Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма.
По табл.8.1 [2] с учетом диаметра цилиндра, отношения S/D, рядного расположения цилиндров и достаточно высокого значения рz устанавливаем:
масса поршневой группы (для поршня из алюминиевого сплава принято m'п = 137,75 кг/м2):
;
масса шатуна (для стального кованого шатуна принято m'ш = 182,5 кг/м2):
;
масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов (для литого чугунного вала принято m'к = 182,5 кг/м2):
;
масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца:
;
масса шатуна, сосредоточенная на оси кривошипа:
;
массы, совершающие возвратно-поступательное движение:
;
массы, совершающие вращательное движение:
.
Удельные и полные силы инерции.
Из табл. 13 переносим значения j в табл. 14 и определяем значения удельной силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс:
.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 43 |
| Динамический расчет КШМ |
,
для остальных случаев аналогично.
Центробежная сила инерции вращающихся масс:
.
Центробежная сила инерции вращающихся масс шатуна:
.
Центробежная сила инерции вращающихся масс кривошипа:
.
Удельные суммарные силы.
Удельная сила, сосредоточенная на оси поршневого пальца:
.
Все расчеты проводим для φ = 0º:
.
Удельная нормальная сила:
.
Значения tgβопределяем для λ = 0,285 по табл. 8.2 [2] и заносим в табл.13 и значение pN – в табл.14.
.
Удельная сила, действующая вдоль шатуна:
.
Удельная сила, действующая по радиусу кривошипа:
.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 44 |
| Динамический расчет КШМ |
и 
.
Таблица 14
Основные результаты расчета
| град. | j | Pj | P | ΔPг | tg | pN | 1/cosβ |
| 0 | 15101 | -2,917 | -2,917 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 30 | 14722 | -2,293 | -2,294 | 0,001 | 0,141 | -0,323 | 1,01 |
| 60 | 4247 | -0,820 | -0,821 | 0,001 | 0,248 | -0,203 | 1,03 |
| 90 | -3303 | 0,638 | 0,639 | 0,001 | 0,289 | 0,184 | 1,041 |
| 120 | -7550 | 1,459 | 1,461 | 0,002 | 0,248 | 0,361 | 1,03 |
| 150 | -8565 | 1,655 | 1,658 | 0,003 | 0,141 | 0,233 | 1,01 |
| 180 | -8494 | 1,641 | 1,645 | 0,004 | 0 | 0 | 1 |
| 210 | -8565 | 1,655 | 1,659 | 0,0045 | -0,141 | -0,233 | 1,01 |
| 240 | -7550 | 1,459 | 1,484 | 0,025 | -0,248 | -0,367 | 1,03 |
| 270 | -3303 | 0,638 | 0,714 | 0,0755 | -0,289 | -0,206 | 1,041 |
| 300 | 4247 | -0,820 | -0,607 | 0,2135 | -0,248 | 0,15 | 1,03 |
| 330 | 14722 | -2,293 | -1,676 | 0,617 | -0,141 | 0,236 | 1,01 |
| 360 | 15101 | -2,917 | -1,089 | 4,007 | 0 | 0 | 1 |
| 390 | 14722 | -2,293 | 0,377 | 2,67 | 0,141 | 0,053 | 1,01 |
| 420 | 4247 | -0,820 | 0.418 | 1,238 | 0,248 | 0,104 | 1,03 |
| 450 | -3303 | 0,638 | 1,284 | 0,646 | 0,289 | 0,371 | 1,041 |
| 480 | -7550 | 1,459 | 1,898 | 0,439 | 0,248 | 0,471 | 1,03 |
| 510 | -8565 | 1,655 | 1,971 | 0,316 | 0,141 | 0,278 | 1,01 |
| 540 | -8494 | 1,641 | 1,805 | 0,1645 | 0 | 0 | 1 |
| 570 | -8565 | 1,655 | 1,755 | 0,1005 | -0,141 | -0,247 | 1,01 |
| 600 | -7550 | 1,459 | 1,537 | 0,078 | -0,248 | -0,381 | 1,03 |
| 630 | -3303 | 0,638 | 0,705 | 0,067 | -0,289 | -0,204 | 1,041 |
| 660 | 4247 | -0,820 | -0,766 | 0,054 | -0,248 | 0,19 | 1,03 |
| 690 | 14722 | -2,293 | -2,250 | 0,043 | -0,141 | 0,317 | 1,01 |
| 720 | 15101 | -2,917 | -2,917 | 0,000 | 0 | 0 | 1 |
Таблица 14 (продолжение)
| град. | Ps | cos(φ+β)/cosβ | Pk | sin(φ+β)/ cosβ | PT | Т | Мкр.ц. |
| 0 | -2,917 | 1 | -2,917 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 30 | -2,315 | 0,795 | -1,82 | 0,622 | -1,42 | -4,734 | -153,87 |
| 60 | -0,845 | 0,285 | -0,233 | 0,99 | -0,81 | -2,696 | -87,637 |
| 90 | 0,664 | -0,289 | -0,184 | 1 | 0,638 | 2,118 | 68,851 |
| 120 | 1,502 | -0,715 | -1,042 | 0,742 | 1,08 | 3,593 | 116,772 |
| 150 | 1,671 | -0,937 | -1,55 | 0,378 | 0,625 | 2,076 | 67, 483 |
