанный цикл (Тринклера-Сабатэ).
Эффективность каждого из перечисленных циклов различна и зависит от совершенства термодинамических процессов, составляющих цикл, и условий, при которых они совершаются.
Кроме того, работа идеальных двигателей характеризуется полным отсутствием механических и гидравлических или насосных потерь при перезарядке (впуск и выпуск) цилиндров.
Цикл быстрого сгорания.
Рис. 26.1. Индикаторные диаграммы циклов Отто ( с изохорным подводом теплоты).
А — действительный; б — теоретический; в — идеальный; Va— общий объем цилиндра; Vh— полезный объем цилиндра; Vc—объем камеры сгорания; rа — впуск; ас — сжатие; cz — сгорание (подвод тепла); zb — расширение; br— выпуск; bа — в теоретическом и идеальном циклах — отвод тепла
Применительно к реальным поршневым двигателям цикл Отто характеризуется впуском горючей смеси, ее сжатием, принудительным воспламенением от постороннего источника и быстрым сгоранием приV=const. По этому циклу ** работают все двух и четырехтактные карбюраторные и газовые двигатели, а также двигатели с впрыском топлива во впускную систему ( распределенный впрыск) или в цилиндр двигателя с электроискровым и калоризаторным воспламенением.
Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия и показывает,во сколько раз воздух сжимается в цилиндре.
ε = Va Vc
Цикл Дизеля с изобарным подводом теплоты.
Рис. 26.2. Индикаторные диаграммы циклов Дизеля:
A — действительный; б — теоретический, в — идеальный.
К двигателям, работающим по циклу постепенного сгорания, относятся двух - и четырехтактные тихоходные компрессорные дизели.-двигатель внутреннего…Смешанный цикл.
Тринклер Густав Васильевич — русский инженер и изобретатель.
Сабатэ- немецкий инженер.
Рис .26.3. Индикаторные диаграммы циклов Тринклера- Сабатэ
А — действительный; б — теоретический; в — идеальный.
К двигателям, работающим по смешанному циклу, относятся быстроходные бескомпрессорные, двух - и четырехтактные дизели. Этот цикл берется за основу… Теплота Q'1 подводится при V=const на участке cz', а теплота Q»1 — при… В приведенных диаграммах трех идеальных циклов различными являются только процессы подвода тепла. Процессы ас и zb во…Индикаторная диаграмма 2-х тактного двигателя.
1. какие термодинамические процессы называются круговыми или циклами. 2. что такое теоретический термодинамический цикл 3. знать диаграмму изохорного термодинамического цикла ( цикл ОТТО)ПРОЦЕСС НАПОЛНЕНИЯ
В современных двигателях процесс впуска сравнительно четко можно разделить на два периода. К первому периоду относится заполнение цилиндра при… На основании изложенного фактическая (общая) масса свежего заряда Gc.з поступившего в цилиндр во время процесса…Тема 3.2-2 основы теории ДВС 09.2012
ПРОЦЕСС СЖАТИЯ
pV n1,=const, где n1— показатель политропы сжатия. Основные параметры состояния газа (смеси воздуха и остаточных газов) в начале… Для нахождения параметров состояния газа по окончании процесса сжатия рс и Тс, т. е. давления и абсолютной температуры…Для упрощения расчета цикла полагают, что процесс сжатия протекает по политропе со средним постоянным показателем.
С увеличением быстроходности время для теплообмена уменьшается и показатель политропы увеличивается, приближаясь к показателю адиабаты. Для… Если материал поршней более теплопроводный, то n1 будет меньше, так как при… В процессе эксплуатации n1 изменяется в зависимости от нагрузки. С увеличением ее повышается и температура рабочей…Определение давления сжатия Рс
Уравнение политропы сжатия в общем виде записывают так: p V n1 = const.Определение температуры Тс.
Находим температуру воздуха в цилиндре в конце такта : Тс= Та ε n1-1 Из формул видно, что с увеличением ε и n1 значения рс и Тс повышаются и, конечно, рс иТс находятся в прямой…Прогар клапана (нижний слева) от высоких температур.
Контроль давлений в цилиндре на работающем двигателе максиметром.
