Построение графиков сил, действующих в КШМ за полный рабочий цикл четырехтактного двигателя
Текущие значения всех сил, а, следовательно, и динамику нагружения деталей КШМ, удобно анализировать по графику сил, построенным за полный рабочий цикл двигателя. Образцы таких графиков приведены на рис. 3.
Рис. 3. Диаграмма сил, действующих в КШМ заданного двигателя
Для построения необходимо рассчитать текущие значения точек через 30° поворота кривошипа и свести их в табл. 3.1.
Здесь рц - текущее значение давления газов, на единицу площади поршня, МПа. Определить из индикаторной диаграммы (рис.3) с помощью дополнительно построенной шкалы;
Рг - сила давления газов на поршень, Н, подсчитанная по формуле (3.1);
А - значение множителя (cosj + lк·cos2j) в формуле (3.2), определяется при данном lк из табл.3.2, либо подсчитывается;
Рj - сила инерции возвратно движущихся частей (Н), приведенная к центру поршневого пальца (3.2);
P - суммарная сила от давления газов и сил инерции (Н), приведенная к центру пальца (3.4);
В - значения множителя sin(φ+β)/cosβ в формуле (3.7), определяется при конкретном lк из табл.3.3, либо расчетом;
Т, Мк.ц. - тангенциальная сила и момент, рассчитанные по выражениям (3.7 и 3.8).
Таблица 3.1. Расчетные значения параметров
| Такт | j ° п.к.в. | рц, МПа | Рг , H | А | Рj , Н | P, Н | В | Т, Н | Мк, Н∙м |
| Впуск | 0 30 60 90 120 150 180 | рц = рa | |||||||
| Сжатие | 210 240 270 300 330 360 | ||||||||
| Расширение (рабочий ход) | 360 370 380 390 420 450 480 510 540 | ||||||||
| Выпуск | 570 600 630 660 690 720 | рц = рr |
|
|
|
Таблица 3.2. Значения А = (cosj + lcos2j) при различных lк
| j | lк/ знак | 0,24 | 0,25 | 0,26 | 0,27 | 0,28 | 0,29 | 0,30 | 0,31 | lк/ знак | j |
| 0 30 60 90 120 150 180 | + + + - - - - | 1,240 0,986 0,380 0,240 0,620 0,746 0,760 | 1,250 0,991 0,375 0,250 0,625 0,741 0,750 | 1,260 0,996 0,370 0,260 0,630 0,736 0,740 | 1,270 1,001 0,365 0,270 0,635 0,731 0,730 | 1,280 1,006 0,360 0,280 0,640 0,726 0,720 | 1,290 1,011 0,355 0,290 0,645 0,721 0,710 | 1,300 1,016 0,350 0,300 0,650 0,716 0,700 | 1,310 1,021 0,345 0,310 0,655 0,711 0,690 | + + + - - - - | 360 330 300 270 240 210 180 |
Таблица 3.3. Значения В = 
при различных lк
| j | lк/ знак | 0,24 | 0,25 | 0,26 | 0,27 | 0,28 | 0,29 | 0,30 | 0,31 | lк/ знак | j |
| 0 30 60 90 120 150 180 | + + + + + + + | 0 0,605 0,972 1 0,760 0,395 0 | 0 0,609 0,976 1 0,756 0,391 0 | 0 0,613 0,981 1 0,751 0,387 0 | 0 0,618 0,985 1 0,747 0,382 0 | 0 0,622 0,990 1 0,742 0,378 0 | 0 0,627 0,995 1 0,737 0,373 0 | 0 0,631 0,999 1 0,733 0,369 0 | 0 0,636 1,004 1 0,728 0,364 0 | - - - - - - - | 360 330 300 270 240 210 180 |
После заполнения таблицы 3.1. строятся графики сил в координатах «P-j ». Шкалы сил по оси ординат для рr, рj, рсум строятся через равные промежутки. Шкала должна несколько превысить максимальное значение рг в положительном направлении и максимальное значение рj в отрицательном направлении. Шкала абсцисс строится в интервале от 0 до 720 градусов угла п.к.в. с интервалом в 30 градусов.
