Как найти диаметр цилиндра при сжатии - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Степень сжатия ДВС

Всем известно, что в бензиновых поршневых двигателях внутреннего сгорания топливовоздушная смесь перед воспламенением сжимается. Аналогичный такт работы дизелей отличаются лишь тем, что сжимается воздух без топлива. Одной из важнейших характеристик обоих ДВС является степень сжатия. Она показывает, во сколько раз изменяется объем пространства над днищем поршня при прохождении его от нижней мертвой точки до верхней.

Иногда этот показатель путают с компрессией, несмотря на то что разница между ними огромна. Ведь упомянутые выше характеристики, хоть и связаны между собой, по сути, совершенно различны. На что указывает даже их размерность. Степень сжатия – это соотношение, например, 10:1 или просто 10 и не имеет единиц измерения. То есть измеряется в «разах». Компрессия же показывает максимальное давление смеси в цилиндре перед воспламенением и измеряется в кг/см². Так, компрессия ДВС, имеющего степень сжатия 10:1, должна быть не более 15,8 кг/см². Сказать, что такое степень сжатия, можно и иначе. Это отношение объема над поршнем, находящимся в нижней мертвой точке к объему камеры сгорания. Камерой сгорания называется пространство над поршнем, достигшим верхней мертвой точки.

Расчет коэффициента сжатия

Вычислить степень сжатия ДВС можно, если выполнить расчет по формуле ξ = (V_р + V_с)/ V_с; где V_р – рабочий объем цилиндра, V_с – объем камеры сгорания. Из формулы видно, что степень сжатия можно сделать больше, уменьшив, объем камеры сгорания. Или увеличив, рабочий объем цилиндра, не изменяя камеры сгорания. V_р намного больше чем V_с. Поэтому можно считать, что ξ прямо пропорционален рабочему объему и находится в обратной зависимости от объема камеры сгорания.

Рабочий объем цилиндра можно посчитать, зная диаметр цилиндра – D и ход поршня – S. Формула для его вычисления выглядит так: V_р = (π_*D²/4)_* S.

Объем камеры сгорания из-за ее сложной формы обычно не вычисляют, а измеряют. Сделать это можно залив в нее жидкость. Определить объем, поместившийся в камеру жидкости, можно при помощи мерной посуды или весов. Для взвешивания удобно использовать воду, так как ее удельный вес 1г на см³. Значит, ее вес в граммах покажет и объем в куб. см.

Влияние коэффициента сжатия на характеристики мотора

Чем выше степень сжатия, тем больше компрессия ДВС и его мощность (при прочих равных условиях). Повышая степень сжатия, мы также способствуем увеличению КПД двигателя за счет снижения удельного расхода топлива. Степень сжатия ДВС, определяет октановое число используемого для работы мотора бензина. Так, низкооктановое топливо станет причиной детонации мотора с большим значением этого коэффициента. Чрезмерно высокое октановое число топлива не позволит силовому агрегату, компрессия которого невысока, развивать полную мощность.

Исходные данные

Октановое число топлива, используемого для бензиновых двигателей с различной степенью сжатия.

7,0–7,5 октановое число 72–76.
7,5–8,5 октановое число 76–85.
5,5–7 октановое число 66–72.
10:1 октановое число 92.
От 10,5 до 12,5 октановое число 95.
От 12 до 14,5 октановое число 98.

Выравнивание плоскости сопряжения головки с блоком срезанием слоя металла приводит к уменьшению камеры сгорания мотора. От этого показатель сжатия увеличивается в среднем на 0,1 при уменьшении толщины головки на 0,25 мм. Имея в своем распоряжении эти данные, можно определить, не превысит ли он после ремонта головки блока допустимые пределы. И не следует ли принять меры для его снижения. Опыт показывает, что при удалении слоя менее 0,3 мм последствия можно не компенсировать.

Для чего бывает нужно изменить коэффициент сжатия

Необходимость изменения этого параметра ДВС возникает довольно редко. Можно перечислить всего несколько причин, побуждающих сделать такое.

Форсирование двигателя.
Желание приспособить мотор для работы на бензине с другим октановым числом. Было время, когда газовое оборудование для авто не встречалось в продаже. Не было и газа на заправках. Поэтому советские автовладельцы часто переделывали двигатели для работы на более дешевом низкооктановом бензине.
Неудачный ремонт мотора, для ликвидации последствий которого требуется корректировка коэффициента сжатия. К примеру, фрезеровка головки блока после слишком сильной тепловой деформации. Когда выровнять сопрягаемую с блоком цилиндров поверхность удается ценой снятия слоя металла чрезмерно большой толщины. От этого значение коэффициента увеличивается столь сильно, что работа на бензине, для которого был рассчитан мотор, становится невозможной.

Как можно изменить показатель сжатия

Методы увеличения:

Расточка цилиндров и установка поршней большего размера.
Уменьшение объема камер сгорания. Выполняется за счет удаления слоя металла со стороны плоскости сопряжения головки с блоком. Эту операцию из-за мягкости алюминия лучше делать на фрезерном или на строгальном станке. Шлифовальный станок использовать не следует, так как его камень будет постоянно забиваться пластичным металлом.

Способы снижения:

Снятие слоя металла с днища поршня (делается это обычно на токарном станке).
Установка между головкой и блоком цилиндров дюралюминиевой проставки между двумя прокладками.

Взаимосвязь коэффициента сжатия и компрессии

Зная значение коэффициента сжатия, можно рассчитать какая компрессия должна быть в двигателе. Однако, обратная оценка не будет соответствовать действительности. Так как компрессия зависит еще и от изношенности деталей цилиндр-поршневой группы и газораспределительного механизма. Низкая компрессия двигателя часто говорит о значительном износе мотора и необходимости его ремонта, а не о малом коэффициенте сжатия.

Турбированные моторы

В цилиндры двигателя, имеющего турбонаддув, воздух нагнетается компрессором под давлением несколько больше атмосферного. Значит, для определения показателя сжатия такого мотора нужно значение, которое вы получите в результате расчета по формуле, умножить на коэффициент турбокомпрессора. Бензиновые двигатели с турбонаддувом работают на топливе с октановым числом выше, чем у бензина, который потребляют такие же моторы без турбин, именно потому, что их коэффициент ξ больше.

Источник

В качестве исполнительных механизмов (гидродвигателей) применяются силовые цилиндры, служащие для осуществления возвратно-поступательных прямолинейных и поворотных перемещений исполнительных механизмов. Гидроцилиндры подразделяются на поршневые, плунжерные мембранные и сильфонные.

4.1. Механизмы с гибкими разделителями

К механизмам с гибкими разделителями относятся мембраны, мембранные гидроцилиндры и сильфоны.

Мембраны (рис.4.1, а) применяют в основном при небольших перемещениях и небольших давлениях (до 1 МПа).

Мембранный исполнительный механизм представляет собой защемленное по периферии корпуса эластичное кольцо 1.

При увеличении давления в подводящей камере 2 эластичное кольцо прижимается к верхней части корпуса 3, и шток 4, связанный с эластичным кольцом выдвигается. Обратный ход штока обеспечивает пружина 5.

Рис.4.1. Схемы мембран:
а — плоская с эластичным кольцом; б — гофрированная металлическая

В гидропневмоавтоматике распространены также гофрированные металлические мембраны (рис.4.1, б). Деформация таких мембран происходит за счет разности давлений ΔP = P1 — P2 и внешней нагрузки R.

Мембранные гидроцилиндры (рис.4.2) допускают значительны перемещения выходного звена — штока. При перемещении поршня 1 в направлении действия давления жидкости (рис.4.2, а) мембрана 3 перегибается, перекатываясь со стенок поршня 1 на стенки цилиндра 2, к которым она плотно поджимается давлением жидкости (рис.4.2, б). Обратный ход поршня происходит за счет пружины.

Рис.4.2. Схемы работы мембранного гидроцилиндра

Сильфоны (рис.4.3, а) предназначены для работы при небольших давлениях (до 3 МПа). Их изготавливают из металлов и неметаллических материалов (резины или пластиков). Металлические сильфоны бывают одно- и многослойные (до пяти слоев).

Применение сильфонов оправдано в условиях высоких и низких температур, значение которых лимитируется материалом, из которого изготовлен сильфон. Сильфоны могут быть цельные или сварные.

Цельные изготавливают развальцовкой тонкостенной бесшовной трубы.

Рис.4.3. Схема металлического сильфонаа — сильфон; б — цельная стенка; в — сварная стенка

4.2. Классификация гидроцилиндров

Гидроцилиндры являются объемными гидромашинами и предназначены для преобразования энергии потока рабочей жидкости механическую энергию выходного звена. Гидроцилиндры работают при высоких давлениях (до 32 МПа), их изготовляют одностороннего и двухстороннего действия, с односторонним и двухсторонним штоком и телескопические.

Таблица 4.1
Классификация гидроцилиндров

4.3. Гидроцилиндры прямолинейного действия

Для привода рабочих органов мобильных машин наиболее широко применяют поршневые гидроцилиндры двухстороннего действия с односторонним штоком (рис.4.4).

Основой конструкции является гильза 2, представляющая собой трубу с тщательно обработанной внутренней поверхностью.

Внутри гильзы перемещается поршень 6, имеющий резиновые манжетные уплотнения 5, которые предотвращают перетекание жидкости из полостей цилиндра, разделенных поршнем. Усилие от поршня передает шток 3, имеющий полированную поверхность.

Для его направления служит грундбукса 8. С двух сторон гильзы укреплены крышки с отверстиями для подвода и отвода рабочей жидкости.

Уплотнение между штоком и крышкой состоит из двух манжет, одна из которых предотвращает утечки жидкости из цилиндра, а другая служит грязесъемником 1. Проушина 7 служит для подвижного закрепления гидроцилиндра. На нарезанную часть штока крепится проушина или деталь, соединяющая гидроцилиндр с подвижным механизмом.

Рис.4.4. Гидроцилиндр:
1 — грязесъемник; 2 — гильза; 3 — шток; 4 — стопорное кольцо; 5 — манжета;

6 — поршень; 7 — проушина; 8 — грундбукса

У нормализованных цилиндров, применяющихся в строительных машинах, диаметр штока составляет в среднем 0,5
D, ход поршня не превосходит 10D. При большей величине хода и давлениях, превышающих 20 МПа, шток следует проверять на устойчивость от действия продольной силы.

Для уменьшения потерь давления диаметры проходных отверстий в крышках цилиндра для подвода рабочей жидкости назначают из расчета, чтобы скорость жидкости составляла в среднем 5 м/с, но не выше 8 м/с.

Ход поршня ограничивается крышками цилиндра. В некоторых случая она достигает 0,5 м/с. Жесткий удар поршня о крышку в гидроцилиндрах строительных машин предотвращают демпферы (тормозные устройства).

Принцип из действия большинства из них основан на запирании небольшого объема жидкости и преобразования энергии движущихся масс в механическую энергию жидкости.

Из запертого объема жидкость вытесняется через каналы малого сечения.

На рис.4.5. представлены типичные схемы демпферных устройств. Пружинный демпфер (рис.4.5, а) представляет собой пружину 1, установленную на внутренней стороне крышки цилиндра 2, тормозящую поршень 3 в конце хода.

Демпфер с ложным штоком (рис.4.5, б) представляет собой короткий ложный шток 1 и выточку 2 в крышке цилиндра. Ложный шток может иметь коническую или цилиндрическую форму.

В конце хода поршня жидкость запирается ложным штоком в выточке крышки цилиндра и вытесняется оттуда через узкую кольцевую щель. Если ложный шток выполнен в виде конуса, то эта щель уменьшается по мере достижения поршнем конца своего хода.

При этом сопротивление движению жидкости возрастает, а инерция, ускорение и скорость движения поршня уменьшаются.

Регулируемый демпфер с отверстием (рис.4.5, в) по принципу действия аналогичен демпферу с ложным штоком. Конструктивное отличие заключается в том, что запираемая в выточке крышки цилиндра жидкость вытесняется через канал 1 малого сечения, в котором установлена игла 2 для регулирования проходного сечения отверстия.

Гидравлический демпфер (рис.4.5, г) применяется в том случае, когда конструкцией гидроцилиндра не может быть предусмотрено устройство выточки.

В гидравлическом демпфере в конце хода поршня стакан 1 упирается в крышку цилиндра, а жидкость вытесняется из полости 2 через кольцевой зазор между стаканом 1 и поршнем 3.

Пружина 4 возвращает стакан в исходное положение при холостом ходе поршня.

Рис.4.5. Принципиальные схемы демпферов:
а — пружинный демпфер; б — демпфер с ложным штоком;

в — демпфер регулируемый с отверстием; г — гидравлический демпфер

4.4. Расчет гидроцилиндров

Основными параметрами поршневого гидроцилиндра являются: диаметры поршня D и штока d, рабочее давление P, и ход поршня S.

Рассмотрим поршневой гидроцилиндр с односторонним штоком (рис.4.6). По основным параметрам можно определить следующие зависимости:

площадь поршня в поршневой полости 1 и в штоковой полости 2 соответственно

усилие, развиваемое штоком гидроцилиндра при его выдвижении и втягивании соответственно

где kтр = 0,9…0,98 — коэффициент, учитывающий потери на трение;
скорости перемещения поршня

Рис.4.6. Основные и расчетные параметры гидроцилиндра

Расчеты на прочность. Прочностными расчетами определяют толщину стенок цилиндра, толщину крышек (головок) цилиндра, диаметр штока, диаметр шпилек или болтов для крепления крышек.

В зависимости от соотношения наружного DН и внутреннего D диаметров цилиндры подразделяют на толстостенные и тонкостенные. Толстостенными называют цилиндры, у которых DН / D > 1,2, а тонкостенными — цилиндры, у которых DН / D 1,2.

Толщину стенки однослойного толстостенного цилиндра определяют по формуле:

где Pу — условное давление, равное (1,2…1,3)P ; [σ] — допускаемое напряжение на растяжение, Па (для чугуна 2,5 107, для высокопрочного чугуна 4 107, для стального литья (8…10) 107, для легированной стали (15…18) 107, для бронзы 4,2 10
7); μ — коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона), равный для чугуна 0, для стали 0,29; для алюминиевых сплавов 0,26…0,33; для латуни 0,35.
Толщину стенки тонкостенного цилиндра определяют по формуле:

К определенной по формулам толщине стенки цилиндра прибавляется припуск на обработку материала. Для D = 30…180 мм припуск принимают равным 0,5…1 мм.

Толщину крышки цилиндра определяют по формуле:

где dк — диаметр крышки.
Диаметр штока, работающего на растяжение и сжатие соответственно

где [σр] и [σ с] — допускаемы напряжения на растяжение и сжатие штока;
Штоки, длина которых больше 10 диаметров («длинные» штоки), работающие на сжатие, рассчитывают на продольный изгиб по формуле Эйлера

где σкр — критическое напряжение при продольном изгибе; f — площадь поперечного сечения штока;
Диаметр болтов для крепления крышек цилиндров

где n — число болтов.