Диагностика ДВС вибросистемой ДЕПАС
Ответить на следующие вопросы:Основы теории ДВС 2012
Смесеобразование в дизелях.
Для обеспечения качественного смесеобразования в цилиндре ДВС необходимы следующие конструктивные условия : 1. обеспечить время на процесс смесеобразования- топливо подается в цилиндр… Угол а3 - угол опережения подачи топлива – это угол между кривошипом коленвала и вертикальной осью цилиндра в момент…Определение низшей теплотворной способности топлива.
Количество тепла, выделяющегося при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м3 газового топлива, при условии, что образующиеся… Количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 кг твердого или…Топлива. Высшая теплотворная способность - таблица. (Удельная теплота сгорания).
| Топлива, массовая характеристика | Высшая теплотворная способность | ||
| кДж/кг | ккал/кг | БТЕ/фунт, Btu/lb | |
| Бензин, Gasoline, Petrol | 47 300 | 11 250 | 20 400 |
| Дизтопливо, дизельное топливо, Diesel | 44 800 | 10 700 | 19 300 |
| Спирт, Alcohol, 96% , Ethanol | 30 000 | 7 150 | 12 900 |
| Сырая нефть, Petroleum | 43 000 | 10 250 | 18 500 |
Тепловой расчет целесообразно начать с определения низшей теплотворной
1.Химический состав топлива в процентах по весу: Массовое содержание углерода С = 0,87 Массовое содержание водорода Н = 0,126Количество смеси газов в цилиндре до начала и в конце горения.
Мг = L + Мг = (1 + Мг / L)кмоль. Так как отношение Мг / L = Мг /Мs =γr т е. коэффициенту остаточных газов,… М1 = (1 + γr ) L кмольОсновы теории ДВС 2012
Процесс сгорания, параметры процесса сгорания .
Угол опережения подачи топлива для дизелей в зависимости от их типа находится в пределах 150--330. на развернутой диаграмме это т.k. В т.m происходит воспламенение топлива. k-m --- есть период задержки… Процесс сгорания топлива на диаграмме условно можно разделить на четыре фазы :Определение температуры, давления и объема в конце сгорания.
Процесс сгорания характеризуется степенью повышения давления- отношением максимального давления сгорания к давлению сжатия: рz./ рс= λ Так как при определении Tz для цикла смешанного сгорания в уравнении после подстановки необходимых значений окажутся…Основы теории ДВС 2012
Процесс расширения. параметры процесса расширения
В течение всего процесса расширения происходит теплообмен между газами и стенками цилиндра. В начале расширения в результате догорания топлива к… По окончании догорания приток теплоты к газу прекратится, и вследствие… Среднее значение п2 может колебаться от 1,20 до 1,35. На величину п2 влияют следующие факторы:Основы теории ДВС 2012
Построение индикаторной диаграммы.
Ср.индикаторное давление. Виды мощностей
Индикаторная диаграмма служит исходным материалом для динамического и прочностного расчета двигателя. Построение индикаторной диаграммы можно… 1. графическим ( способ Толле)-по двум известным точкам а-с для политропы сжатия и b-z для политропы расширения.Проводим атмосферную линию
Проводим линию давления впуска Pa * 25= мм. Проводим линию давления выпуска Pb1 * 25= мм. Степень сжатия e= 14.Это произведение будет постоянным для любой точки политропы сжатия
Vz= Vc * r = 17.5 * 1.95 = 34 мм Р в т.11 на политропе сжатия в мм 7556 341.36 =7556121.= 62 мм. Следующий… Аналогично строят политропу расширения с соответствующим расчету показателя n2,предварительно взяв за произведение…Среднее индикаторное давление.
Для удобства вычисления мощности двигателя обычно вводится условное понятие среднего индикаторного давления.
Средним индикаторным давлением pi называется условное среднее постоянное давление в рабочем цилиндре, которое, действуя на поршень в течение одного его хода, совершает ту же работу, что и переменное давление за весь цикл.
Среднее теоретическое индикаторное давление расчетного цикла p'i может быть определено графически по построенной теоретической диаграмме или вычислено по параметрам, характеризующим работу двигателя и полученным в расчете.
