Силы давления газов

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 момента времени (угла φ) по действительной индикаторной диаграмме, снятой с двигателя, или по индикаторной диаграмме, построенной на основании теплового расчета (обычно для номинальной мощности и соответствующей ей частоты вращения коленчатого вала).

Перестроение индикаторной диаграммы в развернутую по углу поворота коленчатого вала обычно осуществляют по методу проф. Ф. А. Брикса. Для этого под индикаторной диаграммой строят вспомогательную полуокружность радиусом R = S/2 (рис. 8). Далее от центра полуокружности (точка 0) в сторону н.м.т. откладывают поправку Брикса, равную R∙ λ /2. Полуокружность делят лучами из центра O на несколько частей, а из центра Брикса (точка О') проводят линии, параллельные этим лучам. Точки, полученные на полуокружности, соответствуют определенным углам φ (на рис. 8 интервал между точками равен 30°). Из этих точек проводят вертикальные линии до пересечения с линиями индикаторной диаграммы, и полученные величины давлений откладывают на вертикали соответствующих углов φ. Развертку индикаторной диаграммы обычно начинают от в.м.т. в процессе хода впуска. При этом следует учесть, что на свернутой индикаторной диаграмме давление отсчитывают от абсолютного нуля, а на развернутой показывают избыточное давление над поршнем Δ р_г = р_г – р₀. 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.

Сила давления (М·Н) на поршень

Р_г = (р_г - р_о) ∙ F_П (2.1)

где F_П – площадь поршня, м²;

р_г и р₀ – давление газов в любой момент времени и атмосферное давление, МПа.

Из уравнения (2.1) следует, что кривая сил давления газов по углу поворота коленчатого вала будет иметь тот же характер изменения, что и кривая давления газов Δ р_г.

Для определения газовых сил Р_г по развернутой диаграмме давлений Δ р_г необходимо пересчитать масштаб. Если кривая Δ р_г построена в масштабе М_р МПа в 1 мм, то масштаб этой же кривой для Р_г будет М_Р = Мр ∙ F_П, М·Н в 1 мм.

Рис. 8. Перестроение (развертка) индикаторной диаграммы в координаты p – φ