4.5. Поворотные гидроцилиндры

Для возвратно-поворотных движений приводимых узлов на угол, меньший 360 , применяют поворотные гидроцилиндры (рис.4.7.), которые представляют собой объемный гидродвигатель с возвратно-поворотным движением выходного звена.

Рис.4.7. Поворотный однолопастной гидроцилиндр: а — схема; б — общий вид

Поворотный гидроцилиндр состоит из корпуса 1, и поворотного ротора, представляющего собой втулку 2, несущую пластину (лопасть) 3. Кольцевая полость между внутренней поверхностью цилиндра и ротором разделена уплотнительной перемычкой 4 с пружинящим поджимом к ротору уплотнительного элемента 5.

При подводе жидкости под давлением Pр в верхний канал (см. рис.4.7, а) пластина 3 с втулкой 2 будет поворачиваться по часовой стрелке. Угол поворота вала цилиндра с одной рабочей пластиной обычно не превышает 270…280 .

Расчетный крутящий момент М на валу рассматриваемого гидроцилиндра с одной пластиной равен произведению силы R на плечо а приложения этой силы (расстояние от оси вращения до центра давления рабочей площади пластины)
M = Ra
Усилие R определяется произведением действующего на лопасть перепада давлений на рабочую площадь пластины F
R = ΔPF = ( Pр — Pсл ) F

Из рис.4.7, а видно, что рабочая площадь пластины

где b — ширина пластины.
Плечо приложения силы

В соответствии с этим расчетный крутящий момент

Угловая скорость ω вращения вала

Фактические момент MФ и угловая скорость ф будут меньше расчетных в связи с наличием потерь трения и утечек жидкости, характеризуемых механическим м и объемным об КПД гидроцилиндра:

Применяются также и многопластинчатые поворотные гидроцилиндры (рис.4.8), которые позволяют увеличить крутящий момент, однако угол поворота при этом уменьшится. Момент и угловая скорость многопластинчатого гидроцилиндра:

где z — число пластин.

Рис.4.8. Поворотные гидроцилиндры: а — двухлопастной; б — трехлопастной

Для преобразования прямолинейного движения выходного звена гидроцилиндра 1 в поворотное исполнительного механизма 2 применяют речно-шестеренные механизмы (рис.4.9). Без учета сил трения крутящий момент на валу исполнительного механизма равен

а угловая скорость вращения

где DЗ — диаметр делительной окружности шестерни.

Рис.4.9. Речно-шестеренный механизм
Рис.4.10. Условное обозначение

поворотного гидроцилиндра

Наверх страницы

Источник: http://gidravl.narod.ru/gidrocil.html

Гидроцилиндр: что это такое, как работает, где используется и ГОСТ

Гидравлический цилиндр – это механизм гидравлической системы, являющийся неотъемлемым рабочим элементом техники разного назначения, главным принципом действия которого является трансформация гидравлической силы в механическую — выходного звена. Процесс превращения силы осуществляется с помощью возвратно-поступательных либо поворотно-прямолинейных движений.

Как выглядит гидроцилиндр

Гидроцилиндр используется при изготовлении строительной, дорожной и сельскохозяйственной техники, располагающей приводами подъёма и опускания конструкций навесного типа – кранов-манипуляторов, ковшей, лопат, сеялок, гидромолотов, плугов, ковшей и т.п. Также часто используются гидроцилиндры для дровокола.

Как устроен гидроцилиндр

Конструктивно механизм гидравлического цилиндра выглядит как гильза – прямая труба с идеально гладкой и чистой внутренней поверхностью изделия. Она наполнена жидкостью, вокруг которой вращается подвижной цилиндрический стержень для её нагнетания или выкачивания. Чтобы исключить протекание имеющейся жидкости, в нём предусмотрены манжеты, изготовленные из пластичной, но прочной резины.

Устройство гидроцилиндра в разрезе

Работа поршня активизируется при поступлении в цилиндр жидкости под достаточно высоким давлением.

По бокам гильзы вкручены защитные пробки, предотвращающие вытекание и располагающие специальными отверстиями для транспортировки жидкости в гильзе.

Усилие от цилиндрического стержня передаётся предустановленным штоком, характеризующимся полированной, а значит максимально гладкой, поверхностью. В нужном направлении определяет его грундбукс.

Основные узлы, которыми комплектуется механизм в зависимости от области применения техники:

сама гильза;
поршень;
манжеты резиновые;
грязесъёмник;
шток и его направляющий грундбукс;
стопорное кольцо;
проушина.

На резьбовой стороне штока фиксируется приспособленная для этой функции деталь или проушина, которая соединяет его с подвижным механизмом.

Принцип действия гидроцилиндра

Объёмным гидродвигателем управляют элементы регулировки гидропривода или непосредственно сам гидрораспределитель. Так как гидравлические цилиндры работают на условиях повышенного давления (до 32 Мпа), к функционирующей системе предъявляются повышенные требования. Должна быть максимальная прочность и высокая работоспособность системы, тогда гарантируется надёжная работа гидроцилиндра.

Типы гидроцилиндров

Варианты изделий предполагают разную комплектацию и варианты применяемости. И для удобства их принято подразделять на конкретные типы.

По типу направления действия жидкости:

количество положений штока: две позиции и много позиций;
по типу хода: телескопические или одноступенчатые;
по направлению давления жидкости: одно- или двустороннего действия;
по наличию торможения: с торможением или без него.

Классификация гидроцилиндров в зависимости от применяемого рабочего звена:

поршневые с одно- или двусторонним стержнем;
сильфонные – с рабочим звеном в виде сильфона;
плунжерные – в которых в качестве поршня используется плунжер;
мембранные – располагают звеном в виде мембраны.

По типу фиксации в системе агрегаты делятся на варианты с креплениями на шарнирах или более жёстких крепежах.

Одностороннего действия

Такие гидродвигатели характеризуются определённым направлением перемещения штока в нём при повышении давления жидкости. В обычное положение его возвращает пружина, создающая для этого определённые усилия.

Чертеж гидроцилиндра одностороннего действия

В нём осуществляется сопротивление стандартной силе упругости пружины при ровном движении цилиндрического стержня. Функции механизма возвратного типа в таком механизме выполняет пружина.

Немного другой способ функционирования наблюдается в домкратах, не располагающие пружиной возвратного типа.

При приведении механизма в действие выполняется возврат стержня за счёт привлечения функций другого гидродвигателя или силы тяжести поднимаемого или опускаемого груза.

Двустороннего действия

При обычном движении поршня усилие на штоке достигается путём обеспечения повышенного давления имеющейся жидкости в полостях цилиндра стержневого и поршневого типов.

Чертеж гидроцилиндра двустороннего действия

Прямой ход по сравнению с обратным, характеризуется повышенным усилением на стержне и низкой скоростью движения. Это обусловлено разницей в площадях, к которым применяется сила давления имеющейся жидкости. Этот тип гидродвигателей привлекается для выполнения работ по подъёму и опусканию отвалов во многих марках бульдозеров.

Телескопические

Названы так ввиду особенностей строения конструкции, визуально напоминающей небольшой телескоп и благодаря характерному принципу работы.

Чертеж телескопического гидроцилиндра

Конструктивно механизм выглядит как несколько цилиндров разных диаметров вставленных один в другой. Актуально применять подобные механизмы в ситуациях, в которых необходим большой ход цилиндрического стержня, но размер самого изделия должен быть небольшим. Этот тип механизмов может встречаться в виде одно- и двустороннего действия. Активно эксплуатируется в самосвалах.

Дифференциальные

Этот вид механизмов характеризуется непростой конструкцией, где на поршень, толкающий жидкость, давление оказывается сразу с двух сторон. Площади давления на цилиндрический стержень с разных сторон разные.

Скорость движения в соотношении к усилиям в ходах разной направленности является соразмерной соотношению площадей поршня.

Соответственно между усилием и скоростью наблюдается взаимосвязь: чем выше скорость, тем ниже усилие и чем ниже скорость, тем выше усилие.

Чертеж дифференциального гидроцилиндра

При эксплуатации гидродвигателя, размеры поршней, которые имеют соотношение 2 к 1 (дифференциальные), обеспечивают идентичную скорость и варианты хода стержня в двух направлениях. Подобные функции для гидроцилиндров с поршнем одностороннего типа без вспомогательных элементов или специальной регулировки не встречаются.

Технические характеристики гидроцилиндров

От характеристик и параметров агрегата зависит сфера применения механизма, а также срок его беспроблемной эксплуатации. Важно знать, из чего он состоит, чтобы при необходимости можно было с лёгкостью приобрести замену неисправной детали.

Главные рабочие параметры:

Диаметр штока – достаточно важный параметр, который определяет сферу эксплуатации изделия. При выборе важно ориентироваться на тип техники, в которой он будет функционировать. При проектировании гидросистемы конкретной техники обязательно следует учитывать динамику нагрузки на механизм, а также его грузоподъёмность. Это позволяет исключать изгибы стержня при эксплуатации гидроцилиндра.
Диаметр цилиндрического стержня, главной функцией которого является определение значения тянущего и толкающего усилия;
характеристики хода цилиндрически стержня – параметра, определяющего движение поршня и размеры механизма в рабочем состоянии.
конструктивные особенности, которые позволяют определить способы крепления гидроцилиндра.
тянущее усилие (кг).
расстояние в нерабочем состоянии по центрам, которые обеспечивают эффективную оценку присоединительных размеров агрегата.
номинальное давление, исчисляемое в Мпа.
усилие толкающее (кг).
масса самого изделия.

Допустимые значения гидроцилиндров

Наименование	Значение
Ход штока	не более 10000 (мм)
Диаметр штока	не более 500 (мм)
Рабочая норма	не более 70 (Мпа)
Усилие на шток (толкающее/тянущее)	не более 70 (Н)
Температура окружающей среды	от -40° до +40°
Рабочая среда	вода, водно-масленная имульсия, минеральные масла.

Назначение гидроцилиндров

Использование агрегатов такого вида актуально в дорожной, очистительной, строительной и ремонтной технике, в землеройных, разгружающих, подъёмных и транспортирующих грузы машинах. Также выполняется оснащение гидродвигателями станков, режущих металл, выполняющих кузнечные работы и работающих в качестве пресса.

В этих системах гидроцилиндры являются одними из самых важных агрегатов, обеспечивающих повышение функциональности гидросистемы, а также эксплуатацию в условиях повышенной нагрузки.

ГОСТ

ГОСТ 6540-68 определяет параметры и технические характеристики гидравлических пневматических цилиндров. Приложение ГОСТа знакомит с соотношениями значений цилиндров штокового и поршневого типа. Стандарт охватывает поршневые и плунжерные гидро- и пневмоцилиндры.

Стандартное давление гидроцилиндра имеет постоянную величину, которая определяет возможности эксплуатации данного агрегата.

Характерные обозначения гидроцилиндров зависят от особенностей конструктивного исполнения. Но следует отметить, что у разных производителей они могут быть разные.

Покупка устройства для конкретной техники должна определяться конкретными критериями, которые следует соблюдать, чтобы оно исправно и продолжительно работало без перебоев.

Среди основных:

параметры гильзы;
размер окружности и ход цапф, штока, шаров;
длина по осям в рабочем и нерабочем состоянии;
состав материала, из которого изготовлены элементы изделия;
диаметр вилок.

Важно учитывать вес гидроцилиндра и марку стали, из которой он изготовлен. Все эти параметры помогут с лёгкостью подобрать замену неисправному агрегату и без сложностей заменить его на исправный.

Сталь для гидроцилиндра используется высоких марок: 20, 35, 45, 30ХГСА, 40Х.

Источник: https://gidravlica24.ru/article/gidrocilindr-opredelenie-kakim-byvaet-kak-ustroen

Что такое гидроцилиндр?

Гидроцилиндр (гидравлический цилиндр) – объемный гидравлический двигатель, основанный на принципе возвратно поступательного движения, происходящего за счет подачи жидкости под высоким давлением.

В настоящее время они нашли свое широкое применение во всех секторах промышленности. Они входят в устройство практически каждой механической машины, будь то трактор, самосвал, бульдозер или харвестер который занимается валкой леса.

Составные части

Составные части гидроцилиндра

Гидроцилиндр состоит из следующих частей:

Камеры в гидравлическом цилиндре обязаны быть герметичными.

Для достижения этой цели, на поршень устанавливаются специальные уплотнения – манжеты, которые противодействуют протеканию жидкости сквозь поршень.

Также манжеты ставятся на буксе, здесь они выполняют роль уплотнителей. Также букса оборудована грязесъемником для того чтобы во внутрь цилиндра не попадали частицы из внешней среды работы устройства.

Важно: Уплотнители на поршне не работают если внутри гильзы есть шероховатости и царапины. Внутренняя часть гильзы шлифуется специальными станками на заводе, для достижения относительно идеально гладкого состояния.

Основные характеристики

Номинальное давление рабочей жидкости
Величина диаметра поршня
Величина диаметра штока
Величина хода штока

Основной характеристикой любого гидроцилиндра можно назвать номинальное давление, так как количество часов который данный цилиндр отработает напрямую зависит от возложенной на цилиндр нагрузку.

Виды

Основным критерием видового разделения гидравлических цилиндров является их принцип работы. Всего выделяют пять основных видов гидроцилиндров:

Одностороннего действия
Двустороннего действия
Телескопические

Гидроцилиндры одностороннего действия.

Гидравлический цилиндр одностороннего действия

При нагнетании давления в рабочей камере совершается выдвижение штока. Возвращение штока в данном виде устройств происходи по средствам установленной внутри пружины, либо за счет силы тяжести поднятого груза. Так же возможен вариант возврата штока по средствам другого гидравлического привода. Устройство работы агрегата одностороннего действия схоже с работой домкрата.

Гидроцилиндры двустороннего действия.

Гидравлический цилиндр двустороннего действия

Конструкцией таких устройств предусмотрено что рабочая жидкость находится в штоковой и поршневой камерах. Перемещение штока вперед и назад происходит за счет давления рабочей жидкости. При работе она нагнетается в одну из рабочих камер и сливается с другой, за счет чего можно контролировать движение штока в обоих направлениях.

По типу подключения гидравлические цилиндры двустороннего действия разделяют на 2 типа:

Простое подключение. Штоковая и поршневые рабочие камеры подключаются по переменно то к нагнетающей то сливной гидролиниям, которые соответственно качаю и сливают гидравлическую жидкость. Вся вытесняемая жидкость сливается в гидробак.
Диференцильное подключение. По-другому называется кольцевым подключением. В данном случае жидкость, которая уходит из штоковой камеры напрямую качается в камеру поршневую.

Телескопические гидроцилиндры.