Графически среднее индикаторное давление представляет в некотором масштабе высоту прямоугольника, площадь которого равна площади индикаторной диаграммы, а основание — длине диаграммы
Для определения p'i по диаграмме следует сначала найти ее площадь с помощью планиметра. Поделив затем площадь диаграммы на длину и масштаб давлений, получим значение среднего индикаторного давления. Таким образом проводят вычисления в судовых условиях для дизелей, оборудованных индикаторными приводами для снятия индикаторных диаграмм.
При отсутствии планиметра p'i приближенно определяют следующим способом.
разделим площадь индикаторной диаграммы на вертикальные отрезки на равном расстоянии ( через 10мм ),сложим их длины и разделим на их количество, общую длину отрезков на разделим на масштаб давлений и найдем
Pi гр.=
Второй вариант- определить площадь индикаторной диаграммы и разделить на объем (все в мм ). Полученное значение с учетом масштаба давлений дает Piгр.
В реальной диаграмме процесс сгорания, начала выпуска имеет скругления. учитываем это коэффициентом полноты диаграммы ,который принимаем 0.95-0.98
тогда Piгр1 =0.9* Piгр
аналитически среднее индикаторное давление расчитывается по формуле:
p'i = pс/(ε-1)[λ/n2-1(1-1/ε n2-1)-1/ n1-1(1-1/ε n1-1)
По опытным данным, среднее индикаторное давление равно:
у судовых дизелей без наддува (0,54-0,93) Мн/м2 = (5,4-9,3) кгс/см2
у судовых дизелей с наддувом (0,64-0,96) Мн/м2=(6,44-19,6)кгс/см2
ВИДЫ МОЩНОСТЕЙ.
Площадь индикаторной диаграммы выражает работу цикла Li= рiVs.
Как известно , работа в единицу времени есть мощность.
ИНДИКАТОРНАЯ И ЭФФЕКТИВНАЯ МОЩНОСТИ
Видов (абсолютной и относительной) мощности в двигателях внутреннего сгорания различают несколько.
Мощность индикаторная- развиваемая газами непосредственно внутри цилиндров двигателя.
Общую формулу для четырехтактных и двухтактных двигате¬лей получают, введя коэффициент тактности k, равный 0,5 для четырехтактных и единице для… Следовательно, индикаторная мощность в одном цилиндреI=Z для двухтактных двигателей
Z число цилиндров
Мощность эффективная- замеренная на коленчатом валу,. Это есть индикаторная мощность с учетом механических потерь в двигателе
где nm – коэффициент механическиъх потерь в ДВС ( механический КПД) Вычисление Nе по формуле, конечно, будет неточным, так как правильно оценить вредные сопротивления не представляется…Гидравлический тормоз Юнкерса для замера эффективной мощности.
Стенд испытания ДВС ( обкатки, определения параметров) с помощью нагрузочного генератора
Мощность номинальная- гарантируемая заводом-изготовителем для определенных длительных условий работы эффективная мощность двигателя.
4. мощность максимальная- на 10 % больше эффективной .По этой мощности устанавливается ограничение рейки ТНВД с пломбой. Ответить на вопросы:Основы теории ДВС 2012
Удельный расход топлива
- В зависимости от того, к какой мощности отнесен расход топлива, Различают: 1. удельный индикаторный расходДать определения удельного расхода топлива.
В чем различие удельного индикаторного и эффективного расхода топлива
Какими способами контролируют расход топлива на судах.
Основы теории ДВС 2012
Коэффициенты полезного действия и их зависимость от нагрузки.
Индикаторный к. п. д.
Расчетная теплота сгорания топлива — это произведение количества топлива ,введённого за цикл, на его низшую теплотворность. Индикаторный ηiхарактеризует ту часть теплоты, которая превращается в… График зависимости индикаторного КПД ηiот частоты вращения валаЭффективный кпд показывает какая часть подведенной теплоты превращена в полезную работу.
Отношение количества теплоты, превращенной в полезную работу на валу_к_расчетной теплоте сгорания топлива, затраченного на получение, этой работы, называется эффективным к. п. д.
Он учитывает как механические, так и тепловые потери, т. е. ту часть теплоты, которая превращается в полезную работу на валу двигателя. Также на эффективный КПД влияет степень сжатия, с увеличением которой он возрастает.
