Почему при проектировании двигателей стараются увеличить их обороты и снизить коэффициент короткоходности.

Дата добавления: 2014-09-05 | Просмотров: 1654

21.3 Определение основных размеров двигателя (D и S)

Основные размеры двигателя - диаметр и ход его поршня находят используя выражение для определения эффективной мощности двигателя:

N_e=0,0167P_i×V_h×n×i×h_м×t, кВт, (1)

где i - число цилиндров двигателя;

V_h - рабочий объем цилиндра, в м³;

t - коэффициент тактности, равный 1 в случае двухтактного двигателя и 0,5 - четырехтактного;

п - частота вращения, в мин^-1;

р_i - среднее индикаторное давление, в кПа.

Ориентировочную величину эффективной мощности N_e можно определить исходя из удельной мощности двигателя автомобиля (лекция 2) или трактора из его тягового усилия.

Из выражения (1) следует:

(2)

Следует отметить, что в карбюраторных двигателях V_h редко пре­вышает 0,7 л (у двигателя ЗИЛ-375 автомобиля Урал-375 V_h= 0,875; а у опытного ЗИЛ-378 - 1,13 л).

Исходя из величины V_h определяются S и D следующим образом.

Т.к. ,

то приняв коэффициент короткоходности к=S/D (ориентируясь на выполнение двигатели) находим S=кD и затем последовательно получаем:

, и

Как следует из таблицы, моторесурс непосредственно зависит от средней скорости поршня, которая в свою очередь зависит от коэффициента короткоходности к. Поэтому выбору величины к следует уделять самое серьезное внимание.

Снижение к=S/D на 1% позволяет повысить частоту вращении на 0,2% (при условии снижения С_т на 0,5%).

Снижение к кроме всего прочего:

- повышает жесткость коленчатого вала двигателя (снижая r и повышая перекрытие шеек коленчатого вала);

- увеличивает коэффициент наполнения цилиндров двигателя свежим зарядом (увеличивая диаметр цилиндра);

- снижает тепловые потери в охлаждающую жидкость (снижая отношение поверхности камеры сжатия к ее объему F/V_c, называемое коэффициентом компактности камеры сгорания).

Отрицательное последствие снижения к - увеличиваются длина и ширина двигателя. Сократить длину двигателя можно переходя на V-образное расположение цилиндров.

Положительные моменты снижения к объясняют наметившуюся тенденцию её снижения

Величина к современных двигателей находится в пределах:

0,7-1,2 – в автомобильных (у ЗИЛ-130 – к=0,95; ГАЗ-53 – 0,87);

1,15 – 1,40 – в тракторных (до 0,85…0,95 иногда).

Как видно, значение к у тракторных ДВС больше. Объясняется это их меньшей частотой вращения.

После определения диаметра поршня можно найти его ход S=кD, а затем и радиус кривошипа коленчатого вала r=0,5S.

Почему стараются повысить обороты:

N_e=M_k*ω= M_k*( π *n)/30

M_k=(30* N_e)/(π*n) Следовательно, при повышении оборотов Крут.момент понижается, а мощность возрастает.