Телескопический гидроцилиндр

Устройство данного вида позволяет при малых размерах совершать большой ход штока. Достигается это тем что оно состоит из нескольких цилиндров размещённых в полости друг друга. На рынке присутствуют модели одностороннего и двустороннего действия.

Что такое гидроцилиндр? Ссылка на основную публикацию

Источник: https://gidropnevm.ru/gidravlicheskij-instrument/ostalnoj-instrument/chto-takoe-gidrotsilindr

Гидравлический цилиндр – устройство, принцип работы, расчет усилия

Работоспособность многих видов силового оборудования как промышленного, так и бытового назначения обеспечивает такое устройство, как гидравлический цилиндр.

Выступая в роли приводного двигателя возвратно-поступательного действия, такой механизм при минимальных затратах энергии обеспечивает полный цикл работы силового оборудования, используемого в строительстве, в различных отраслях промышленности, на предприятиях сельскохозяйственной отрасли и в быту.

Наибольшее распространение гидравлические цилиндры получили в качестве основного элемента оснащения прессового оборудования, активно используемого для решения различных задач.

Гидроцилиндр представляет собой объемный гидродвигатель, преобразующий энергию потока жидкости в механическую энергию

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструкция любого гидравлического цилиндра включает в себя следующие элементы:

корпус-гильзу;
поршень;
шток поршня.

Несколько отличаются по конструкции плунжерные гидроцилиндры, в которых плунжер одновременно выполняет функции поршня и штока.

Схема гидравлического цилиндра

Принцип работы гидроцилиндра любого типа основан на оказании давления рабочей жидкости на поршень. В результате воздействия на поршень гидроцилиндра шток начинает совершать циклическую работу, передавая усилие на рабочий узел обслуживаемого устройством оборудования.

Таким рабочим узлом, функционирование которого обеспечивает цилиндр гидравлический, в зависимости от типа и назначения оборудования может быть уплотняющая платформа, гибочный или прессующий механизм, а также устройство любого другого типа, обеспечивающее передачу усилия гидроцилиндра конечному получателю силовой энергии.

Устройство раздвижного гидравлического цилиндра

Поскольку усилие, создаваемое гидравлическим цилиндром, как уже говорилось выше, формируется за счет давления, оказываемого рабочей жидкостью на поршень, свойства данной жидкости оказывают значительное влияние на эффективность использования, технические и эксплуатационные характеристики самого цилиндра. В качестве рабочей жидкости для гидравлических цилиндров поршневого или плунжерного типа, как правило, используется специальное масло, которое должно отвечать определенным требованиям по целому ряду параметров:

химическому составу и плотности;
значениям температур, при которых рабочая жидкость сохраняет свои изначальные характеристики;
склонности рабочей жидкости к развитию окислительных процессов.

Для приведения в действие гидравлических цилиндров различных типов и моделей рабочую жидкость в их внутреннюю камеру нагнетают при помощи ручного или электрического насоса.

Основные разновидности

Различные типы гидравлических цилиндров выделяют по целому ряду параметров. Так, в зависимости от числа положений, которые может занимать шток устройства, оно может быть:

двухпозиционным;
многопозиционным.

В зависимости от характера хода поршня и штока различают следующие виды гидроцилиндров:

одноступенчатые устройства;
гидроцилиндры телескопического типа.

Принцип действия гидроцилиндров различного типа

Телескопическое устройство одностороннего типа или телескопический гидроцилиндр двухстороннего действия применяют в тех случаях, когда необходимо, чтобы величина вылета штока превышала длину корпуса гидравлического цилиндра. Гидроцилиндр телескопического типа состоит из нескольких цилиндров, которые вложены один в другой, при этом корпус каждого последующего из таких цилиндров является штоком предыдущего.

В зависимости от того, в скольких направлениях действует рабочая жидкость гидравлического цилиндра, это может быть:

гидроцилиндр одностороннего действия;
устройство с двухсторонним штоком.

Гидроцилиндры с двухсторонним штоком ЦГ1 и ЦГ2, предназначенные для монтажных работ и проведения спасательных операций

Рабочая жидкость в гидравлических цилиндрах одностороннего действия действует на поршень только в одном направлении.

Для выполнения обратного действия с односторонним штоком, то есть осуществления его движения в обратном направлении, используются пружинные элементы.

Применение возвратной пружины в конструкции гидравлических цилиндров одностороннего действия приводит к тому, что они создают меньшие усилия, чем двусторонние гидроцилиндры, поршням которых не приходится преодолевать силу упругости пружинного элемента.

Конструктивная схема гидравлических цилиндров двухстороннего действия разработана таким образом, что рабочая жидкость оказывает воздействие сразу на две противоположно расположенные плоскости.

Одной из модификаций гидроцилиндра двухстороннего действия является устройство, оснащенное сразу двумя штоками, располагаемыми с противоположных сторон поршня.

Схема подключения гидравлического цилиндра двухстороннего действия предусматривает, что одна часть его внутренней камеры соединяется с напорной магистралью гидравлической системы, а вторая – со сливной.

Схема гидроцилиндра двухстороннего действия

При использовании двухстороннего гидравлического цилиндра, оснащенного одним штоком, следует учитывать тот факт, что такое устройство при движении поршня в прямом направлении создает большее усилие, чем при обратном движении.

Объясняется это тем, что площади рабочих плоскостей поршня со стороны расположения штока и с его обратной стороны различаются, соответственно, при воздействии рабочей жидкости на эти плоскости создается давление различной величины.

Устройство гидроцилиндра может предусматривать наличие специального механизма, отвечающего за торможение штока. В зависимости от наличия или отсутствия такого механизма в конструкции среди гидравлических цилиндров выделяют устройства с торможением и без него.

Традиционная конструкция гидроцилиндра с торможением в конце хода

Разделение гидравлических цилиндров на разные виды осуществляется и в зависимости от типа основного рабочего элемента, который использован в их конструкции. Так, выделяют:

плунжерный гидроцилиндр;
устройство, которое работает за счет установленной в нем мембраны;
гидроцилиндр сильфонного типа;
гидроцилиндр поршневого типа, который, как уже говорилось выше, может быть оснащен одним или двумя рабочими штоками.

Конструктивное исполнение оказывает непосредственное влияние на характеристики гидравлических цилиндров. Это следует учитывать при подборе таких устройств для оснащения оборудования определенного назначения.

Цилиндр вытяжной гидравлический JTC, развивающий усилие в 10 тонн

Основные характеристики

Осуществляя подбор гидроцилиндра, следует ориентироваться на его параметры, которые можно разделить на две основные группы:

характеризующие силовой потенциал гидравлического цилиндра;
относящиеся к конструктивным особенностям устройства.

С точки зрения силового потенциала важнейшим параметром гидравлического цилиндра является создаваемое им усилие. Различные модели гидравлических цилиндров, предлагаемых на современном рынке, способны создавать давление, значение которого варьируется в диапазоне от 2 до 50 тонн, при этом минимальные усилия (до 10 тонн) создают односторонние гидроцилиндры, а максимальные – двухсторонние.

Гидроцилиндры выпускаются с гравитационным, гидравлическим или с пружинным возвратом штока, а также с фиксирующей гайкой

Наиболее важными параметрами, которыми определяются конструктивные особенности гидравлических цилиндров, являются:

диаметр рабочей поверхности поршня;
объем рабочей камеры гидравлического насоса;
диаметр штока насоса и величина его рабочего хода.

Зная размеры гидроцилиндров, а также давление, которое оказывает рабочая жидкость на их поршень, можно выполнить расчет усилия, создаваемого на штоке.

Для того чтобы выполнить расчет гидроцилиндра с целью определения усилия, создаваемого штоком, достаточно перемножить значения давления рабочей жидкости и площади поршня, на которую она воздействует.

При выполнении таких расчетов важно учесть потери на трение, для чего используется специальный коэффициент, который подставляется в используемую формулу.

Расчет основных параметров гидроцилиндра

Чтобы определить геометрические параметры выбираемого устройства, не обязательно изучать чертежи гидроцилиндра, для этого достаточно разобраться в его маркировке. Так, маркировка гидроцилиндров, требования к которой оговариваются положениями соответствующего ГОСТа, содержит информацию о следующих геометрических параметрах:

диаметре рабочей поверхности поршня;
диаметре и ходе штока насоса.

Кроме того, маркировка гидроцилиндров содержит сведения о:

конструктивном исполнении насоса;
типе устройства (одно- или двухстороннего действия).

Ориентируясь на обозначения гидроцилиндров, можно также определить, для каких климатических условий предназначена та или иная модель.

Маркировка поршневых гидроцилиндров по ОСТ 22-1417-79

Эффективность работы гидравлического цилиндра обеспечивается не только его конструктивным исполнением и техническими параметрами, но и характеристиками элементов гидравлической системы, работающей в связке с таким устройством.

Гидроцилиндр, состоящий из рабочей камеры, поршня и штока, нуждается в подаче рабочей жидкости в требуемом объеме и под определенным давлением, степень чистоты и другие характеристики которой должны соответствовать определенным требованиям.

Соблюдение таких требований обеспечивают элементы гидравлических систем, выбору и техническому обслуживанию которых, как и выбору самого гидравлического цилиндра, следует уделять особое внимание.

Источник: http://met-all.org/oborudovanie/prochee/gidravlicheskij-tsilindr-ustrojstvo-raschet-usiliya.html

Формулы расчёта параметров гидроцилиндов. Статьи компании «ООО Гидро-Максимум»

4 янв. 2018

Данная формула помогает рассчитать усилие, которое способен развить шток пневмо или гидроцилиндра.
P1 и P2 — Давления в камерах
F — Сила развиваемая системой

D — Диаметр цилиндра
S — Площадь поперечного сечения цилиндра
P — Разница давлений

Формула на расчет усилия гидроцилиндра

При выборе гидросистемы крайне важно знать необходимое усилие на которое способен гидроцилиндр при заданном давлении. Просчитать его можно по формуле:

Удобней всего начать расчет исходя из требуемой нагрузки. Это основной параметр от которого будет зависеть выбор насоса, его мощность (требуемое давление).

Какие параметры необходимо знать чтобы рассчитать усилие гидроцилиндра в тоннах:

диаметр поршня гидроцилиндра — S
давление развиваемое насосом гидросистемы — P

Какие параметры необходимо знать чтобы рассчитать усилие гидроцилиндра в тоннах:

диаметр поршня гидроцилиндра S
давление развиваемое насосом гидросистемы P

Рассчитывается по формуле

F=PxS

Cначала узнаем площадь поперечного сечения гидроцилиндра «S» по формуле: S=ΠD2/4 где П=3,14, D2— диаметр поршня гидроцилиндра в квадрате.

Затем зная значение S, рассчитываем усилие гидроцилиндра по формуле F=PxS т.е усилие=площадь сечение х давление в гидросистеме в атмосферах.

Например D=150 мм, P=160 атмосфер. S=3,14*1502/4=17662,5 мм2 (176 см2)
Далее F=176х160=28160 кг/см2 (28 тонн)
Толкающее усилие данного гидроцилиндра будет равняться примерно в 28 тонн.
Данные расчеты используют при проектировании гидравлических домкратов, движущихся полов, прессов.

Как выбрать гидроцилиндры на штоки, которых приходится большая нагрузка. На 2 вертикальных гидроцилиндра приходится 15 кН, на один горизонтальный 7,5 кН.

Расчет будем вести по двум вертикальным гидроцилиндрам, с нагрузкой на 2 штока 15 кН.

Расчетная величина внешней нагрузки, приведенная к штоку одного цилиндра:

Выбираем тип крепления вертикальных гидроцилиндров – жесткая заделка, ход штока 560 мм.
Выбираем тип крепления горизонтального гидроцилиндра – шарнирный, ход штока 560 мм.
Усилие на штоке фактическое при подаче давления в поршневую полость цилиндра
, примем усилие , где k – коэффициент запаса.

Определим эффективную площадь поршня S1 = , где — КПД механический, равен 0,85…0,95, примем 0,9, — перепад давлений, принимается на 10..20% меньше номинального давления,

S1 = ,
Так как S1 = , тогда диаметр поршня определится как
Принимаем стандартное значение диаметра .
Тогда диаметр штока , примем стандартное значение .
Выписываем параметры выбранного гидроцилиндра:
;
Уточним эффективную площадь в поршневой полости
S1 = = 5027мм2 ≈ 0,005 м2;
Уточним эффективную площадь в штоковой полости S2:
S2 = = 3063мм2≈0,003м2.
Усилие на штоке фактическое при подаче давления в поршневую полость цилиндра
Усилие на штоке фактическое при подаче давления в штоковую полость цилиндра
,

Проверка условия . Условие выполнено.

Расчет гидроцилиндра на устойчивость
Зная фактическое расчетное усилие на штоке Fр= 24230 H, определяем критическое усилие Fкр. по формуле:
, где m = 2- коэффициент запаса прочности. Тогда
Зная критическую силу, можно определить момент инерции штока : ,
где Е= 2,1•105 МПа — модуль упругости для материала штока;

lпр. – длина продольного изгиба, определяемая при полностью выдвинутом штоке гидроцилиндра с учетом размеров креплений гидроцилиндра и его штока.

Определим lпр :
,
Где — длины концевых участков крепления цилиндров; — длина хода штока.
Длина продольного изгиба будет равна .
Получаем .
Определим необходимый диаметр штока: .

То есть минимальный диаметр штока D2min = 29 мм. Так как принятый ранее диаметр штока D2 = 50 мм > D2min ,то D2=50мм удовлетворяет условию на прогиб.

Определение расходов жидкости в гидролиниях
Действительный расход жидкости в напорной гидролинии гидроцилиндров при выдвижении штока:
Определение расходов жидкости в гидролиниях
Действительный расход жидкости в напорной гидролинии гидроцилиндров при выдвижении штока:
,

где .- объемный КПД гидроцилиндра, =0,99.

Действительный расход жидкости в сливной гидролинии гидроцилиндров при выдвижении штока:
.
Действительный расход жидкости в напорной гидролинии гидроцилиндров при втягивании штока:
,

где .- объемный КПД гидроцилиндра, =0,99.

Действительный расход жидкости в сливной гидролинии гидроцилиндров при втягивании штока:
.
Результаты расчёта расходов жидкости в гидравлических линиях

Вид операции	Расходы жидкости в гидролиниях
нагнетания	слива
10-5 м3/с	л/мин	10-5 м3/с	л/мин
Выдвижение штока	5.077	3.046	3.094	1,856
Втягивание штока	92.82	55.692	152.3	91.392

При определении диаметров трубопровода расход жидкости увеличиваем втрое, т.к. работают три цилиндра.

На линии нагнетания диаметр трубопровода dH
.
На линии слива диаметр трубопровода dс
.
На линии всасывания диаметр трубопровода dвс
.
На линии управления диаметр трубопровода dу
Для тонкостенных труб толщина стенки определяется по формуле:
,
где , — временное сопротивление растяжению материала, n = 3 – коэффициент запаса прочности.
, принимаем толщину стенок трубопроводов .