Для получения работы в 1 дж на валу двигателя фактически подводится теплоты geQH дж/дж,
где ge — эффективный расход топлива на 1 дж произведенной эффективной работы в кг/дж.
Следовательно, эффективный к. п. д.
ηе =1/ geQH
Из формулηi=1/ giQH и ηе =1/ geQH
Находим gi∙ ηi=1/QH и ge∙ ηе=1/QH
Приравнивая левые части уравнений, получим gi∙ ηi= ge∙ ηеоткудаgi/ ge= ηе/ ηi
Из выражения для часового расхода топлива Gч=giNi=geNe
находим:
gi/ ge= Ne/ Ni= ηм.
Сопоставлением двух последних выражений, написанных для gi/ ge ,
устанавливаем,что
gi/ ge= Ne/ Ni= ηе / ηi = ηм.
откуда
ηе= ηi ηм
Таким образом, эффективный к. п. д. является произведением индикаторного и механического к. п. д., которые характеризуют степень совершенства рабочего цикла, рациональность конструкции и качество изготовления двигателя. Ввиду того что между ηе , ηi и ηм существует прямая пропорциональность, факторы, влияющие на , ηi и ηм оказывают такое же влияние на ηе Как было указано, эффектйвный к. п. д. дизелей колеблется в пределах 0,35-0,50
Ответить на следующие вопросы:
Дать определение индикаторного КПД.
Дать определение механического КПД.
Дать определение эффективного КПД.
Объяснить зависимость между указанными КПД
Основы теории ДВС 2012
расчет температуры и давления наддува.
Увеличение количества воздуха, подаваемого в цилиндр двигателя внутреннего сгорания, путем предварительного повышения его плотности. Н. позволяет сжечь больше топлива и, следовательно, обеспечить большую мощность двигателя. Характеризуется давлением воздуха, поступающего в цилиндры. В настоящее время освоены давления до 0,25-0,3 Мпа
По степени наддува - pn / p0 , где p0- атмосферное давление :
Низкого наддува- до 1.9
Среднего наддува- 1.9-2.5
3. высокого наддува – свыше 2.5
При наддуве более 3.5 резко снижается его эффективность. Более ,чем 3.5 наддув не встречается.
Чтобы получить давление Н. 0,4-0,5 МПа, требуется при вышеуказанной системе Н. использовать практически всю мощность двигателя. В настоящее время наибольшее распространение в системе Н. ДВС получили центробежные компрессоры, которые, как правило, приводятся в действие газовыми турбинами.
При газотурбинном наддуве получается комбинированный двигатель, состоящий нз поршневой части, газовой турбины н компрессора. двигателях применяют турбокомпрессоры с постоянным давлением а) газов перед турбиной иимпульсные б) , которые имеют более высокий КПД. Однако из-за конструктивных сложностей импульсный наддув применяется только на ДВС малой и средней мощности.
При сжатии в ТК воздух нагревается, в результате чего его плотность уменьшается. Это приводит к тому, что в рабочем объеме цилиндра воздуха, а, следовательно, и кислорода, по массе помещается меньше, чем могло бы поместиться при отсутствии нагревания. Поэтому сжимаемый в нагнетателе воздух перед подачей его в цилиндры двигателя предварительно охлаждается в холодильнике (интеркуллере), который стал неотъемлемой частью большинства двигателей с наддувом. Понижение температуры наддувочного воздуха на 10 градусов позволяет увеличить его плотность примерно на 3%. Это, в свою очередь, позволяет увеличить мощность двигателя примерно на такой же процент
Температура наддува во всасывающем коллекторе указана в паспорте двигателя.
Расчет давления наддува
Для судовых ГТН показатель политропы сжатия в компрессоре принимают 0.7-0.8. температура за компрессором .
Потери давления в охладителе:
Следовательно, давление за компрессором ,МПА:
Где Рк- расчетное давление наддува за компрессором.
Степень повышения давления в компрессоре:
Расчет температуры наддува
Температура воздуха на входе в двигатель: где σ = 0,5 - 0,8 - степень тепловой эффективности охладителя. Теоретически, если σ = 0, то ,Пpи сжатии воздуха в компрессоре происходит повышение
• Где • Т0 - температура атмосферного воздуха; • К = 1,40 - показатель адиабаты для воздуха;Основы теории ДВС 2012
Тепловой баланс и теплонапряженность двигателя
Тепловой баланс двигателя
Все подведенное тепло, полученное от сгорания топлива ---100% разделяется примерно на составные части согласно таблице.Для повышения КПД всей силовой установки это тепло используется вторично( утилизируется) ,например для подогрева воды в утиль котлах, бойлерах и т.д.
