Введите строку (двухтактный D 470 мм ход 1880 мм 108 об/мин pmi 17,5 бар 6 цил.) или заполните поля: строка и поля связаны и меняются вместе.
Введите тип двигателя — двухтактный или четырёхтактный, — диаметр цилиндра D и ход поршня из документации двигателя, обороты, число цилиндров и среднее индикаторное давление (pmi), и калькулятор покажет индикаторную мощность одного цилиндра и всего двигателя в кВт, л. с. и hp. По известной мощности он найдёт среднее эффективное давление или pmi, по индикаторной и эффективной мощности — механический КПД, а по pmi каждого цилиндра — распределение нагрузки по цилиндрам. Расчёт показан по шагам с вашими числами, а результат можно скопировать строкой или перенести в запрос.
Калькулятор не хранит размеров и мощностей двигателей: диаметр и ход вы берёте из документации своего двигателя. Допусков на распределение нагрузки и норм механического КПД здесь нет — сравнивайте результат с указаниями изготовителя двигателя. pmi можно получить и по индикаторной диаграмме: площадь, делённая на длину, умноженная на масштаб пружины.
Pi = pmi x A x L x n / k. Двухтактный двигатель, D 470 мм, ход 1880 мм, 108 об/мин, pmi 17,5 бар: площадь поршня A = pi x 0,47^2 / 4 = 0,17349 м2, n = 1,8 об/с, Pi = 1750 кПа x 0,17349 x 1,88 x 1,8 = 1027 кВт на цилиндр; 6 цилиндров дают 6165 кВт.
В двухтактном двигателе рабочий цикл занимает один оборот, k = 1; в четырёхтактном — два оборота, k = 2, и при тех же pmi, размерах и оборотах мощность вдвое меньше. Четырёхтактный, D 310 мм, ход 390 мм, 740 об/мин, pmi 21 бар: 381 кВт на цилиндр, 3050 кВт на 8 цилиндров.
Механический КПД — Pe / Pi: 9100 / 9800 = 92,9 %. По pmi каждого цилиндра калькулятор находит среднее и отклонение цилиндров от него: при 18,2 17,6 18,5 17,9 18,1 18,4 бар среднее 18,12 бар, цилиндр 2 ниже на 2,85 %, цилиндр 3 выше на 2,12 %. Допуск даёт изготовитель двигателя.
| Величина | Формула | Пояснение |
|---|---|---|
| Площадь поршня | A = pi x D^2 / 4 | м2, D — диаметр цилиндра в м |
| Индикаторная мощность цилиндра | Pi = pmi x A x L x n / k | кВт при pmi в кПа, L в м и n в об/с |
| k | 1 — двухтактный; 2 — четырёхтактный | оборотов на один рабочий цикл цилиндра |
| Мощность двигателя | сумма цилиндров или среднее pmi x z | z — число цилиндров |
| Давление по мощности | p = P x k / (A x L x n x z) | из Pi — pmi, из Pe — pme |
| Эффективная мощность по pme | Pe = pme x A x L x n x z / k | та же формула со средним эффективным давлением |
| Механический КПД | Pe / Pi = pme / pmi | для одного двигателя на одних оборотах |
| Отклонение цилиндра | (pmi / среднее - 1) x 100 % | допуск здесь не задаётся |
| Индикаторная диаграмма | pmi = площадь / длина x масштаб пружины | масштаб в бар/мм; в мм/бар — делить |
| Единицы | 1 бар = 100 кПа; 1 МПа = 1000 кПа | 1 л. с. = 0,7354988 кВт; 1 hp = 0,7456999 кВт |
pmi в кПа x площадь в м2 x ход в м x обороты в секунду дают кВт без коэффициента; 1 бар = 100 кПа. Мощность в л. с. и hp — по множителям 0,7354988 кВт и 0,7456999 кВт. Мощность двигателя по pmi цилиндров — сумма цилиндров; при одном значении pmi — оно, умноженное на число цилиндров.
Формула Pi = pmi x A x L x n / k с k = 1 для двухтактного и k = 2 для четырёхтактного двигателя — стандартная формула индикаторной мощности поршневого двигателя: она приведена в справочных статьях о среднем эффективном давлении и в учебных материалах по судовым двигателям, в том числе в виде P L A N k / 4500 для кгс/см2, см2 и рабочих ходов в минуту. Механический КПД как отношение эффективной мощности к индикаторной и разница между ними как мощность трения — определения из тех же учебных материалов по испытаниям двигателей. pmi по индикаторной диаграмме как площадь, делённая на длину и умноженная на масштаб пружины, описано в учебных материалах по судовым двигателям и в описаниях планиметра. Сравнение pmi цилиндров для выравнивания их нагрузки описано в учебных материалах по измерению мощности на судах; общего допуска эти источники не дают. Множители л. с. и hp — по таблицам перевода единиц национального института стандартов и справочным данным.