Таблица – Параметры гидроцилиндров общего назначения для рабочего давления 16–32 МПа

Диаметр поршня	Диаметр штока	КПД
= 1,25	= 1,6	механический	объемный
40	18	25	Не менее 0,98	0,95
50	22	32
63	28	40
80	36	50
100	45	63
110	50	70
125	56	80
140	63	90
160	70	100
180	80	110
200	90	125

Ход поршня выбирают из следующего ряда номинальных значений:

80, 100, 110, 125, 160, 180, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600.

Источник: https://hydro-maximum.com.ua/a321009-formuly-raschyota-parametrov.html

Устройство гидроцилиндра

Основные параметры, которыми характеризуют все гидроцилиндры – это внутренний диаметр, ход поршня, диаметр штока и номинальное давление рабочей жидкости.Гидроцилиндры бывают нескольких видов: поршневые, телескопические, плунжерные, двустороннего и одностороннего действия. По типу закрепления гидроцилиндры делятся на модели с шарнирным креплением и жестким.

Гидроцилиндр одностороннего действия совершает усилие на подвижном звене, которое направлено только в одну сторону (рабочий ход цилиндра). В противоположном направлении подвижное звено просто перемещается обратно под действием силы тяжести или возвратного механизма, например, пружины. У этих цилиндров есть лишь одна рабочая плоскость.

У гидроцилиндров двустороннего действия возможностей несколько больше. У них две рабочих плоскости, то есть рабочие усилия на выходном звене они могут создавать в двух направлениях.

Чтобы обеспечить возвратно-поступательное движение жидкость поочередно поступает под давлением в полости цилиндра. Когда одна из полостей наполняется жидкостью, другая соединяется со сливом.

У гидроцилиндра две полости: штоковая полость, в которой располагается шток, и поршневая.

Теперь подробнее разберем устройство гидроцилиндра на примере цилиндра двустороннего действия.Основные части, из которых состоит цилиндр – это корпус гидроцилиндра, состоящий из гильзы (19) и задней крышки, привинченной к гильзе, передней крышки (9), которая имеет отверстие под шток и навинчена на гильзу, шток (18) с проушиной (2), поршень (15).

На рисунке изображено строение гидроцилиндра. Он состоит из сферического подшипника (1), проушины штока (2), грязесъемника (3), уплотнительных колец (4, 5, 8 и 13), манжеты (6 и 14), манжетодержателя (7 и 12), передней крышки (9), контргайки (10), демпфера (11), поршня (15), гайки (16), шплинта (17), штока (18), гильзы цилиндра с задней крышкой (19), втулки (20) и гайки грязесъемника (21).

С помощью поршня с манжетами (14) и уплотнительного кольца (13) поршневая и штоковая полости герметично разделены, и усилие, создаваемое давлением в рабочей полости, передается на шток. Поршень крепится на внутреннем конце штока с помощью гайки (16), которая фиксируется шплинтом (17). Манжетодержатели (12) удерживают манжеты от перемещения вдоль оси поршня.

Передняя крышка (9) крепится на резьбе гильзы цилиндра с помощью контргайки (10). В крышку (9) вставлена втулка (20), которая служит направляющей для штока. Чтобы избежать утечки рабочей жидкости из полости штока, в проточке крышки (9) установлены кольца (8), также для этой цели служат манжеты (6), уплотнительные кольца (4) и (5) во втулке.

Во избежание осевого смещения при движении штока манжета сдерживается манжетодержателем (7). Со стороны внешнего торца крышки стоит грязесъемник (3), удерживающийся гайкой (21), которая ввернута во внутреннюю резьбу крышки.

Если механизм, который приводится в движение цилиндром, лишен упоров, ограничивающих его ход, которые бы фиксировали его в крайних положениях, то возможны жесткие соударения поршня и крышки гидроцилиндра. Чтобы смягчить эти удары, посредством демпфирования или торможения поршня на подходе к крышке, применяют разные типы демпфирующих устройств.

В конструкции цилиндра, которая представлена на рисунке выше, эту функцию выполняет демпфер (11), установленный рядом с поршнем (15) на шток. Демпфер (11) смягчает соударение поршня и передней крышки цилиндра по окончании полного хода.

Щель в конце хода штока, находящаяся между конической поверхностью демпфера и кромкой крышки (9) , через которую поршнем рабочая жидкость из штоковой полости выжимается в отверстие «А», уменьшается. В процессе этого, благодаря дросселированию жидкости через щель, движение поршня затормаживается.

Даже если вы прекрасно знаете устройство гидроцилиндра, осуществить его ремонт в кустарных условиях или же собрать свой собственный цилиндр – довольно нелегкая задача. Для этого нужно специальное оборудование и навыки.

Поэтому с такими вопросами лучше обратиться к опытным профессионалам. Фирма ООО «Гидравлика» специализируется на ремонте гидроцилиндров, а также изготовлении гидроцилиндров по вашим заказам. Наша компания занимается всем спектром работ, связанных с гидроцилиндрами.

Наши работники занимаются ремонтом штока гидроцилиндров, ремонтируют гидроцилиндры для спецтехники, такой как погрузчики, асфальтоукладчики, экскаваторы, бетононасосы, автокраны и краны манипуляторы.

Также мы можем изготовить гидроцилиндр по предоставленным вами чертежам или образцам. Мы гарантируем высокое качество и короткие сроки работы.

Источник: https://gidropro.ru/articles/70-ustrojstvo-gidroczilindra.html

Источник

Объем двигателя

Прежде чем говорить о компрессии и степени сжатия, разберемся с понятием объема. У цилиндра существует 3 вида объемов:

В полный объем входит рабочий объем и объем камеры сгорания. Каждый мотор имеет определенное количество цилиндров. Чтобы узнать общий объем двигателя, нужно сложить параметры каждого цилиндра.

Объемы цилиндра двигателя

Для расчета рабочего объема одного цилиндра, нужно умножить площадь сечения цилиндра на длину рабочего хода поршня. Длина хода поршня определятся расстоянием от нижней мертвой точки (НМТ) до верхней мертвой точки (ВМТ), т.е. от максимально нижнего до максимально верхнего положения поршня.

По формуле это выглядит так: Vраб. = πr 2 h, где π = 3,14, r – радиус, h – длина рабочего хода поршня.

Например, если объем одного цилиндра составил 499 кубических сантиметров, а цилиндров четыре, то нужно умножить 499 на 4 и получим 1996 кубических сантиметров. Далее, округляем до 2000 и делим на 1000, чтобы получить значение в литрах. Таким образом, рабочий объем двигателя составит 2 литра.

Объем двигателя – это параметр ДВС, который определяет его мощность.

В большинстве стран стоимость автомобильного налога зависит от рабочего объема двигателя. Чем он больше, тем дороже обходится налог. Например, объем мотора японского автомобиля “Kei Car” всего 0,66 кубических сантиметров. Владельцы этих машин вообще не платят дорожный налог.

Рабочий объем любого двигателя измеряется в кубических сантиметрах или литрах. Исходя из объема, автомобили делятся на категории:

микролитражные (не больше 1,1 литра);
малолитражные (от 1,2 до 1,7 литра);
среднелитражные (от 1,8 до 3,5 литра);
крупнолитражные (от 3,6 и больше).

Чем больше объем, тем больше топливно-воздушной смеси помещается в каждой камере сгорания. Этот показатель напрямую влияет на расход топлива, но вместе с тем увеличивается мощность автомобиля.

Формулы объема для прямого и наклонного цилиндров

Здесь и далее приняты такие обозначения.

Буква-обозначение	математическая величина
V	объем
S	площадь основания
h	высота
r	радиус окружности
l	длина образующей
α	угол между образующей и основанием

В любом случае потребуется формула, в которой высота тела, умножается на площадь основания. Она выглядит так:

V = Sh

Если требуется узнать, как найти объем цилиндра прямого, то здесь высота по длине полностью совпадает с образующей. Основанием чаще всего является круг, тогда его площадь будет сосчитана по формуле:

S = πr2.

Когда в задаче идет речь об эллиптическом цилиндре, то потребуется такая формула площади основания:

S = π ab, здесь буквами a и b обозначены малая и большая полуоси овала.

При решении задач о наклонном цилиндре потребуется ввести некоторые дополнения в формулу. Например, если не известна высота, но идет речь об образующей и угле между ней и основанием. Тогда букву h потребуется заменить таким выражением:

h = l * sin α.

Что такое степень сжатия

Движение поршня происходит в результате давления газов, которые образуются при сгорании топливно-воздушной смеси. Перед воспламенением смесь сжимается поршнем в цилиндре. Оставшийся объем в цилиндре после полного сжатия топлива (объем над поршнем в ВМТ) называется камерой сгорания.

Степень сжатия — это отношение объема камеры сгорания к полному объему цилиндра. Она рассчитывается по формуле: ξ = (Vр + Vс) : Vс, где Vр – это рабочий объем, Vс – объем камеры сгорания.

Степень сжатия

Например, полный объем цилиндра равен 500 кубических сантиметров, а объем камеры сгорания 50 кубических сантиметров. Сжатие в 10 раз. Значит, степень сжатия будет равна 10:1.

Степень сжатия является соотношением и относительной величиной.

Что нужно знать о цилиндре?

Геометрическое тело, о котором мы говорим, образуется в результате вращения прямоугольника вокруг одной из его сторон, и всегда будет прямым. То есть угол между образующей цилиндра и его основанием в данном случае равен 90 градусам. Если выполнить это простое движение не удается, и угол уже не 90 градусов, то идет речь о наклонном цилиндре.

Каким бы ни был вид тела, все равно нужно знать о том, как найти объем цилиндра. Но сначала нужно определиться с некоторыми теоретическими данными.

Процесс сжатия в дизельных двигателях

Как правило, в дизельных двигателях степень сжатия значительно выше. Если в бензиновых двигателях она в среднем составляет 10:1 – 12:1, то у дизелей значение может достигать от 15:1 до 22:1. Рабочий процесс в дизельном моторе происходит следующим образом: вначале в цилиндр попадает чистый воздух, который за счет большой степени сжатия разогревается до 700-900°С. Дизтопливо впрыскивается под высоким давлением в камеру сгорания при подходе поршня к ВМТ. А так как воздух уже сильно разогрет, после смешивания с ним происходит воспламенение топлива. Возгорание под давлением (без необходимости применения сложной системы зажигания) является главным преимуществом дизельного двигателя. Но, с другой стороны, повышаются требования к герметичности. Также необходим насос высокого давления, который является одним из слабых мест такого типа силовых агрегатов.

Кратко о компрессии

Если со степенью сжатия все понятно, то перейдем к термину компрессия. Под этим понятием понимается максимальный уровень давления, который возникает в камере сгорания в момент перед сгоранием топлива. Если степень сжатия это условная величина, то компрессия является абсолютной величиной и измеряется в атмосферах, килограммах на кубический сантиметр (кг/см 2 ).

Компрессия — это давление в цилиндре, степень сжатия — безразмерный параметр, описывающий геометрические характеристики цилиндра.

Между этими двумя понятиями есть тесная связь, но на компрессию влияет не только уровень сжатия, но также герметичность компрессионных колец и клапанов, температура двигателя, температура горения топлива и многое другое. Более подробно о компрессии можно почитать в отдельной статье на нашем сайте.

Зачем нужно проверять объем двигателя

Чаще всего узнают объем двигателя когда хотят увеличить степень сжатия, то есть если хотят расточить цилиндры с целью тюнинга. Поскольку чем больше степень сжатия, тем больше будет давление на поршень при сгорании смеси, а следовательно, двигатель будет более мощным. Технология изменения объема в большую сторону, дабы нарастить степень сжатия, очень выгодна — ведь порция топливной смеси такая же, а полезной работы больше. Но всему есть свой предел и чрезмерное её увеличение грозит самовоспламенением, вследствие чего происходит детонация, которая не только уменьшает мощность, но и грозит разрушением мотора.

На что влияет степень сжатия двигателя

Она оказывает влияние на количество работы, производимой двигателем. Чем выше степень сжатия, тем больше энергии выделяется при сжигании топливно-воздушной смеси. Соответственно, это отражается на мощности силового агрегата. В конце прошлого века автопроизводители добивались увеличения мощности именно путем повышения степени сжатия.

Производительность двигателя и степень сжатия

Этот метод имеет определенные ограничения. Дело в том, что нельзя сжимать смесь до бесконечности. Есть определенный предел и если этот предел превысить, то происходит самопроизвольное воспламенение смеси (детонация). Но это правило относится только к бензиновым двигателям.

На что влияют лошадиные силы

Мощность автомобиля необходима для успешного преодоления внешних сопротивлений. К ним относятся сопротивление воздуха, трение, вес самой машины и груза . .

. Чем выше мощность, тем больше противодействующих сил способна преодолеть машина.

Автомобили с большим количеством лошадиных сил под капотом обычно оценивают дороже. Однако не стоит забывать, что только лошадиные силы не смогут обеспечить высокую скорость движения и отличные эксплуатационные качества автомобиля. Кроме мощности на возможности машины оказывает значительное влияние и крутящий момент. Именно обороты двигателя считаются вторым решающим параметром для определения оптимальной мощности.

Степень сжатия и октановое число бензина

Известно, что каждому бензиновому двигателю соответствует определенное октановое число топлива.

Октановое число бензина определяет его детонационную стойкость.

Чем выше степень сжатия и компрессия, тем большим октановым числом должно обладать топливо. Например, низкооктановое топливо вызовет детонацию в двигателе с высоким уровнем сжатия, т.к. воспламенится раньше времени. Если же компрессия и сжатие невысокое, а используется высокооктановое топливо, то двигатель не сможет достичь полной мощности, т.к. топливо с большим октановым числом обычно горит с меньшей температурой и медленнее. Из-за скорости горения ниже расчетной может получиться так, что на фазе выпуска через клапан вместо отработанных газов будет выпущена еще горящая смесь. Следовательно, детали двигателя будут перегреваться, особенно клапаны и возможен их прогар.

Что такое объем двигателя автомобиля?

Одной из важнейших характеристик любого бензинового или дизельного двигателя является его рабочий объем. С момента появления первых ДВС эта характеристика мотора выступает первостепенным показателем, по которому выделяется тот или иной силовой агрегат. По этой причине понятие «объем двигателя» постоянно употребляется применительно к различным силовым установкам. На многих авто указание объема мотора вынесено в виде специального шильдика рядом с обозначением самой модели. Например, BMW 740 означает, что это седьмая серия в модельном ряду с объемом двигателя 4.0 литра.