Теплонапряженность
Особенно актуально это для современных двигателей, которые характеризуются значительным увеличением форсировки рабочего процесса за счет наддува.… Сохранение масляной пленки на стенках втулки цилиндров, в зоне первого… Ограничение этих показателей в эксплуатации исключает тепловую перегрузку деталей и обеспечивает надежную работу…Определение пути,скорости и ускорения поршня.
центральный, или КШМ (рис. 88, а), в котором оси цилиндра коленчатого вала пересекаются, наиболее распространен в судовых ДВС. Обычно судовые дизели… Движущиеся части КШМ имеют ускорения, возникают силы инерции, которые необходимо учитывать при расчетах деталей…Определение пути ,пройденного поршнем,поправка Брикса
однако в теории КШМ ИСПОЛЬЗУЮТ ОБРАТНУЮ ВЕЛИЧИНУ λ= R / L Расстояние между осью поршневого пальца и осью вала при повороте его на угол… Когда поршень находится в в. м. т., то это расстояние равно L+R.СКОРОСТЬ И УСКОРЕНИЕ ПОРШНЯ
Средняя скорость поршня всегда указывается в заводском паспорте ( сертификате) двигателя. Истинная скорость поршня, т. е. скорость его в данный момент (в м/сек), определяется как первая производная пути по…L — длина шатуна в м.
При бесконечной длине шатуна (L=∞ и λ =0) скорость поршня равна
С ∞=Rω sin a.
Продифференцировав аналогичным образом формулу ( 1) получим
Значения функции sin (a +B) берут из таблиц приводимых в справочниках и пособиях взависимости от a и λ. Очевидно, что максимальное значение скорости поршня при L=∞ будет при… Cмакс= Rω sin a.. Так как Со = πRn/30 и Cm=Sn/30=2Rn/30=Rn/15 тоОпределение ускорения поршня.
известно, что ускорение есть производная скорости по времени. Продифференцировав уравнение C=Rω(sina+1/2λ sin2a) и произведя преобразования, получим ускорения поршня (в м/сек2)-Основы теории двс 2012
Моменты , действующие в кривошипно-шатунном механизме
СИЛЫ ДАВЛЕНИЯ ГАЗОВ Р= Pz x F = Рz x пD2 /4 ( 2 ) где F- площадь поршня . По законам механики ее… При повороте коленчатого вала на некоторый угол сила Р разлагается на две составляющие: силу F, действующую по шатуну,…НЕРАВНОМЕРНОСТЬ ВРАЩЕНИЯ
Отношение разности максимальной и минимальной скоростей вращения за цикл работы к средней скорости называется степенью неравномерности и…ПОКАЗАТЬ НА РИСУНКЕ,КАК ПОЛУЧАЮТСЯ ВРАЩАЮЩИЙ И ОПРОКИДЫВАЮЩИЙ МОМЕНТЫ.
ПРИ КАКОМ ПОЛОЖЕНИИ КРИВОШИПА БУДЕТ МАКСИМАЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА.
ПОНЯТИЕ О СТЕПЕНИ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ВРАЩЕНИЯ.
КАКИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПРЕДЪЯВЛЯЕТ Российский Регистр к степени неравномерности судовых дизелей.
5. от каких факторов зависит степень неравномерности вращения.
Тема 3.7.2 2012
ПОНЯТИЯ ОБ УРАВНОВЕШЕННОСТИ ДВИГАТЕЛЯ
Один из недостатков ДВС –их способность вызывать вибрацию корпуса судна. Причиной являются силы инерции поступательно-движущихся частей ДВС Виды сил инерции. Поршневые двигатели во время работы могут вызывать… К периодическим неуравновешенным силам относятся силы инерции поступательно движущихся частей. Они нечем…Совпадают с частотой вращения коленвала и вызывают общую вибрацию корпуса
Частота колебаний вдвое больше частоты вращения коленвала . вызывает местные вибрации –переборок,листов и т.д. Неуравновешенными являются также центробежные силы вращающихся частей-…Обеспечение уравновешенности.