Для одного цилиндра Pi = pmi x A x L x n / k: среднее индикаторное давление, умноженное на площадь поршня, ход и обороты и делённое на k — число оборотов на один рабочий цикл. При pmi в кПа, A в м2, L в м и n в оборотах в секунду результат получается в кВт. Двухтактный двигатель, D 470 мм, ход 1880 мм, 108 об/мин, pmi 17,5 бар: A = pi x 0,47^2 / 4 = 0,17349 м2, n = 108 / 60 = 1,8 об/с, Pi = 1750 x 0,17349 x 1,88 x 1,8 / 1 = 1027 кВт на цилиндр и 6165 кВт на 6 цилиндров.
k — число оборотов на один рабочий цикл цилиндра. В двухтактном двигателе каждый цилиндр совершает рабочий ход раз за оборот, поэтому k = 1; в четырёхтактном — раз за два оборота, поэтому k = 2, и обороты в формуле делятся пополам. Четырёхтактный двигатель, D 310 мм, ход 390 мм, 740 об/мин, pmi 21 бар: A = 0,075477 м2, n = 12,333 об/с, Pi = 2100 x 0,075477 x 0,39 x 12,333 / 2 = 381 кВт на цилиндр и 3050 кВт на 8 цилиндров. Если тип двигателя в строке не указан, калькулятор спрашивает его.
Та же формула, обращённая: p = P x k / (A x L x n x z). Из эффективной мощности получается среднее эффективное давление (pme), из индикаторной — среднее индикаторное давление (pmi). Эффективная мощность 7000 кВт у двухтактного двигателя выше, 6 цилиндров: pme = 7000 x 1 / (0,17349 x 1,88 x 1,8 x 6) = 1987 кПа, то есть 19,87 бар. Результат выше 40 бар калькулятор не выдаёт и просит проверить числа.
Как эффективная мощность, делённая на индикаторную, Pe / Pi, если введены обе: мощностями или через pme и pmi одного двигателя на одних оборотах — тогда Pe / Pi = pme / pmi. Pi 9800 кВт и Pe 9100 кВт дают 9100 / 9800 = 0,9286, то есть 92,9 %. Разница — мощность, которая уходит на трение и привод навешенных механизмов. Типовых значений калькулятор не даёт, а эффективную мощность выше индикаторной показывает как невозможную.
Введите pmi каждого цилиндра, например pmi по цилиндрам 18,2 17,6 18,5 17,9 18,1 18,4 бар. Калькулятор находит среднее, здесь 18,12 бар, и отклонение каждого цилиндра от него: (pmi / среднее - 1) x 100 %; цилиндр 2 с 17,6 бар — это -2,85 %, цилиндр 3 с 18,5 бар — +2,12 %, а разброс между самым высоким и самым низким — 4,97 % от среднего. С данными двигателя у каждого цилиндра появляется своя мощность, а у двигателя — сумма. Допуск не задаётся: сравнивайте отклонения с указаниями изготовителя двигателя.
Площадь диаграммы (планиметром), делённая на её длину, — это средняя высота; средняя высота, делённая на масштаб пружины в мм/бар или умноженная на масштаб в бар/мм, — это pmi. Диаграмма 1620 мм2 и 60 мм, пружина 1,5 мм/бар: 1620 / 60 = 27 мм, 27 / 1,5 = 18 бар. Напишите в строке площадь 1620 мм2 длина 60 мм пружина 1,5 мм/бар и данные двигателя для мощности.
Тип двигателя (двухтактный или четырёхтактный), диаметр цилиндра D и ход поршня в мм или м из документации двигателя, обороты в об/мин, число цилиндров и pmi в бар, МПа или кПа — одно значение или по одному на цилиндр в одной единице; или pme; или индикаторную или эффективную мощность в кВт, МВт, л. с. или hp. Мощность выводится в кВт, л. с. и hp. Диапазон: диаметр от 50 до 1200 мм, ход от 50 до 4000 мм, от 10 до 4000 об/мин, до 24 цилиндров, давления до 40 бар.
Калькулятор показывает индикаторную мощность, механический КПД и распределение нагрузки по цилиндрам. Если нужны детали двигателя — для цилиндров, топливной аппаратуры или индикаторных кранов, — отправьте строку из калькулятора вместе с данными двигателя и фото таблички, и Vessel Core сверит данные до того, как предложение уйдёт к вам.