От рабочего объёма атмосферного или турбированного двигателя сильно зависит мощностная характеристика, максимальная скорость движения ТС и т.д. Более того, деление автомобилей по классам, формирование налогообложения и определение размера уплаты различных сборов также происходит с учетом типа двигателей и объемов, которые устанавливаются производителем на разные модели/виды транспортных и других средств. Следует отметить, что многие потребители не всегда хорошо ознакомлены с тем, что же такое объем двигателя на самом деле. Далее мы намерены поговорить о том, из чего насчитывается рабочий объем ДВС, как узнать объем двигателя и т.д.

Расчет объема ДВС калькулятором

Чтобы посчитать объем интересующего вас двигателя нужно внести 3 цифры в соответствующие поля, — результат появится автоматически. Все три значения можно посмотреть в паспортных данных автомобиля или тех. характеристиках конкретной детали либо же определить, какой объем поршневой поможет штангенциркуль.

Таким образом, если к примеру у вас получилось что объем равен 1598 см³, то в литрах он будет обозначен как 1,6 л, а если вышло число 2429 см³, то 2,4 литра.

Длинноходный и короткоходный поршень

Также замете, что при одинаковом количестве цилиндров и рабочем объеме двигатели могут иметь разный диаметр цилиндров, ход поршней и мощность таких моторов так же будет разной. Движок с короткоходными поршнями очень прожорлив и имеет малый КПД, но достигает большой мощности на высоких оборотах. А длинноходные стоят там, где нужна тяга и экономичность.

Следовательно, на вопрос «как узнать объем двигателя по лошадиным силам» можно дать твердый ответ – никак. Ведь лошадиные силы хоть и имеют связь с объемом двигателя, но вычислить его по ним не получится, поскольку формула их взаимоотношения еще включает много разных показателей. Так что определить кубические сантиметры двигателя можно исключительно по параметрам поршневой.

Что такое объем мотора

Тепловой двигатель внутреннего сгорания представляет собой внушительный комплекс из различных механизмов, систем и дополнительного навесного оборудования, образуя сложное инженерное решение. Общий принцип работы ДВС предполагает подачу топлива и воздуха в специальную закрытую камеру, где происходит возгорание полученной топливно-воздушной смеси. В результате сгорания топлива высвобождается энергия, которая толкает поршень, размещенный в цилиндре двигателя. Поршень движется, КШМ преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное, что позволяет крутить коленчатый вал. Далее крутящий момент двигателя передается на трансмиссию и затем на ведущие колеса автомобиля. Указанный процесс постоянно повторяется после запуска двигателя, то есть мотор все время работает при условии того, что осуществляется подача компонентов и происходит эффективное сгорание топливной смеси в рабочей камере. Указанная камера называется камерой сгорания. Объем камеры сгорания (он же рабочий объем) — произведение площади сечения цилиндра на длину рабочего хода поршня от НМТ в ВМТ (верхняя и нижняя мертвая точка хода поршня). Физический объем камеры сгорания является рабочим объемом двигателя на бензиновых и дизельных автомобилях, мотоциклах и других видах наземного, воздушного или водного транспорта, сельхозтехники, а также других механизмов и приспособлений с использованием ДВС. Обратите внимание, если двигатель имеет несколько цилиндров, тогда объем камеры сгорания в каждом из них обязательно суммируется с остальными. Другими словами, рабочий объем многоцилиндрового двигателя является суммой объема камер сгорания всех цилиндров такого мотора. Суммарный объем всех цилиндров двигателя обычно выражается в литрах. Рабочий объем камеры сгорания указывается в сантиметрах кубических.

Часто задаваемые вопросы

В чем измеряется объем двигателя?

Объем двигателя измеряется в кубических сантиметрах

(см3), но в документации часто пишется именно в литрах (л.). 1000 кубических сантиметров равны 1 литру. Единица самого точного измерения объема именно куб сантиметры, поскольку, когда объем двигателя автомобиля указывается в литрах, то производится округление до целого числа после запятой. Например, объем 2,4 л. равны 2429 см3.
Какая формула рабочего объем цилиндра двигателя?

Рабочий объем цилиндра двигателя равен произведению числа Пи (3.1415) на квадрат радиуса основания и на высоту хода в нем поршня. Сама формула объема цилиндра ДВС в куб. сантиметрах выглядит так: Vраб = π⋅r²⋅h/1000
Как измерить объем двигателя автомобиля?

Объем двигателя – это сумма рабочих объемов всех его цилиндров, соответственно, необходимо сначала узнать какой объем одного цилиндра, а затем умножить на их количество. Объем цилиндра вычисляют, умножив высоту на квадрат радиуса и число «Пи». Но, чтобы измерить именно рабочий объем цилиндра в двигателе, за высоту нужно брать длину хода поршня от НМТ до ВМТ, а радиус можно померить также линейкой, узнав сначала диаметр цилиндра. Такой метод измерения возможен только при снятой головке либо заведомо известных параметрах.
Объем двигателя 1.8 л. в см3

При конверсии метрической единица объема равной 1,8 литра, то в куб. см это будет 1800 см³, но если это касается именно объема двигателя, то он может варьироваться так как производитель, указывая объем 1.8, округляет значение от того что измеряется в см3. То есть это может быть, как 1799, так и 1761, и даже 1834. Следовательно, какой объем двигателя 1.8 в см³, можно узнать лишь из технической характеристики конкретного автомобиля.

Подпишись

на наш канал в
Яндекс.Дзене
Еще больше полезных советов в удобном формате

Классификация автомобилей по объему двигателя

Как правило, в модельном ряду каждого производителя есть более и менее мощные автомобили, которые различаются габаритами и весом. На малогабаритные автомобили, такие как Daewoo Matiz, не ставят двигатели большого объема, так как для достижения достойных динамических характеристик этому небольшому и легкому автомобилю вполне достаточно мотора с рабочим объемом 1.0. Соответственно, Daewoo Matiz относится к классу микролитражных автомобилей, а тяжелый кроссовер BMW X5 с объемом двигателя (в одной из модификаций) 4,6 л — к крупнолитражным. Между этими «крайностями» находятся малолитражки и среднелитражные автомобили. Кстати, в некоторых случаях прямой зависимости рабочего объема с его габаритами и весом нет. Хороший пример — спорткары и суперкары. Объем двигателя Lamborghini Gallardo составляет 5 литров при массе 1,5 тонны. В недавно опубликованном списке автомобилей, попавших под «налог на роскошь» не встречаются модели с объемом двигателя ниже трех литров От объема двигателя зависят и другие параметры автомобиля. В первую очередь – мощность. Чем больше топлива сгорает за один цикл в цилиндрах двигателя, тем больше энергии выделяется. От мощности двигателя напрямую зависят разгон автомобиля и его максимальная скорость передвижения. Не следует забывать о существовании обратной зависимости: чем больше рабочий объем, тем выше расход топлива.

Можно ли увеличить объем двигателя?

Этот вопрос часто задают себе владельцы автомобилей, задавшихся целью увеличения мощности. Возможность такая есть, но существенно увеличить объем не удастся. Объем увеличивают при капитальном ремонте двигателя, так как для восстановления формы стенок цилиндров их приходится растачивать на специальном станке (если, конечно, в нем не применяются гильзы). Стенки цилиндров медленно, но неуклонно стачиваются от постоянного трения, что приводит к увеличению объема камеры сгорания, и расточка лишь помогает восстановить нарушенную геометрию и скорректировать расхождение объема разных цилиндров. В Японии класс малолитражек «kei car» с объемом двигателя до 660 куб.см. освобожден от уплаты дорожного налога Возможности по увеличению объема ограничивает тот факт, что производители считают, что капитальный ремонт обоснован лишь три раза, после чего двигатель необходимо утилизировать. После расточки блока каждый раз приходится покупать новые поршни большего диаметра, которые называются «ремонтными». Калибров ремонтных поршней всего три. В связи с этим замена двигателя на такой же, но имеющий изначально больший объем — гораздо более перспективное занятие в плане увеличения мощности.

Как узнать объем двигателя

Для расчета рабочего объема двигателя вам будет нужно посчитать объем одного цилиндра и затем умножить на их количество у ДВС. И того получается:

Vдвиг = число Пи умноженное на квадрат радиуса (диаметр поршня) умноженное на высоту хода и умноженное на кол-во цилиндров.

Поскольку, как правило, параметры поршня везде указываются в миллиметрах, а объем двигателя измеряется в см. куб., то для перевода единиц измерения, результат придется разделить еще на 1000.

Заметьте, что полный объем и рабочий, отличаются, так как поршень имеет выпуклости и выточки под клапана и в него также входить объем камеры сгорания. Поэтому не стоит путать эти два понятия. И чтобы рассчитать реальный (полный) объем цилиндра, нужно суммировать объем камеры и рабочий объем.

Определить объем двигателя можно обычным калькулятором, зная параметры цилиндра и поршня, но посчитать рабочий объем в см³ нашим, в режиме онлайн, будет намного проще и быстрее, тем более, если вам расчеты нужны, дабы узнать мощность двигателя, поскольку эти показатели напрямую зависят друг от друга.

ОПТИМАЛЬНЫЙ ЛИТРАЖ

Практически все производители предлагают несколько моторов для одной и той же модели автомобиля, и выбрать оптимальный двигатель не всегда просто. Условно автомобили делятся на несколько классов:

микролитражные, с объемом мотора не более 1100 куб. см;
малолитражные, с объемом 1200 – 1700 куб. см;
среднелитражные, с объемом 1800 – 3500 куб. см;
крупнолитражные, с объемом более 3500 куб. см.

Существует градация силовых агрегатов по классам автомобилей. Для машин класса В обычно предлагаются моторы от 1,0 до 1,6 л, С-класс оснащается моторами объемом от 1,4 до 2 литров, D-класс – 1,6 – 2,5 л, Е-класс – от 2 литров. Выбирая подходящий двигатель для себя, будущий автовладелец должен определить, в каких условиях авто будет преимущественно использоваться. Для езды в городских условиях вполне подойдет мотор с меньшим литражом (например, 1,4 л), если он обладает хорошей тягой на низких оборотах. Если же на низах тяга недостаточная, двигатель постоянно придется «крутить», и об обещанных восьми литрах топлива на 100 км пробега по городу можно забыть.

Необходимо учитывать и то, что включенная климатическая установка отнимает значительную часть мощности и увеличивает расход горючего. На автомобиле с маломощным мотором ездить при этом становится неприятно, поскольку водитель постоянно будет вынужден включать низшие передачи.

Если машина преимущественно будет эксплуатироваться в условиях трассы, для нее лучше выбрать двигатель побольше.

Во-первых, разница в расходе будет не такой значительной;
во-вторых, под капотом автомобиля постоянно будет запас мощности, который позволит водителю более уверенно выходить на обгон;
к тому же, включение кондиционера или системы климат-контроля, практически не отражается на динамике авто.

На что еще влияет рабочий объем

От литража ДВС зависит разгонная динамика автомобиля и максимальная скорость, которую он способен развить. Но тут тоже существует определенная зависимость от параметров кривошипно-шатунного механизма.

И конечно, литраж агрегата сказывается на стоимости машины, причем, очень существенно. И дело не только в увеличении расходов на производство самого двигателя. Для работы с более мощным двигателем нужна и коробка передач посерьезнее. Более динамичный автомобиль требует установки более эффективных и мощных тормозов. Сложнее, мощнее и дороже будут система впрыска, рулевое управление, трансмиссия и подвеска. Шины, очевидно, также будут более дорогими.

Расход топлива в общем случае также определяется размерами цилиндров: чем они больше, тем прожорливее будет автомобиль. Однако и здесь не всё однозначно. При спокойном передвижении по городу малолитражки расходуют примерно 6…7 л бензина на 100 км. У автомобилей, имеющих двигатель среднего объема, расход составляет 9…14 л. Крупнолитражные моторы «кушают» 15…25 литров.

Однако в более напряженной дорожной обстановке на малолитражке часто приходится поддерживать высокие обороты двигателя, газовать, переключаться на пониженные передачи. А если машина нагружена, да еще и включен кондиционер, то расход горючего существенно возрастет. Заметно ухудшится при этом и разгонная динамика.

А вот что касается передвижения по загородным трассам, то на скорости 90…130 км/час разница в расходе топлива у автомобилей с разным литражом двигателей не так уж велика.

Особенности эксплуатации крупнолитражных автомобилей

По сравнению с двигателями малого литража крупнолитражные моторы отличаются большей мягкостью работы и менее заметным износом, так как им намного реже приходится работать на пределе мощности. Максимум возможностей двигатель с большой камерой сгорания выдает только в том случае, когда участвует в гонках, т.е. в спортивных состязаниях. При езде в нормальном режиме у двигателя сохраняется запас мощности, поэтому он не работает на износ. Потребление топлива, конечно, остается более высоким, чем у малолитражных движков, однако его можно снизить, правильно отрегулировав коробку передач. Мощный двигатель, который редко эксплуатируется в жестком режиме, способен «накрутить» до миллиона километров пробега без необходимости капитального ремонта. Поэтому затраты, понесенные при покупке мощного крупнолитражного авто, окупаются впоследствии длительной эксплуатацией машины.

На что влияет объем двигателя?

Во-первых, расход бензина. Чем больше объем цилиндра, тем больше топлива надо, чтобы воспламенить его с наибольшей отдачей, соответственно, расход повышается. Однако этот минус оборачивается не менее ощутимым плюсом. Чем больше объем двигателя, тем больше мощность двигателя, так как большее количество бензина выделяет большее количество энергии

Во-вторых, как уже было отмечено, чем больше объём, тем больше мощность, то есть, автомобиль с двигателем большего объёма будет быстрее разгоняться, сможет перевозить более тяжелые грузы и большее количество пассажиров Зачастую двигатели большего объема оказываются гораздо более экономичными: не приходится слишком сильно давить на педаль газа, чтобы разогнать машину. Расход топлива не увеличивается, в то время, как малолитражные двигатели под нагрузкой сжигают гораздо больше топлива. Чем больше объем, тем больше сам двигатель, тем больше машина. Скажем так: большие объемы используются на машинах более высокого класса, потому двигатель и все другие системы дороже в обслуживании. Цена на такой автомобиль заведомо выше. Для того, чтобы понять, какой именно автомобиль вам более подходит, следует усвоить, что микро- и малолитражные автомобили лучше всего подходят для движения в больших городах с пробками на дорогах. Их расход будет в городском потоке минимален по сравнению с другими авто, но, в свою очередь, такие авто не подходят для дальних путешествий, так как на скорости свыше 100 км/ч им явно не хватает мощности. Много груза они перевозить также не смогут.

Автомобили с объемом от 1,8 до 3 литров отлично подходят как для городского движения, так и для дальних поездок, их мощности хватает для разгона и движения на большой скорости, для перевозки грузов, причем расход бензина у таких автомобилей не так уж и велик.

Автомобили оснащенные двигателями от 3 литров — это либо внедорожники, либо микроавтобусы и минивэны, предназначенные для перевозки большего количества пассажиров или груза.

Как быть, если нужно определить объем на практике?