Исследования сумм сил инерции и их моментов позволяют сделать следующий вывод-- полностью уравновешенными являются двигатели с четным числом… Если при проектировании ДВС это условие не выполняется (нечетное число… 1. достигают наибольшей уравновешенности за счет подбора порядка очередности работы цилиндров.При установке поршней и шатунов обращают внимание на допустимую разницу по весу, которая указана в инструкции завода изготовителя.
ОТВЕТИТЬ НА ВОПРОСЫ:
1. КАКУЮ ВИБРАЦИЮ ВЫЗЫВАЮТ СИЛЫ ИНЕРЦИИ 1-ГО И 2-ГО ПОРЯДКА.
2. КАКОЙ ДВИГАТЕЛЬ СЧИТАЕТСЯ ПОЛНОСТЬЮ УРАВНОВЕШЕННЫМ.
3. ДЛЯ ЧЕГО УСТАНАВЛИВАЮТ ПРОТИВОВЕСЫ И ГДЕ.
4. ПОЧЕМУ ВЕС ПОРШНЕЙ И ШАТУНОВ ДОЛЖЕН БЫТЬ ОДИНАКОВ
( В ДОПУСТИМЫХ ПРЕДЕЛАХ ДЛЯ ДАННОЙ МАРКИ ДВС)
Основы теории ДВС 2012
КРУТИЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ
Пусть, например, вал несет на себе две вращающиеся массы (рис. 262). Если приложить к этим массам моменты, как показано сплошными стрелками, то вал… Допустим теперь, что действие моментов сразу прекратится. В силу упругости… Ничто не изменится, если во время совершения колебаний вал будет равномерно вращаться. При этом массы то будут…Упругие колебания вала и насаженных на него масс, возникающие после прекращения действия моментов, называются свободными крутильными колебаниями. Они совершаются лишь под влиянием упругих сил материала вала и моментов инерции масс.
Свободные крутильные колебания, как и все свободные упругие колебания, происходят всегда с определенной частотой (числом колебаний в единицу времени), называемой частотой свободных колебаний. Эта частота зависит от упругости вала и моментов инерции масс и выражается в герцах (гц).
Если у системы больше,чем две массы, то она может иметь несколько форм колебаний. Так, если система трехмассовая (рис. 263), то возможны колебания, при которых две массы движутся в одном направлении, а третья — в другом.
Вал будет иметь сечение, остающееся при колебаниях неподвижным. Такое сечение называется узлом колебаний, а колебания с одним узлом —одноузловыми.
В связи с действием сил сопротивления свободные колебания будут затухать. Основными силами сопротивления крутильным колебаниям являются силы внутреннего трения материала вала.
Вынужденные колебания.
Момент, выводящий систему из состояния равновесия, называется возмущающим. Под действием периодического возмущающего момента вал совершает вынужденные колебания с частотой, равной частоте возмущающего момента. Амплитуда вынужденных колебаний зависит от величины возмущающего момента.
Если частота действия возмущающего момента совпадает с частотой свободных колебаний, то наступает явление резонанса. При резонансе амплитуда вынужденных колебаний во много раз увеличивается по сравнению с амплитудой при том же значении
возмущающего момента вне резонанса. Поэтому при резонансе она может достичь больших значений даже при умеренной величине возмущающего момента.
Частота вращения, при которой наступает резонанс, называется критической. У двигателя может быть несколько критических частот вращения: при одних наступает резонанс с одноузловой формойколебаний, при других — с двухузловой и т. д. Возмущающие моменты могут быть разных порядков, т. е. разных частот. Наиболее опасны резонансы первого порядка с одноузловой и двухузловой формами колебаний.
Если критическая частота вращения находится в зоне рабочих оборотов двигателя ,сектор оборотов, при которых наступает резонанс , закрашивают красной краской и работать ДВС на оборотах в этом секторе не должен. В противном случае двигатель испытывает большую вибрацию ,значения напряжений в валах может превысить допустимые значения ,что приведет к поломке гребного или коленчатого вала.
ДЕМПФЕРЫ