Билет 2
Наиболее простой, но трудоемкий способ заключается в следующем. Надо построить схему КШМ в каком-то масштабе и измерить величину пути (х, рисунок 2, а). Менее трудоемкий способ - использование пулукруга Брикса (схема б). Он описывается между ВМТ и НМТ поршня (с радиусом в центре О) и затем находится второй центр О1 на расстоянии lr/2 (т.е. на величину пути поршня за счет поворота шатуна) от первого в сторону НМТ поршня. Если при таком полукруге от второго центра провести луч под углом a (для которого ищется путь), то точка его пересечения с полукругом и определит путь поршня (х, схема б рисунка 2).
При таком смещении получается, что при повороте кривошипа после ВМТ на 90° поршень проходит путь, действительно больший разгона кривошипа на величину l r/2, а при повороте от 90° до 180° - меньший на ту же величину.
Рисунок 2 Графические способы определения пути х поршня построением схемы КШМ (а) и полукруга Брикса (б) и ускорения по методу Толле (в)
Билет 3
Скорость поршня найдем, дифференцируя выражение пути по времени:
| (2) |
Это мгновенная скорость.
Средняя скорость:
. (3)
В автотракторных ДВС Ст имеет следующие значения:
двигатели легковых автомобилей - 10-12 м/с. (14,2 м/с у ЗИЛ-110)
грузовых - 8,0-10 м/с.
тракторов - 6,5-8,0 м/с.
Следует заметить, что в крупных дизелях средняя скорость поршня намного меньше; в судовых дизелях, например, Ст =4,0-5,5 м/с.
Из последнего выражения (3) следует, что средняя скорость растет пропорционально частоте вращения коленчатого вала. Обычно двигатели с малыми значениями Ст имеют и большую долговечность (сравнение касается двигателей одного класса). Объясняется это тем, что средняя скорость определяет путь поршня (поршень проходит 36…60% пути автомобиля).В соответствии с изложенным можно отметить, что средняя скорость поршня Ст характеризует механическую напряженность работы двигателя.Характерно, что при постоянном возрастании частота вращения двигателей средняя скорость существенно не изменялась. Например, в 1912 г. n не превышали 1000-1200 мин-1. К 1955 г. они возрастали до 5000 в минуту. Только за последние 25 лет n возросла с 3000 до 4000-5000 мин-1. В то же время средняя скорость поршня возросла всего с 12 до 13 м/сек. Этого результат того, что одновременно с увеличением n снижали S.
Максимальную скорость Смах можно определить, исследуя функцию мгновенной скорости (выражение 2) на экстремум: 
Отсюда находим 
и затем подставив в значение мгновенной скорости (выражение 2) - максимальную скорость.
Обычно =74-77° п.к.в. и Стах =1,625 Ст.
Билет 4
Ускорение поршня.
|
Билет 5
График Толле (рисунок 2, в) позволяет определить ускорение поршня. Он представляет параболу, проведенную через точки А (максимальное ускорение в ВМТ) и Б (то же в НМТ). Необходимая для построения параболы третья точка С откладывается на вертикали, проведенной через точку пересечения линии АБ с осью абцисс. Линии АС и БС делятся на одинаковые отрезки точками 1, 2 и 3. Точки с одинаковыми цифрами затем соединяется. Касательная к этим линиям 1-1, 2-2 и 3-3 и представляет график ускорений поршня.
На графике Толле ускорение для того же угла a поворота кривошипа найдется на вертикали (Рja, рисунок 2, в).
| Рисунок 2 Графические способы определения пути х поршня построением схемы КШМ (а) и полукруга Брикса (б) и ускорения по методу Толле (в) |
Билет 6
Суммарное удельное усилие.
Суммарное удельное усилие: рд=±(рr-р0)±рj.
Величину рд удобно найти графическим складыванием, предварительно построив индикаторную диаграмму и график инерционных усилий.
График изменения давления газов изображается индикаторной диаграммой, показывающей зависимость давления газов на квадратный сантиметр площади поршня. В этой связи и инерционные усилия удобнее представлять в виде величин, приходящихся на см2 площади поршня.
Рисунок 2 Схемы для графического определения действующего усилия
| Следует иметь в виду, что график инерционных сил будет представлять в некотором масштабе тот же график ускорений, построенный по методу Толле (рисунок 2, лекции 17). Знаки действующих удельных усилий принимаются плюсовыми, если они способствуют перемещению поршня и наоборот. Для отдельных процессов они определяются следующим образом: а) всасывание: на участке ОЕ: рд=(рг-рат)-рj; -//- Ed: p=(рг-рат)+рj б) сжатие: на dE: рд=-(рг-рат)-рj; на ЕО рд=-(рг-рат)+рj; в) сгорание: на ОЕ: рд=+(рг-рат)-рj; на dE: рд=(рг-рат)+рj; г) выхлоп на dE: рд=-(рг-рат)-рj; |
на ЕО: рд=-(рг-рат)+рj.
Например, для поворота кривошипа на угол a и процесса сжатия в соответствии с графиками рисунка находим: рд=-(рг-рат)+рj; и т.д.