В задачах обычно уже известны значения угла или высоты с образующей. А возможно, какие-то другие элементы, через которые их можно найти. В жизни приходится делать измерения самостоятельно.

Тогда вопрос о том, как определить объем цилиндра, сводится к тому, чтобы правильно сделать измерения его высоты и радиуса. Для этого потребуются: линейка, карандаш и прямоугольный лист бумаги.

Чаще всего в быту нас окружают прямые круговые цилиндры. Измерить их высоту обычно не составляет труда. Нужно просто приложить линейку сбоку и измерить расстояние от низа до верха тела. Это будет высота — h.

С радиусом окружности все не так легко. Нужно немного вспомнить геометрию. Здесь потребуется лист бумаги с прямым углом и карандаш.

Что дает теория по геометрии? Вокруг прямоугольного треугольника можно описать окружность. Причем его прямой угол окажется на ней, а гипотенуза совпадет с диаметром.

Нужно взять лист бумаги и положить его так, чтобы прямой угол касался края основания. Тогда две его стороны, которые образуют этот угол, в некоторых точках пересекутся с окружностью. В этих местах потребуется сделать метки. По ним провести отрезок. Он окажется гипотенузой и искомым диаметром основания цилиндра.

Как найти объем цилиндра, в нашем случае? В формуле фигурирует радиус. Он равен половине диаметра. То есть длину получившегося отрезка нужно разделить на два.

Осталось только подставить результаты измерений в формулу объема и сосчитать. Причем учесть, что ответ получится в см3. Если объем нужно узнать в кубических метрах, то число нужно будет разделить на миллион. Чтобы получить объем в литрах, делителем окажется тысяча.

Калькулятор расчета мощности двигателя автомобиля

Рассмотрим 5 популярных способа как вычислить мощность двигателя автомобиля используя такие данные как:

обороты двигателя,
объем мотора,
крутящий момент,
эффективное давление в камере сгорания,
расход топлива,
производительность форсунок,
вес машины
время разгона до 100 км.

Каждая из формул, по которой будет производиться расчет мощности двигателя автомобиля довольно относительная и не может со 100% точностью определить реальную лошадиную силу движущую машину. Но произведя подсчеты каждым из приведенных гаражных вариантов, опираясь не те или иные показатели, можно рассчитать, по крайней мене, среднее значение будь-то стоковый или тюнингованный движок, буквально с 10-ти процентной погрешностью.

Литраж и мощность ДВС

Мощность силового агрегата во многом определяется его рабочим объемом. Однако эта зависимость далеко не всегда является пропорциональной. Дело в том, что мощность зависит еще и от среднего эффективного давления в камере сгорания, от потерь энергии, диаметра клапанов и некоторых иных конструктивных особенностей. В частности, она обратно пропорциональна длине рабочего хода поршней, которая в свою очередь определяется соотношением размеров шатуна и шатунных шеек коленвала.

Существуют возможности повышения мощности без увеличения рабочего объема цилиндров и без дополнительного расхода топлива. Наиболее распространенные способы — установка системы турбонаддува или изменяемые фазы газораспределения. Но такие системы значительно увеличивают цену автомобиля, а в случае поломки ремонт также обойдется весьма недешево.

Возможно и обратное действие — автоматическое понижение мощности двигателя, когда он нагружен не полностью. Двигатели, в которых электроника может отключать отдельные цилиндры, уже применяются на некоторых серийных автомобилях, выпускаемых за океаном. Экономия топлива при этом достигает 20%.

Кроме того, созданы опытные образцы ДВС, мощность которых регулируется путем изменения длины рабочего хода поршней.

Как рассчитать мощность через крутящий момент

Самый простой расчет мощности двигателя авто можно определить по зависимости крутящего момента и оборотов.

Крутящий момент

Сила, умноженная на плечо ее приложения, которую может выдать двигатель для преодоления тех или иных сопротивлений движению. Определяет быстроту достижения мотором максимальной мощности. Расчетная формула крутящего момента от объема двигателя:

Мкр = VHхPE/0,12566

, где

VH – рабочий объем двигателя (л),
PE – среднее эффективное давление в камере сгорания (бар).

Обороты двигателя

Скорость вращения коленчатого вала.

Формула для расчета мощности двигателя внутреннего сгорания автомобиля имеет следующий вид:

P = Mкр * n/9549 [кВт]

, где:

Mкр – крутящий момент двигателя (Нм),
n – обороты коленчатого вала (об./мин.),
9549 – коэффициент, дабы обороты подставлять именно в об/мин, а не косинусами альфа.

Поскольку по формуле, результат получим у кВт, то при надобности также можно конвертировать в лошадиные силы или попросту умножать на коэффициент 1,36.

Использование данных формул — это самый простой способ перевести крутящий момент в мощность.

А дабы не вдаваться во все эти подробности быстрый расчет мощности ДВС онлайн, можно произвести, используя наш калькулятор.

Но, к сожалению, данная формула отражает лишь эффективную мощность мотора которая не вся доходит именно до колес автомобиля. Ведь идут потери в трансмиссии, раздаточной коробке, на паразитные потребители (кондиционер, генератор, ГУР и т.п.) и это без учета таких сил как сопротивление качению, сопротивление подъему, аэродинамическое сопротивление.

Что такое рабочий объем двигателя

Рабочим объемом двс считается сумма объема всех цилиндров мотора. От этого показателя отталкиваются автомобилисты, планируя покупку авто. Благодаря данной цифре можно определить, на сколько километров хватит очередной заправки. Во многих странах на этот параметр ориентируются, определяя, какой налог должен заплатить хозяин транспортного средства. Что же такое рабочий объем, и как он вычисляется?

В двигателях внутреннего сгорания тепловая энергия преобразуется во вращательную. Данный процесс происходит следующим образом.

В камеру сгорания через впускной клапан поступает смесь воздуха и топлива. Искра от свечи зажигания воспламеняет горючее. В результате образуется небольшой взрыв, который толкает поршень в низ, благодаря чему происходит вращение коленчатого вала .

От литража мотора зависит, насколько сильным будет этот взрыв. В автомобилях с атмосферными двигателями объем цилиндра – ключевой фактор, определяющий мощность силового агрегата. Современные автомобили оснащаются дополнительными нагнетателями и системами повышения КПД мотора. Благодаря этому мощность увеличивается не от количества поступающей топливной смеси, а за счет повышения производительности процесса горения, и использования всей высвободившейся энергии.

Вот почему малый объем турбированного двигателя не обязательно означает, что он маломощный. Примером тому служит разработка фордовских инженеров – система EcoBoost. Вот сравнительная таблица мощностей некоторых типов двигателей:

Тип двигателя:Объем, литрыМощность, лошадиные силыКарбюраторный1,675Инжекторный1,5140Duratec, многоточечный впрыск1,6125EcoBoost1,0125

Как видно, не всегда увеличенный литраж означает большую мощность. Конечно, чем сложнее система впрыска топлива, тем дороже двигатель в обслуживании, но такие моторы будут более экономичными и будут соответствовать экологическим нормам.

Особенности расчета

Как высчитывается рабочий объем двс? Для этого существует простая формула: h(ход поршня) умножается на площадь сечения цилиндра (площадь круга – 3,14*r2). Ходом поршня считается высота от его нижней мертвой точки до верхней.

Большинство двигателей внутреннего сгорания, которые устанавливаются в автомобили, имеют несколько цилиндров, и все они одинакового размера, поэтому полученную цифру нужно умножить на количество цилиндров. Результатом будет рабочий объем мотора.

Полный объем цилиндра – это сумма его рабочего объема и объема камеры сгорания. Вот почему в описании характеристик автомобиля может стоять показатель: объем двигателя – 1,6 литра, а рабочий объем – 1594 см3.

О том, как данный показатель и степень сжатия влияют на показатель мощности двс, можно прочитать здесь .

Как рассчитать мощность по объему двигателя

Если же вы не знаете крутящий момент двигателя своего автомобиля, то для определения его мощности в киловаттах также можно воспользоваться формулой такого вида:

Ne = Vh * pe * n/120

(кВт), где:

Vh — объём двигателя, см³
n — частота вращения, об/мин
pe — среднее эффективное давление, МПа (на обычных бензиновых моторах оставляет порядка 0,82 — 0,85 МПа, форсированных — 0,9 МПа, а для дизеля от 0,9 и до 2,5 МПа соответственно).

Для получения мощности движка в «лошадках», а не киловаттах, результат следует разделить на 0,735.

Расчет мощности двигателя по расходу воздуха

Такой же приблизительный расчет мощности двигателя можно определять и по расходу воздуха. Функция такого расчета доступна тем, у кого установлен бортовой компьютер, поскольку нужно зафиксировать значение расхода, когда двигатель автомобиля, на третьей передаче, раскручен до 5,5 тыс. оборотов. Полученное значение с ДМРВ делим на 3 и получаем результат.

Формула как рассчитать мощность ДВС по расходу воздуха в итоге выглядит так:

Такой расчет, как и предыдущий, показывает мощность брутто (стендовое испытание двигателя без учета потерь), которая выше на 10—20% от фактической. А еще стоит учесть, что показания датчика ДМРВ сильно зависят от его загрязненности и калибровок.

Расчет мощности по массе и времени разгона до сотни

Еще один интересный способ как рассчитать мощность двигателя на любом виде топлива, будь-то бензин, дизель или газ – по динамике разгона. Для этого используя вес автомобиля (включая пилота) и время разгона до 100 км. А чтобы Формула подсчета мощности была максимально приближена к истине нужно учесть также потери на пробуксовку в зависимости от типа привода и быстроту реакции разных коробок передач. Приблизительные потери при старте для переднеприводных составит 0,5 сек. и 0,3-0,4 у заднеприводных авто.

Используя этот калькулятор мощности ДВС, который поможет определить мощность двигателя исходя из динамики разгона и массы, вы сможете быстро и достаточно точно узнать мощь своего железного коня не вникая в технические характеристики.

Расчет мощности ДВС по производительности форсунок

Не менее эффективным показателем мощности автомобильного двигателя является производительность форсунок. Ранее мы рассматривали её расчет и взаимосвязь, поэтому, труда, высчитать количество лошадиных сил по формуле, не составит. Подсчет предполагаемой мощности происходит по такой схеме:

Где, коэффициент загруженности не более 75-80% (0,75…0,8) состав смеси на максимальной производительности где-то 12,5 (обогащенная), а коэффициент BSFC будет зависеть от того какой это у вас двигатель, атмосферный или турбированный (атмо — 0.4-0.52, для турбо — 0.6-0.75).

Узнав все необходимые данные, водите в соответствующие ячейки калькулятора показатели и по нажатию кнопки «Рассчитать» Вы сразу же получаете результат, который покажет реальную мощность двигателя вашего авто с незначительной погрешностью. Заметьте, что вам совсем не обязательно знать все представленные параметры, можно расчищать мощность ДВС отдельно взятым методом.

Ценность функционала данного калькулятора заключается не в расчете мощности стокового автомобиля, а если ваш автомобиль подвергся тюнингу и его масса и мощность притерпели некоторые изменения.

Источник

Объём цилиндра

Содержание:

1 Строение
2 Малый диаметр — цилиндр
3 Отношение — диаметр — цилиндр
4 2. Отношение хода поршня к диаметру цилиндра
5 Полный объем — цилиндр
6 Диаметр — цилиндр — двигатель
7 Материал изготовления
8 Высота двигателя от оси коленчатого вала
9 Внешний тепловой баланс двигателя

Строение

Поршень 4-тактного двигателя имеет достаточно сложное строение и, таким образом, целиком устройство включает в себя несколько составных частей. Это позволяет придавать машине оптимальные технические характеристики, а также делать 4-тактный двигатель более устойчивым к нагрузкам, а значит, долговечным.

Основная часть, из которой состоит поршень четырехтактного ДВС, — это его днище. Днище по своему диаметру чуть меньше, чем диаметр цилиндра, что объясняется наличием компрессионных и маслосъемных колец. Днище поршня любого диаметра может иметь разную форму и описание. Так, оно может иметь вогнутую форму, а само углубление может обладать различной конфигурацией.

Помимо днища, в поршне, сколько бы миллиметров он ни насчитывал в диаметре, обязательно присутствует уплотнительная часть, которая включает в себя такие устройства, как компрессионные и маслосъемные кольца. Компрессионные кольца вкладываются в специальные выточенные желобки, которые по своему диаметру чуть отличаются от диаметра головки поршня. Их задача — не позволять смешиваться отработанной и свежей смеси, а также сохранять давление во время горения топлива.

В чем же заключается назначение компрессионных колец? Компрессионные 4-тактного двигателя необходимы для того, чтобы эффективность работы мотора была максимальной, и вся энергия сгоревшего топлива была направлена на то, чтобы поршень перемещался. По этой причине к материалам, из которых изготавливаются такие кольца в четырехтактном двигателе, предъявляются серьезные и строгие требования.

Помимо компрессионных, поршень 4-тактного двигателя в обязательном порядке оборудуется такими конструкциями, как кольца маслосъемные, которые обладают чуть большим диаметром, чем сам поршень. Они необходимы для того, чтобы смазка, которая постоянно циркулирует в моторе для предотвращения трения и перегрева, оставалась на трущихся поверхностях в нужном количестве и не накапливалась в камере сгорания. Благодаря этому, удается избежать масляного нагара, а расход смазки резко сокращается.

Малый диаметр — цилиндр

Малые диаметры цилиндра второй ступени этих машин не позволяют размещать головку шатуна в поршне этой ступени. Поэтому в таких компрессорах применяются дифференциальные тронковые поршни с расположением ступеней первой под второй. Однако эти машины обладают недостатком, заключающимся в том.

Продольное распространение вдоль цилиндра с диэлектриче.

При малых диаметрах цилиндра кривизна эквифазных поверхностей вблизи провода сильно влияет на волновое сопротивление, которое может менять характер от индуктивного на больших расстояниях от провода до емкостного вблизи провода.

Изменение амплитуды сигналов, рассеянных на цилиндре диаметром 6 мм в алюминии в зависимости от угла наблюдения 8 при падении на него вертикально поляризованной поперечной волны частотой 2 5 МГц.

При малом диаметре цилиндра амплитуды этих волн соизмеримы. С увеличением диаметра цилиндра амплитуда зеркально отраженной волны растет, а волны соскальзывания падает, поскольку ослабление обегающей волны Рэлея тем меньше, чем больше радиус вогнутой поверхности.

Если при малом диаметре цилиндра необходимо иметь большое усилие на штоке ( например, в многошпиндельных автоматах), то применяют многопоршневые цилиндры. Корпус 2 цилиндра имеет разделительную перемычку. Шток 10 имеет двустороннее уплотнение на перемычке. При большой длине хода штока цилиндры такого типа выполняют сборными.

У компрессоров с малым диаметром цилиндра и большим ходом поршня целесообразно располагать один клапан в крышке цилиндра, другой на его боковой поверхности, как это показано на фиг.