|
|
|
|
Рис. 4 Зависимость силы Т и крутящего момента Мк в одном цилиндре
двигателя от угла поворота коленчатого вала φ
Рис. 4. Зависимость силы Т и крутящего момента М в одном цилиндре двигателя от угла поворота коленчатого вала j
Построение рr начинается с расчетных точек « r » при 0° и 720°, «а» при 180°, «с » и «z » при 360°, «b» при 540°. Если диаграмма строится для дизельного двигателя, то необходимо еще определить координаты и нанести расчетную точку «z», соответствующую концу расчетного периода сгорания. Ордината этой точки будет равна ординате промежуточной точке «z¢», а абсцисса определяется из диаграммы путем проектирования этой точки на вспомогательную полуокружность и определения по ней угла поворота кривошипа, соответствующего концу расчетного периода сгорания. Затем по данным табл. 3.1 наносятся промежуточные точки и соединяются плавной линией. Построение рj производится по расчетным точкам табл. 3.1.
|
|
|
Построение кривой Р можно проводить путем графического сложения ординат Рг и Рj либо по данным расчетных точек табл.3.1. Кривую тангенциальной силы Т лучше строить в отдельных координатах несколько ниже, чтобы шкалы, оси абсцисс совпадали по своим значениям. Шкала Т по оси ординат строится через равные промежутки с некоторым превышением максимального (положительного и отрицательного) значения силы Т из табл.3.1. Затем по данным таблицы наносятся точки и соединяются плавной кривой .
Полученная кривая (рис.4) характеризует изменение за рабочий цикл крутящего момента в одном цилиндре двигателя за рабочий цикл. По ней можно определить среднее значение тангенциальной силы Тср, а затем и значение среднего крутящего момента двигателя Мк за рабочий цикл по выражениям:
Тср = Fт mт /LТ , H; 
(3.11)
Мк ид = Тср·R·hм , Н·м (3.12)
где Fт = [(F2+F5+F7) - (F1+F3+F4+F6)] - суммарная площадь кривой, мм2, состоящая из положительных (F2, F5 и F7) и отрицательных (F1, F3, F4 и F6) участков (рис.4.3);
LТ - длина графика силы Т по оси абсцисс (рис.4.3), мм;
|
|
|
mт - масштаб силы Т, Н/мм;
hм - механический КПД двигателя (рассчитан по формуле 1.8);
R - радиус кривошипа, м (R=S/2, где S – ход поршня).
Средний крутящий момент двигателя Мк определяют по формуле (i - число цилиндров):
Мк = Тср·R·i·hм = Мк·i , (3.13)
Полученные значения крутящего момента (3.13) сравнивают с его значением, рассчитанным ранее и определяют расхождения в %.
В заключение рассчитывают значение эффективной мощности двигателя и сравнивают его с заданным значением Ne (прил.1):
Ne ид = Мк· n / 9550, кВт (3.14)
где Мк - средний крутящий момент двигателя, Н·м;
n - частота вращения коленчатого вала, об/мин (прил.1)
ЛИТЕРАТУРА
Основная:
1. Суркин В.И. Основы теории и расчета автотракторных двигателей. Курс лекций, изд. 2-е, пер. Челябинск, ЧГАА, 2012. – 326 с.: ил.
2. Баширов Р.М., Основы теории и расчета автотракторных двигателей: учебник/ Р.М. Баширов; Уфа; БашГАУ, 2010. –304 с.: ил.
3. Шароглазов Б.А. и др. Поршневые двигатели внутреннего сгорания. Челябинск. - ЮУрГУ, 2011.- 382 с.
4. Болотов А.К. и др. Конструкции тракторов и автомобилей: Учебное пособие - М.: Колосс, 2006.
5. Автомобили:Учебное пособие для вузов / А.В.Богатырев и др.-М.:Колос, 2004.
6. Стандарт предприятия. Курсовые работы и проекты. Выпускные квалификационные работы [Электронный ресурс] : общие требования к оформлению. СТП ЮУрГАУ 2-2017 / сост.: Л. М. Звонарева, С. И. Уразов, Н. И. Олейник ; Южно-Уральский ГАУ, Институт агроинженерии .— Челябинск: Южно-Уральский ГАУ, 2017 .— 80 с.
Дополнительная:
1. Программа курса «Тракторы и автомобили» для сельскохозяйственных высших учебных заведений. - М., 2000.
2. Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет тракторных двига-телей. - М.: Колос, 1992.
3. Родичев В.А. Тракторы: Учебник. – М.: Академия, 2002.
4. Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Конструкция автомобильных и трак-торных двигателей. - М.: Высшая школа. 1986.
5. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Учебное пособие для вузов.- М.: Высшая школа, 2003.
Приложение 1
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 583; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!