Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

Выбор исходных данных

Выбор исходных данных при проектировании двигателя
Одной из основных тенденций развития транспортных и энергетических установок с двигателями внутреннего сгорания является повышение их мощности и экономичности. Как показывает статистика, мощность установок возрастает в зависимости от их назначения в среднем на 60-100% за каждые 10 лет. При этом все большее внимание уделяется снижению расходов, связанных с эксплуатацией двигателя и определяемых его экономичностью, надежностью и сроком службы, трудоемкостью обслуживания и некоторыми другими факторами. Конкурентная способность поршневых двигателей внутреннего сгорания, особенно транспортного назначения, зависит и от их массогабаритных показателей. При этом, если уменьшение массы двигателя ниже некоторого уровня не снижает значительно массы всей установки, то уменьшение объема, занимаемого двигателем, во многих случаях имеет первостепенное значение. Перечисленные основные и некоторые другие показатели указываются в техническом задании на проектирование двигателя.
Важным является вопрос о выборе схемы двигателя. Для отдельных классов двигателей применяют соответствующие традиционные схемы расположения цилиндров. В настоящее время расширяется область применения и других, в первую очередь V-образной, схем.
Дизели и двигатели с принудительным воспламенением для грузовых автомобилей выполняют в большинстве случаев V-образными с числом цилиндров i = 8 и углом развала 90°. Решающее значение для таких двигателей имеет уравновешенность при равномерном чередовании вспышек в цилиндрах. Последнее улучшается с увеличением числа цилиндров. Однако в этом случае повышаются стоимость обслуживания и вероятность появления отказов при эксплуатации. Кобразную схему с числом цилиндров i— 16 -г- 20 при различных углах развала широко применяют в современных тепловозных двигателях и среднеоборотных двигателях. В то же время в транспортных двигателях наряду с числом цилиндров i = 6^-8 и V-образным расположением цилиндров широко используют рядные схемы с х = 4-^-6, что обусловливает удобство эксплуатации и простоту обслуживания. Малооборотные судовые двухтактные двигатели выполняют рядными с числом цилиндров i = 3—12. Однако
Развитие энергетических установок характеризуется также непрерывным ростом удельных показателей.
следует отметить, что при числе цилиндров более десяти трудно обеспечить достаточную жесткость корпусных деталей.
Выбрав схему расположения и число цилиндров двигателя, необходимо оценить ожидаемый уровень форсирования. Одним из его показателей является удельная поршневая мощность

где Nn в кВт/дм2; ре-среднее эффективное давление, МПа; ст = SJ30-средняя скорость поршня, м/с; 5-ход поршня, м.
В отличие от частоты вращения средняя скорость поршня изменяется в более узких пределах. С увеличением скорости ст возрастают инерционные нагрузки, тепловая напряженность, значительно снижаются ресурс и надежность двигателя. Ниже приведены значения ст (в м/с) для различных двигателей:
Судовых главных:
малооборотных двухтактных крейцкопфных • • •   6,1-7,2
среднеоборотных тронковых.........6,4-9
Судовых вспомогательных...........6,5-8
Тепловозных ...................8—11
Автомобильных и тракторных:
с принудительным воспламенением.......10-18
дизелей. .................8-13
С ростом форсирования при определенном уровне технологии производства снижается ресурс двигателей сходных конструкций при одинаковых условиях эксплуатации. Поэтому для различных типов двигателей выбирают разные значения среднего эффективного давления ре, также определяющего наряду с величиной ст степень форсирования двигателя. Среднее эффективное давление может быть существенно повышено при помощи газотурбинного наддува. В зависимости от степени наддува ре меняется в широких пределах. Ниже приведены значения ре (в МПа) для двигателей:
Судовых:
малооборотных двухтактных крейцкопфных .... 1,2-1,5 (2)
среднеоборотных тронковых ..........1,5-2 (3)
Судовых вспомогательных............0,9-1,05 (1,5)
Тепловозных ..................1,5-2 (3)
Автомобильных и тракторных:
четырехтактных с принудительным воспламенением . 0,7-1
четырехтактных дизелей без наддува.......0,6-0,85
то же    с наддувом.........0,8-2
двухтактных дизелей ..............0,5-1
Примечание. В скобках указаны наибольшие значения рг
В тракторных и автомобильных двигателях, степень наддува которых значительно ниже, чем судовых и тепловозных, для оценки уровня форсирования двигателей часто используют литровую мощность

Величина N„ определяет степень использования рабочего объема цилиндра. Для автомобильных и тракторных дизелей N„ | 15,04-25 кВт/л.
Оценив значения ре и ст, по заданной номинальной мощно-сти определяют диаметр D по формуле D = 2\/Ne/{nNni), а затем по выбранному значению S/D определяют ход S поршня.
Выбрав схему расположения, количество и размеры цилиндров, приступают к компоновке двигателя, т.е. разработке его общей конструкции (часто в нескольких вариантах). Среди многих важных задач, которые решают на данном этапе,-выбор типа камеры сгорания двигателя, во многом определяющей конструкцию поршня, крышки цилиндров, системы питания, а также оказывающей большое влияние на протекание рабочего процесса. Следует отметить, что наряду с такими показателями, как экономичность, жесткость протекания процесса сгорания, токсичность продуктов сгорания и др., при выборе типа камеры необходимо учитывать назначение двигателя, размеры его цилиндров и уровень форсирования, определяющие тепловую и механическую напряженность основных узлов и деталей.

1 2 3 4 5 6 7 8

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.