Посадка поршней на штоках при малых диаметрах цилиндра осуществляется на цилиндрической шейке или на резьбе, а при больших диаметрах — на конусе.

При общей отливке цилиндра и гильзы возможны перенапряжения в рубашке и деформации в гильзе, но благодаря малым диаметрам цилиндров автомобильных двигателей и, вследствие этого, благодаря малым абсолютным и большим относительным толщинам стенок цилиндра эти деформации и напряжения по своей величине не могут иметь практического значения.

Параметры пружины рекомендуется выбирать с таким расчетом, чтобы при ее предельном сжатии она оказывала сопротивление от 5 % при больших и до 20 % при малых диаметрах цилиндров от усилия на штоке в момент зажима; усилие начального ( предварительного) сжатия пружины должно составлять 10 — — 30 % от конечного усилия при предельном сжатии.

Параметры пружины рекомендуется выбирать с таким расчетом, чтобы при ее предельном сжатии она оказывала сопротивление от 5 % при больших и до 20 % при малых диаметрах цилиндров от усилия на штоке; усилие начального ( предварительного) сжатия пружины должно составлять 10 — 30 % от конечного усилия при предельном сжатии.

Особенно сильно влияние износа для колец малого диаметра, работающих при больших давлениях газа. Малый диаметр цилиндра предопределяет относительно малые величины / у и ск. В то же время большие давления вызывают повышенный износ этих колец. Следовательно, интенсивность уменьшения удельного давления таких колец в процессе работы по сравнению с кольцами больших размеров, работающими при более низких параметрах газа, увеличивается под влиянием двух факторов — малых размеров ск и 1у и большой величины Аск.

В связи с большим разнообразием поршневых компрессоров по величине конечного давления и производительности существует большое разнообразие размеров цилиндров. Самые малые диаметры цилиндров ( у ступеней высокого давления) равны 8 — 10 мм, самые большие ( у ступеней низкого давления) доходят до 1500 мм.

Еще одно существенное отличие европейских требований к моторным маслам обусловлено значительной долей машин с дизельным приводом в парке легковых автомобилей европейских стран. Дизели с малым рабочим объемом и, следовательно, с малым диаметром цилиндра необходимо смазывать специальными маслами с высокими диспергирующими и противоизносными свойствами, сохраняющимися при значительном накоплении в масле сажи от неполного сгорания дизельного топлива.

Центрифуга. — 21. Сепаратор.| Распределение жидкости в центрифуге.

Отношение — диаметр — цилиндр

Отношение диаметров цилиндров соответствует коэффициенту усиления амплитуды. Длина каждого цилиндра равна четверти длины излучаемых вибратором звуковых волн. К недостаткам вибраторов такой конструкции относится то обстоятельство, что плоскость их нулевых смещений совпадает с плоскостью максимальных напряжений ( место перехода от большого диаметра к малому), что требует больших радиусов закругления R во избежание разрушения концентратора.

Распределение напряжений в стенке цилиндра при давлении, вызывающем пластическую деформацию.| Остаточные напряжения в стенке цилиндра после предварительного повышения давления выше критического.

Так как отношение диаметров цилиндра большее 2 22, противоположная текучесть может возникать при давлении, в 2 раза превышающем предельное.

Основными конструктивными параметрами поршневых колец являются: отношение диаметра цилиндра к радиальной толщине кольца Dlt; отношение разности между величинами зазоров замка кольца в свободном и рабочем состояниях к толщине кольца AJt; высота кольца а.

Основными конструктивными параметрами поршневых колец являются: отношение диаметра цилиндра к радиальной толщине кольца D / 7; отношение разности между величинами зазоров замка кольца в свободном и рабочем состояниях к толщине кольца A0 / t; высота кольца а.

Когда уголь нагревался быстро до температуры между Тг и Тд, значение Ст ( как указывалось выше) зависело от величины отношения диаметра угольного цилиндра к внутреннему диаметру дилатометрической трубки. Когда угольный цилиндр точно соответствовал диаметру трубки, Ст имело очень низкое значение, независимо от температуры.

Таким образом, коэффициент лобового сопротивления цилиндрического тела при обтекании его воздушным потоком в гидравлически гладкой трубе круглого сечения определяется четырьмя безразмерными параметрами: числом Рейнольдса Re, отношением диаметра цилиндра к диаметру трубы d / D, отношением длины цилиндра к его диаметру lv / d и отношением величины эксцентриситета к диаметру трубы e / D. Эти безразмерные параметры выражают основные условия динамического и геометрического подобия.

Значения коэффициентов вытяжки для конических деталей.

Отношение диаметра цилиндра d к найденному диаметру заготовки D называется коэффициентом вытяжки первого перехода прямоугольных изделий.

С увеличением рабочего объема возрастает выходная мощность двигателя при условии, что давление и температура постоянны. Заданный рабочий объем обеспечивается при отношении диаметра цилиндра к ходу поршня, близком к 2, что дает оптимальное соотношение между потерями на теплопередачу и на трение в уплотнениях.

Компрессор РАБ-600 — аммиачный с вращающимся многопластинчатым ротором, по конструкции не отличается от РАБ-300. Исключение составляют: металлические пластины ротора, которые заменены пластмассовыми, исключены беговые кольца, изменено отношение диаметра цилиндра к его длине, введено охлаждение компрессора антифризом и другие усовершенствования.

Диаграммы направленности щеле-ьой антенны, вырезанной на цилиндрической.| Крива. зависимости экранирующего действия цилиндрической поверхности от отношения диаметра цилиндра к длине волны для щелевых антенн, прорезанных на поверхности цилиндра.

На рис. 9.49 представлена кривая экранирующего действия цилиндра. По оси ординат отложено отношение полей излучения в сторону корреспондента и в противоположную, а по оси абсцисс — отношение диаметра цилиндра к длине волны.

Из этих базовых 24 моделей одну треть составляют экспериментальные модели с диаметром цилиндров 114 мм и различным ходом поршней. Таким образом, примерно 42 модели дизелей серийного производства мощностью от 55 до 1500 л. с. имеют всего шесть размерностей ( отношение диаметра цилиндра к ходу поршня) v шесть унифицированных широкоразветвленных семейств с числом моделей в каждом порядка семи. Все эти дизели имеют только шесть комплектов запасных частей, что резко упрощает эксплуатацию и ремонт.

Зависимость коэффициента дифракции от частоты.

2. Отношение хода поршня к диаметру цилиндра

Частное от деления величины хода поршня S на величину диаметра цилиндра D представляет собой широко употребляемое значение отношения S/D. Точка зрения на величину хода поршня в течение развития двигателестроения менялась.

На начальном этапе автомобильного двигателестроения действовала так называемая налоговая формула, на основе которой взимаемый налог на мощность двигателя рассчитывался с учетом числа и диаметра D его цилиндров. Классификация двигателей осуществлялась также в соответствии с этой формулой. Поэтому отдавалось предпочтение двигателям с большой величиной хода поршня с тем, чтобы увеличить мощность двигателя в рамках данной налоговой категории. Мощность двигателя росла, но увеличение частоты вращения было ограничено допустимой средней скоростью поршня. Поскольку механизм газораспределения двигателя в этот период не был рассчитан на высокую оборотность, то ограничение частоты вращения скоростью поршня не имело значения.

Как только описанная налоговая формула была упразднена, и классификация двигателей стала проводится в соответствии с рабочим объемом цилиндра, ход поршня начал резко уменьшаться, что позволило увеличить частоту вращения и, тем самым, мощность двигателя. В цилиндрах большего диаметра стало возможным применение клапанов больших размеров. Поэтому были созданы короткоходные двигатели с отношением S/D, достигающим 0,5. Усовершенствование механизма газораспределения, особенно при использовании четырех клапанов в цилиндре, позволило довести номинальную частоту вращения двигагателя до 10 ООО мин-1 и более, вследствие чего удельная мощность быстро возросла.

В настоящее время большое внимание уделяется уменьшению расхода топлива. Проведенные с этой целью исследования влияния S/D показали, что короткоходные двигатели обладают повышенным удельным расходом топлива

Это вызвано большой поверхностью камеры сгорания, а также снижением механического КПД двигателя из-за относительно большой величины поступательно движущихся масс деталей шатунно-поршневого комплекта и роста потерь на приводы вспомогательного оборудования. При очень коротком ходе нужно удлинять шатун с тем, чтобы нижняя часть юбки поршня не задевалась противовесами коленчатого вала. Масса поршня при уменьшении его хода мало уменьшилась и при использовании выемок и вырезов на юбке поршня. Для снижения выброса токсичных веществ в отработавших газах целесообразнее применять двигатели с компактной камерой сгорания и с более длинным ходом поршня. Поэтому в настоящее время от двигателей с очень низким отношением S/D отказываются.

Зависимость среднего эффективного давления от отношения S/D у лучших гоночных двигателей, где четко видно снижение ре при малых отношениях S/D, приведена на рис. 90. В настоящее время более выгодным считается отношение S/D, равное или несколько большее единицы. Хотя при коротком ходе поршня отношение поверхности цилиндра к его рабочему объему при положении поршня в НМТ меньше, чем у длинноходных двигателей, нижняя зона цилиндра не так важна для отвода теплоты, поскольку температура газов уже заметно падает.

Рис. 90. Влияние отношения хода поршня S к диаметру цилиндра D на среднее эффективное давление ре двигателей гоночных автомобилей

Длинноходный двигатель имеет более выгодное отношение охлаждаемой поверхности к объему камеры сгорания при положении поршня в ВМТ, что более важно, так как в этот период цикла температура газов, определяющая потери теплоты, наиболее высока. Сокращение поверхности теплоотдачи в этой фазе процесса расширения уменьшает тепловые потери и улучшает индикаторный КПД двигателя

Полный объем — цилиндр

Камерой сгорания называется пространство в цилиндре над поршнем при положении его в ВМТ. Полным объемом цилиндра называется сумма его рабочего объема и объема камеры сгорания. Степенью сжатия называется отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси, поступившей в цилиндр, при ее сжатии.

Одним из важнейших конструктивных параметров современных автомобильных двигателей является степень сжатия. Степенью сжатия называется отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.

Объем камеры сгорания и рабочий объем в сумме составляют полный объем цилиндра. Степень сжатия показывает, во сколько раз полный объем цилиндра больше камеры сгорания.

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия. Это число показывает, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания.

Поршень, двигаясь в цилиндре от верхней мертвой точки до нижней, освобождает определенное пространство, которое называется рабочим объемом цилиндра. Сумму объемов цилиндра и камеры сгорания называют полным объемом цилиндра. Если сложить рабочие объемы всех цилиндров одного двигателя, то получают его общий объем, так называемый литраж двигателя.

Сумма рабочего объема и объема камеры сгорания составляет полный объем цилиндра.

Складывая объем камеры сгорания с рабочим объемом цилиндра, получаем полный объем цилиндра.

В связи с этим у двухтактных двигателей различают две величины степени сжатия — геометрическую и действительную. Геометрическая степень сжатия относится к полному ходу поршня и определяется как отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.

Объем, ограниченный стенками цилиндра, головкой и днищем поршня при положении его в в.м.т., называют камерой сжатая, а объем, освобождаемый поршнем при движении его от в.м.т. до н.м.т. — рабочим объемом цилиндра. Рабочий объем цилиндра, выраженный в литрах / называют литражом двигателя, а объем, ограниченный го — ЛОЕКОЙ, стенками цилиндра и днищем поршня при положении его в н.м.т., — полным объемом цилиндра.

При перемещении поршня от верхней мертвой точки к нижней в цилиндре освобождается пространство, составляющее рабочий объем цилиндра. Когда поршень находится в верхней мертвой точке, над ним будет наименьшее пространство, называемое объемом камеры сгорания. Рабочий объем цилиндра и объем камеры сгорания составляют полный объем цилиндра. В многоцилиндровых двигателях сумма рабочих объемов всех цилиндров выражается в литрах и называется литражом двигателя.

Наряду с химическим составом топлива, на развитие детонации значительное влияние оказывают конструкция самого двигателя и режим его эксплуатации. Не вдаваясь в подробности, отметим только, что в наибольшей степени способствуют детонации увеличение степени сжатия и повышение давления наддува, так как в обоих этих случаях растут температуры и давления. Степень сжатия ( е) характеризуется отношением полного объема цилиндра двигателя к объему камеры сгорания.

Прежде чем рассматривать отдельные циклы, осуществляемые в двигателях внутреннего сгорания, введем обозначения и понятия, общие для всех циклов. Сумму объемов У / г и Ус обозначим через Va и назовем полным объемом цилиндра двигателя.

Диаметр — цилиндр — двигатель

Диаметр цилиндра двигателя 190 мм, ход поршня 350 мм, максимальная мощность 100 л. с. при 430 об 1 мин.

При уменьшении диаметра цилиндра двигателя увеличивается относительная поверхность охлаждения цилиндра и головки и одновременно уменьшается расстояние от электродов свечи до наиболее удаленной точки камеры сгорания. В результате этого двигатели с меньшими диаметрами при прочих равных условиях могут работать с более высокими степенями сжатия.

Подъем иглы выбирают в зависимости от размера диаметра D цилиндра двигателя. Ориентировочно можно принять следующие подъемы Л иглы в мм в зависимости от диаметра цилиндра D в — мм.

Определить r t и мощность двигателя, если диаметр цилиндра двигателя d250 мм; ход поршня ft 340 мм, число оборотов 200 об / мин и за каждые два оборота совершается один цикл. Считать, что рабочее тело обладает свойствами воздуха.

Индикаторный нутромер ( рис. 29) применяют для измерения диаметров цилиндров двигателей. Полный оборот стрелки индикатора соответствует изменению размера А на 1 мм. Так как шкала имеет 100 делений, то цена деления шкалы равна 0 01 мм. Стрелку индикатора устанавливают на нуль поворотом ободка. К индикатору прилагается набор сменных наконечников, которые позволяют измерять цилиндры различных диаметров.

Индикаторный нутромер ( рис. 24) применяют для измерения цилиндрических отверстий и, в частности, диаметров цилиндров двигателей. Полный оборот стрелки индикатора соответствует изменению размера А на 1 мм. Так как шкала имеет 100 делений, то цена деления шкалы равна 0 01 мм. К индикатору прилагается набор сменных наконечников с различными пределами измерений.

Принципиальная схема свободнопорпшсвого двигателя-компрессора СПДК 1 — 435 / 210.

Предэскизная компоновка СПДК 1 — 435 / 21 ( 3 разработана заводом Двигатель революции на основе принятого наибольшего осваиваемого диаметра цилиндра двигателя, равного 435 мм.

Сущность критерия цилиндровой группы состоит в том, что при построении конструктивно нормализованного ряда типо-размеров двигателей исходят из постоянства диаметров цилиндров у двигателей всего ряда. Исходным диаметром при этом является диаметр цилиндров двигателя принятого за основание ряда, — базового двигателя. Это предопределяет возможность унифицировать блоки цилиндров, головки, поршни, подшипники, клапаны, детали привода при переходе с одного типо-размера двигателя к другому в пределах данного конструктивно нормализованного ряда.

