Силы давления газов, действующие на площадь поршня, для упрощения динамического расчета заменяют одной силой, направленной по оси цилиндра и приложенной к оси поршневого пальца. Ее определяют для каждого угла по индикаторной диаграмме (см. рис 4), полученной на основании теплового расчета (для номинальной мощности и соответствующей ей частоте вращения коленчатого вала ).
Перестроение индикаторной диаграммы в развернутую по углу поворота коленчатого вала осуществляют по методу профессора Ф.А. Брикса. Развертку индикаторной диаграммы начинают с ВМТ в процессе хода впуска. Следует учесть, что на свернутой диаграмме давление отсчитывают от абсолютного нуля, а на развернутой показывают избыточное давление над поршнем:
, произведем расчет избыточного давления над поршнем через каждые поворота кривошипа, полученные данные сведем в таблицу №4 (исходные значения давлений в характерных точках берем из [1]). Следовательно, давления в цилиндре двигателя, меньшие атмосферных, на развернутой диаграмме будут отрицательными. Силы давления газов, направленные к оси коленчатого вала, считаются положительными, а от коленчатого вала – отрицательными.
Таблица №4 – Изменение давлений в зависимости от угла поворота коленчатого вала
0,125 | 0,0237 | |
0,083 | -0,0183 | |
0,081 | -0,0203 | |
0,082 | -0,0193 | |
0,087 | -0,0143 | |
0,092 | -0,0093 | |
0,086827 | -0,014473 | |
0,151752 | 0,050452 | |
0,225515 | 0,124215 | |
0,306634 | 0,205334 | |
0,585725 | 0,484425 | |
0,796413 | 0,695113 | |
1,897576 | 1,796276 | |
7,079617 | 6,978317 | |
3,18873 | 3,08743 | |
2,40451 | 2,30321 | |
1,326828 | 1,225528 | |
1,000515 | 0,899215 | |
0,695306 | 0,594006 | |
0,416314 | 0,315014 | |
0,4033 | 0,302 | |
0,3466 | 0,2453 | |
0,2899 | 0,1886 | |
0,2332 | 0,1319 | |
0,1765 | 0,0752 | |
0,1198 | 0,0185 |
Перестроим индикаторную диаграмму с учетом поправки Брикса (см. рис 4), которая равна:
и данных таблицы №4.
Найдем силу давления на поршень (МН): ,
где (согласно [1]) – площадь поршня,
- давление газов в любой момент времени,
- атмосферное давление.
Данные расчетов сведем в таблицу №5:
Таблица №5 – Изменение силы давления на поршень в зависимости от угла поворота коленчатого вала
Pг, МПа*м2 | Pг, МПа*м2 | ||
0,00015405 | 0,045359061 | ||
-0,00011895 | 0,020068295 | ||
-0,00013195 | 0,014970865 | ||
-0,00012545 | 0,007965932 | ||
-0,00009295 | 0,005844898 | ||
-0,00006045 | 0,003861039 | ||
-9,40745E-05 | 0,002047591 | ||
0,000327938 | 0,001963 | ||
0,000807398 | 0,00159445 | ||
0,001334671 | 0,0012259 | ||
0,003148763 | 0,00085735 | ||
0,004518235 | 0,0004888 | ||
0,011675794 | 0,00012025 |
По данным таблицы №5 построим зависимость (см. рис. 5).
Рис. 5 – Зависимость силы давления на поршень от угла поворота КВ
Следовательно, кривая сил давления газов по углу поворота коленчатого вала будет иметь тот же характер изменения, что и кривая .