Задание 1 Рассчитать по заданию преподавателя размер выпускных и продувочных окон .

Задание2 Описать и выполнить по методике построение диаграммы «время –сечение»

Задание 3 Дать определение и указать физический смысл поправки Брикса.

Содержание отчета:

1. Тема и цель лабораторной работы.

2. Материальное обеспечение.

3. Отчет о проделанной работе.

Заключительный контроль:

1. Дать понятие о диаграмме Брикса.

2. Построение диаграммы Брикса.

3. Построение диаграммы «время-сечение».

4. Что представляет собой контурная продувка?

5. Особенности очистки цилиндров 2-хтактных двигателей по сравнению с 4-хтактным.

6. Коэффициент продувки.

7..Коэффициент остаточных газов.

8..Коэффициент наполнения.

9. Давление продувочного воздуха.

10. 1-ая фаза продувки.

11..2-ая фаза продувки.

12. 3-ая фаза продувки.

13. В чем заключается сущность продувки?

 

Литература

1. Методические указания к выполнению лабораторных и практических работ по дисциплине «Судовые дизельные энергетические установки и их эксплуатация», 2014г..

6. Захаров Г.В.Техническая эксплуатация судовых энергетических установок- изд.3 исп. и допол.- М.Трас Лит.2013.-320с.

 

 

Практическое занятие №12

Тема: Определение нормальных, радиальных и касательных усилий и моментов действующих в двигателе

Цель: Определение действия этих сил при работе двигателя

Материальное обеспечение: чертежные принадлежности, миллиметровая бумага, калькулятор.

 

Вводный контроль:

1. Понятие о силах давления газов.

2. Действие сил тяжести поступательно движущихся частей.

3. Силы трения.

4. Силы инерции.

Краткая теория

 

В судовых ДВС возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала при помощи кривошипно-шатунного механизма. Силы, действующие в этом механизме, можно разделить на четыре группы.

1. Силы от давления газов на днище поршня Рч, Н, мгновенное значение которых Рч = РчF (Рч – давление газа в цилиндре двигателя в данный момент времени, Па; F = πD²/4 – площадь поршня, м²; D – диаметр цилиндра, м).

2. Давление газов изменяется за цикл в широких пределах от Ра до Рz в зависимости от положения поршня и угла поворота кривошипа. Период изменения давлений для четырехтактных двигателей 720º ПКВ, а для двухтактных 360º.

3. Силы тяжести поступательно движущихся частей Рв. Считают, что у тронковых двигателей в поступательном движении участвуют поршень и 0,4 массы шатуна, а у крейцкопфных, кроме того, шток, крейцкопф и ползун. Сила тяжести подвижных частей тронковых высокооборотных двигателей мала по сравнению с другими силами, поэтому ее обычно не учитывают. Однако в крейцкопфных двигателях ею пренебрегать не следует. В любом случае сила тяжести постоянна по величине и направлена вниз. Ее определяют по опытным данным или по чертежам двигателя.

4. Силы трения, которые не поддаются точному теоретическому подсчету и включаются в механические потери двигателя.

5. Силы инерции подвижных частей Ри, Н, в общем случае Ри = -М*а, где М – масса поступательно движущихся частей, кг; а –ускорение движущихся частей, м/с². знак «минус» указывает, что направление сил инерции всегда противоположно направлению ускорения.

 

Порядок выполнения работы:

Из технической механики известно, что для центрального кривошипно-шатунного механизма (у которого ось цилиндра пересекает ось коленчатого вала) ускорение поршня «а» определяется приближенным выражением а = Rω²(cosφ + λcos2φ),

где R – радиус кривошипа, м;

ω = πn/30 – угловая скорость, рад/с (n - расчетная частота вращения, об/мин);

λ – R/L (L – длина шатуна, м);

φ – угол поворота кривошипа, отсчитываемой от ВМТ.

В этом случае выражение для сил инерции поступательно движущихся частей примет окончательный вид:

Ри = - М Rω²(cosφ + λcos2φ) 1

Из этого уравнения следует, что силы инерции поступательно движущихся частей изменяются как по величине, так и по направлению в зависимости от угла φ, причем эти изменения будут периодическими.

Известно, что сила инерции достигает наибольшего значения там, где скорость становится равной нулю и меняет свой знак. Такими положениями для кривошипно-шатунного механизма должны быть мертвые точки.

В ВМТ при φ = 0º выражение (1) принимает вид:

Ри = - М Rω²(1 + λ)

в НМТ при φ = 180º Ри = - М Rω²(-1 + λ) = - М Rω²(1 - λ)

Как видно в ВМТ силы инерции подвижных частей имеют отрицательное и наибольшее абсолютное значение, а в НМТ они положительны и принимают несколько меньшее значение, если иметь в виду, что λ = 1/3,5 - 1/5.

Кроме поступательно движущихся частей в двигателе есть вращательно движущиеся части, к которым относится неуравновешенная часть кривошипа и вращающаяся часть шатуна (условно ~ 60% Gш). Массы этих частей считаются сосредоточенными на оси шейки кривошипа. Так как центростремительное ускорение в этой точке а_ц = Rω², то сила инерции вращающихся частей Рц = -М Rω², где Мц – масса вращающихся частей, кг. Знак «минус» указывает, что эта сила направлена от центра вращения по радиусу кривошипа.

Таким образом, в кривошипно-шатунном механизме работающего двигателя в любой промежуток времени действуют силы от давления газов, силы тяжести и силы инерции поступательно движущихся частей, алгебраическая сумма которых выразится равнодействующей Рg, называемой движущей силой.

Рg = ±Рч ± Рв ± Ри

Все эти силы, в том числе и движущая, считаются положительными (знак «+»), если они способствуют движению поршня и наоборот.

Движущая сила действует по оси цилиндра и приложена в центре головного соединения точке А (рис.16.1).

Разложим равнодействующую Рg по правилам механики на две составляющие: Рш, направленную на оси шатуна, и Рн, направленную перпендикулярно оси цилиндра. Условимся, что угол поворота кривошипа имеет некоторое мгновенное значение φ, а между осями цилиндра и шатуна образуется угол β. Сила Рн = Рц tgβ, которая называется нормально силой, прижимая поршень поочередно к противоположным стенкам цилиндра, вызывает износ цилиндропоршневой группы в этой плоскости (износ на эллипс).

В крейцкопфных двигателях сила Рн имеет большое значение и передается ползунам крейцкопфа на параллели, что облегчает условия работы цилиндропоршневой группы, именно этими обстоятельствами объясняется крейцкопфное исполнение малооборотных двухтактных двигателей.

Рис.1 Схема сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме

Сила, действующая по оси шатуна Рш = Рg/cosβ, стремится сжать стержень шатуна. Перенося эту силу на ось шейки кривошипа в точку В, разложим ее по двум направлениям – по радиусу кривошипа и по касательной к окружности, описываемой центром шейки вала. Радиальная сила Рр определяется выражением:

Рр = Рш cos (φ + β) = Pgcos(φ + β)/cosβ