В этом случае топливо очень быстро испаряется и на днище поршня не происходит коксования и прогаров. Таким образом, по мере увеличения диаметра камеры сгорания или, другими словами, диаметра цилиндра двигателя следует увеличивать давление впрыска с тем, чтобы повысить пробивную силу топливных струек.

Поршневые кольца из цилиндрических маслот изготовляют в следующем порядке: производят наружную и внутреннюю обдирку барабана. При этом наружный диаметр Dz ( рис. 143) оставляется на V20 больше диаметра цилиндра двигателя D внутренний диаметр барабана растачивают до величины D6 ( на V80 больше D); из обточенной части барабана нарезают кольца с припуском по высоте 0 2 — 0 3 лш; из каждого кольца вырезают часть длиной Vjo диаметра цилиндра и выпиливают замок. Затем шлифуют торцы кольца на станке. Несколько заготовок колец собирают в пачку, зажимают накладками в специальном приспособлении и устанавливают на планшайбе токарного станка. Сначала окончательно обтачивают кольца поверху, а потом с внутренней стороны.

Для стационарных, судовых и тепловозных двигателей принята единая маркировка. Кроме указанных двух букв, в марке двигателя могут стоять буквы: Н — с наддувом 1 Р — реверсивный, С — судовой с реверсивной муфтой, П — с редукторной передачей, К — крейцкопфный, ДД — двухтактный двойного действия. Например, дизель 6ЧСП 15 / 18 означает шестицилиндровый четырехтактный дизель судовой с реверсивной муфтой и редукторной передачей, диаметр цилиндра двигателя 150 мм, ход поршня 180 мм.

Сейчас в этом направлении ведется работа. В НПУ Туймазанефть были введены в эксплуатацию погружные агрегаты с цилиндром двигателя диаметром 38 мм, а насоса — 32 мм и с диаметром цилиндра двигателя 43 мм, а насоса — 38 мм. Однако в настоящее время еще недостаточно изучен вопрос влияния отношения q / Q на отложение парафина в подъемных трубах.

Материал изготовления

Поршень 4-тактного двигателя, а вернее, материал, из которого он изготовлен, должен отвечать большому числу требований. К примеру, материал должен быть устойчивым к серьезным перегрузкам по температуре, ведь горение топлива вызывает сильнейший перегрев, к которому не готово большинство существующих материалов.

Какие же материалы отвечают подобным требованиям и широко применяются на четырехтактных двигателях внутреннего сгорания? Самым распространенным таким материалом является чугун. Будучи относительно недорогим, он отлично справляется со всеми своими задачами и выдерживает высокие температуры. Как показывает практика, ресурс такой детали достаточно высок, а надежность отвечает всем предъявляемым требованиям, поэтому поршень из чугуна можно найти на большинстве автомобилей.

Тем не менее прогресс не стоит на месте, и на смену чугуну пришел алюминий, а вернее, его специальная разновидность. Преимущество такого материала в том, что он ощутимо легче, однако по прочности ничуть не уступает привычному чугуну. По этой причине на спортивные машины в четырехтактные моторы ставят именно алюминиевые поршни. Такое решение позволило повысить мощность, увеличить ресурс и снизить расход топлива. Стоит отметить, что на обычные гражданские машины поршни из алюминия устанавливаются также нередко, что говорит об их очевидных преимуществах.

Высота двигателя от оси коленчатого вала

(42)

Внешний тепловой баланс двигателя

По окончании расчета рабочего процесса двигателя может быть составлен ориентировочный тепловой баланс, дающий представление о распределении тепла, полученного при сгорании топлива. Тепловой баланс представляется в виде:

(43)

(44)

где Q_o — располагаемое тепло определяем по формуле:

(45)

Располагаемое тепло Q_o равно:

q=100%_.

Q_e — полезно используемое тепло, определяется по формулам:

(46)

(47)

Q_охл — потери тепла на охлаждение.

Последнюю величину можно определить только при испытаниях двигателя. При составлении расчетного теплового баланса в данном курсовом проекте Q_охлвместе с Q_остбудем определять как остаточный член теплового баланса, т.е.:

(48)

Потери тепла с выхлопными газами находим по формулам:

(49)

(50)

где М_вых — расход выхлопных газов, рассчитываем по формуле:

(51)

где _п — коэффициент продувки. Для 4-тактных двигателей _п =1,05…1,2. Для нашего двигателя принимаем равное _п= 1,15.

— средняя мольная теплоемкость смеси выхлопных газов и продувочного воздуха, определяем по формуле:

(52)

Для определения средней мольной смеси выхлопных газов и продувочного воздуха необходимо определить удельные теплоемкости выхлопных газов и продувочного определяются по формулам (20) — (25) для соответствующих температур T_К и . Температуру смеси выхлопных газов и продувочного воздуха T_r находим из предположения, что при истечении газов из цилиндра в выхлопной коллектор происходит политропическое расширение с условным показателем политропы m = 1,3…1,35. Принимаем m равной 1,3. В этом случае температура выхлопных газов определяется из выражения:

(53)

а температура смеси:

(54)

Для определения температуры смеси T_Гнеобходимо найти по (52), но для начала, как было указана выше, необходимо найти неизвестные (20) — (25), но для других температур

Полученные значения подставляем в (54) и находим температуру смеси:

При наличии турбокомпрессора необходимо учесть тепло выхлопных газов, полезно используемое в газовой турбине. Поэтому для двигателей с газотурбинным наддувом:

(55)

где N_тк — мощность, потребляемая турбокомпрессором:

(56)

где _ткм — механический кпд турбокомпрессора, равный 0,97…0,99; принимаем равный _ткм= 0,98;

R_о — газовая постоянная для воздуха; R_о = 287.

G_в — секундный расход воздуха через двигатель:

(57)

Потери тепла на излучение в окружающую среду по опытным данным не превышают 2…3% от располагаемого тепла, т.е:

Остаточный член теплового баланса Q_ост характеризует неучтенные потери тепла:

— часть тепла, соответствующую работе трения (за вычетом доли тепла трения, отданной охлаждающей воде и маслу);

— количество тепла, соответствующее кинетической энергии выхлопных газов (если она не используется в импульсной турбине турбокомпрессора);

— другие неучтенные потери теплоты и погрешности расчета.

Источник

Основными
параметрами поршневого гидроцилиндра
являются: диаметры поршня D
и штока d,
рабочее давление P,
и ход поршня S.

Рассмотрим
поршневой гидроцилиндр с односторонним
штоком (рис.4.3). и следующие зависимости,
связывающие основные параметры ГЦ и
исходные данные для проектирования:

Рис.4.3.
Основные и расчетные параметры
гидроцилиндра

Поменять индексы у скоростей
и сил на рисунке.

площадь поршня в
поршневой полости 1 и в штоковой полости
2 соответственно

Задаются:
усилия, развиваемые штоком гидроцилиндра
при его выдвижении и втягивании
соответственно

где
k_тр
= 0,9…0,98 — коэффициент, учитывающий потери
на трение;

и
скорости перемещения поршня

Конструктор
задаётся также давлением в поршневой
полости p₁,
после чего определяет площади поршня
F1
и
F2,
диаметры D
и
d
а также расходы жидкости Q1
и
Q2

Расчеты
на прочность.
Прочностными расчетами определяют
толщину стенок цилиндра, толщину крышек
(головок) цилиндра, диаметр штока, диаметр
шпилек или болтов для крепления крышек.

В
зависимости от соотношения наружного
D_Н
и внутреннего D
диаметров цилиндры подразделяют на
толстостенные и тонкостенные.
Толстостенными называют цилиндры, у
которых D_Н
/ D > 1,2, а тонкостенными — цилиндры, у
которых D_Н
/ D
1,2.

Толщину стенки
однослойного толстостенного цилиндра
определяют по формуле:

где
P_у
— условное давление, равное (1,2…1,3)P
; [σ] — допускаемое напряжение на растяжение,
Па (для чугуна 2,5 10⁷,
для высокопрочного чугуна 4 10⁷,
для стального литья (8…10) 10⁷,
для легированной стали (15…18) 10⁷,
для бронзы 4,2 10⁷);
μ — коэффициент поперечной деформации
(коэффициент Пуассона), равный для чугуна
0, для стали 0,29; для алюминиевых сплавов
0,26…0,33; для латуни 0,35.

Толщину стенки
тонкостенного цилиндра определяют по
формуле:

К
определенной по формулам толщине стенки
цилиндра прибавляется припуск на
обработку материала. Для D
= 30…180 мм припуск принимают равным 0,5…1
мм.

Толщину крышки
цилиндра определяют по формуле:

где
d_к
— диаметр крышки.

Диаметр штока,
работающего на растяжение и сжатие
соответственно

где
[σр] и [σ с] — допускаемые напряжения на
растяжение и сжатие штока;

Штоки, длина которых
больше 10 диаметров («длинные»
штоки), работающие на сжатие, рассчитывают
на продольный изгиб по формуле Эйлера

где
σ_кр
— критическое напряжение при продольном
изгибе; f
— площадь поперечного сечения штока;

Диаметр болтов
для крепления крышек цилиндров

где n — число болтов.

4.4. Поворотные гидроцилиндры

Для
возвратно-поворотных движений приводимых
узлов на угол, меньший 360 , применяют
поворотные
гидроцилиндры
(рис.4.4.), которые представляют собой
объемный гидродвигатель с возвратно-поворотным
движением выходного звена.

Рис.4.4.
Поворотный однолопастной гидроцилиндр:
а
— схема; б — общий вид

Поворотный
гидроцилиндр состоит из корпуса 1, и
поворотного ротора, представляющего
собой втулку 2, несущую пластину (лопасть)
3. Кольцевая полость между внутренней
поверхностью цилиндра и ротором разделена
уплотнительной перемычкой 4 с пружинящим
поджимом к ротору уплотнительного
элемента 5.

При подводе жидкости
под давлением Pр в верхний канал (см.
рис.4.7, а) пластина 3 с втулкой 2 будет
поворачиваться по часовой стрелке. Угол
поворота вала цилиндра с одной рабочей
пластиной обычно не превышает 270…280 .

Расчетный крутящий
момент М на валу рассматриваемого
гидроцилиндра с одной пластиной равен
произведению силы R на плечо а приложения
этой силы (расстояние от оси вращения
до центра давления рабочей площади
пластины)

M = Ra

Усилие R определяется
произведением действующего на лопасть
перепада давлений на рабочую площадь
пластины F

R
= ΔPF
= ( P_р
— P_сл
) F

Из рис.4.7, а видно,
что рабочая площадь пластины

где b
— ширина пластины.

Плечо приложения
силы

В соответствии с
этим расчетный крутящий момент

Угловая скорость
ω вращения вала

Фактические момент
MФ и угловая скорость ф будут меньше
расчетных в связи с наличием потерь
трения и утечек жидкости, характеризуемых
механическим м и объемным об КПД
гидроцилиндра:

Применяются
также и многопластинчатые поворотные
гидроцилиндры (рис.4.5), которые позволяют
увеличить крутящий момент, однако угол
поворота при этом уменьшится. Момент и
угловая скорость многопластинчатого
гидроцилиндра:

где z
— число пластин.

Рис.4.5.
Поворотные гидроцилиндры:
а —
двухлопастной; б — трехлопастной

Для преобразования
прямолинейного движения выходного
звена гидроцилиндра 1 в поворотное
исполнительного механизма 2 применяют
речно-шестеренные механизмы (рис.4.9).
Без учета сил трения крутящий момент
на валу исполнительного механизма равен

а угловая скорость
вращения

где DЗ — диаметр
делительной окружности шестерни.

Рис.4.6.
Речно-шестеренный механизм
4.10.
Условное обозначение

поворотного
гидроцилиндра

Соседние файлы в папке Л 1-2013

Источник

Степень сжатия ДВС

Расчет коэффициента сжатия

Влияние коэффициента сжатия на характеристики мотора

Исходные данные

Для чего бывает нужно изменить коэффициент сжатия

Как можно изменить показатель сжатия

Взаимосвязь коэффициента сжатия и компрессии

Турбированные моторы

Гидроцилиндр: что это такое, как работает, где используется и ГОСТ

Как устроен гидроцилиндр

Типы гидроцилиндров

Одностороннего действия

Двустороннего действия

Телескопические

Дифференциальные

Технические характеристики гидроцилиндров

Назначение гидроцилиндров

ГОСТ

Что такое гидроцилиндр?

Составные части

Основные характеристики

Виды

Гидравлический цилиндр – устройство, принцип работы, расчет усилия

Конструктивные особенности и принцип действия

Основные разновидности

Основные характеристики

Формулы расчёта параметров гидроцилиндов. Статьи компании «ООО Гидро-Максимум»

F=PxS

Таблица – Параметры гидроцилиндров общего назначения для рабочего давления 16–32 МПа

Устройство гидроцилиндра

Объем двигателя

Формулы объема для прямого и наклонного цилиндров

Что такое степень сжатия

Что нужно знать о цилиндре?

Процесс сжатия в дизельных двигателях

Кратко о компрессии

Зачем нужно проверять объем двигателя

На что влияет степень сжатия двигателя

На что влияют лошадиные силы

Степень сжатия и октановое число бензина

Что такое объем двигателя автомобиля?

Расчет объема ДВС калькулятором

Что такое объем мотора

Часто задаваемые вопросы

В чем измеряется объем двигателя?

Какая формула рабочего объем цилиндра двигателя?

Как измерить объем двигателя автомобиля?

Объем двигателя 1.8 л. в см3

Классификация автомобилей по объему двигателя

Можно ли увеличить объем двигателя?

Как узнать объем двигателя

ОПТИМАЛЬНЫЙ ЛИТРАЖ

На что еще влияет рабочий объем

Особенности эксплуатации крупнолитражных автомобилей

На что влияет объем двигателя?

Как быть, если нужно определить объем на практике?

Калькулятор расчета мощности двигателя автомобиля

Литраж и мощность ДВС

Как рассчитать мощность через крутящий момент

Крутящий момент

Обороты двигателя

Что такое рабочий объем двигателя

Особенности расчета

Как рассчитать мощность по объему двигателя

Расчет мощности двигателя по расходу воздуха

Расчет мощности по массе и времени разгона до сотни

Расчет мощности ДВС по производительности форсунок

Объём цилиндра

Строение

Малый диаметр — цилиндр

Отношение — диаметр — цилиндр

2. Отношение хода поршня к диаметру цилиндра

Полный объем — цилиндр

Диаметр — цилиндр — двигатель

Материал изготовления

Высота двигателя от оси коленчатого вала

Внешний тепловой баланс двигателя

4.4. Поворотные гидроцилиндры