| 180 | 1,640 | -1 | -1,64 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 210 | 1,680 | -0,937 | -1,55 | -0,378 | -0,63 | -2,082 | -67,667 |
| 240 | 1,530 | -0,715 | -1,06 | -0,742 | -1,1 | -3,656 | -118,773 |
| 270 | 0,742 | -0,289 | -0,206 | -1 | -0,713 | -2,369 | -76,998 |
| 300 | -0,625 | 0,285 | -0,172 | -0,99 | 0,600 | 1,995 | 64,631 |
| 330 | -1,692 | 0,795 | -1,332 | -0,622 | 1,04 | 3,46 | 112,46 |
| 360 | -1,089 | 1 | 1,089 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 390 | 0,381 | 0,795 | 0,299 | 0,622 | 0,23 | 0,779 | 25,324 |
| 420 | 0,430 | 0,285 | 0,119 | 0,99 | 0,41 | 1,373 | 44,607 |
| 450 | 1,336 | -0,289 | -0,37 | 1 | 1,28 | 4,262 | 138,501 |
| 480 | 1,954 | -0,715 | -1,356 | 0,742 | 1,41 | 4,674 | 151,918 |
| 510 | 1,99 | -0,937 | -1,84 | 0,378 | 0,74 | 2,473 | 80,372 |
| 540 | 1,805 | -1 | -1,805 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 570 | 1,772 | -0,937 | -1,64 | -0,378 | -0,66 | -2,203 | 71,582 |
| 600 | 1,582 | -0,715 | -1,098 | -0,742 | -1,14 | -3,785 | 123,016 |
| 630 | 0,733 | -0,289 | -0,203 | -1 | -0,704 | -2,339 | 76,027 |
| 660 | -0,790 | 0,285 | -0,218 | -0,99 | 0,76 | 2,521 | 81,923 |
| 690 | -2,273 | 0,795 | -1,788 | -0,622 | 1,4 | 4,647 | 151,017 |
| 720 | -2,917 | 1 | -2,917 | 0 | 0 | 0 | 0 |
По данным табл. 14 строим графики изменения удельных сил рj, p, ps, pN, pки рТ и зависимости от изменения угла поворота коленчатого вала φ .
Среднее значение тангенциальной силы за цикл:
по данным теплового расчета:
,
где Тср – среднее значение тангенциальной силы за цикл, МН;
рi – среднее индикаторное давление, МПа;
τ – тактность двигателя.
;
по площади, заключенной между кривой рТ и осью абсцисс:
,
где 
и 
– соответственно положительные и отрицательные площади, заключенные под кривой рТ, мм2;
Мр – масштаб полных сил, МН в мм.
.
;
ошибка 
.
Крутящий момент.
Крутящий момент одного цилиндра (гр. 15):
.
Для φ = 0º:
.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 46 |
| Динамический расчет КШМ |
Период изменения крутящего момента четырехтактного двигателя с равными интегралами между вспышками:
º.
Суммирование значений крутящих моментов всех четырех цилиндров двигателя осуществляется методом (табл. 15) через каждые 10º угла поворота коленчатого вала и по полученным данным строится кривая Мкр в масштабе ММ = 5 Н·м в мм.
Таблица 15
Суммарный крутящий момент двигателя
|
φº | Цилиндры |
∑Мкр., Н·м | |||||||
| 1-й | 2-й | 3-й | 4-й | ||||||
| φº криво- шипа | Мкр.ц, Н·м | φº криво- шипа | Мкр.ц, Н·м | φº криво- шипа | Мкр.ц, Н·м | φº криво- шипа | Мкр.ц, Н·м | ||
| 0 | 0 | 0 | 180 | 0 | 360 | 0 | 540 | 0 | 0 |
| 10 | 10 | -67,8161 | 190 | -22,3807 | 370 | 17,09912 | 550 | -24,3067 | -97,4043 |
| 20 | 20 | -122,606 | 200 | -45,0194 | 380 | 22,61593 | 560 | -48,2505 | -193,26 |
| 30 | 30 | -153,87 | 210 | -67,667 | 390 | 25,32427 | 570 | -71,5824 | -267,795 |
| 40 | 40 | -156,653 | 220 | -89,1876 | 400 | 28,35897 | 580 | -93,7828 | -311,265 |
| 50 | 50 | -132,37 | 230 | -107,555 | 410 | 35,31651 | 590 | -112,205 | -316,814 |
| 60 | 60 | -87,6377 | 240 | -118,773 | 420 | 44,60667 | 600 | -123,016 | -284,821 |
| 70 | 70 | -32,3622 | 250 | -119,731 | 430 | 83,50042 | 610 | -122,686 | -191,278 |
| 80 | 80 | 22,74735 | 260 | -106,45 | 440 | 116,7997 | 620 | -107,628 | -74,5312 |
| 90 | 90 | 68,85119 | 270 | -76,9976 | 450 | 138,5006 | 630 | -76,0265 | 54,32765 |
| 100 | 100 | 100,525 | 280 | -36,3029 | 460 | 158,7651 | 640 | -29,6831 | 193,304 |
| 110 | 110 | 115,9076 | 290 | 13,71058 | 470 | 162,3191 | 650 | 25,9223 | 317,8596 |
| 120 | 120 | 116,7716 | 300 | 64,83145 | 480 | 151,9187 | 660 | 81,922 | 415,4446 |
| 130 | 130 | 106,4297 | 310 | 98,3504 | 490 | 133,3128 | 670 | 127,4984 | 465,5913 |
| 140 | 140 | 88,73535 | 320 | 115,9411 | 500 | 108,1111 | 680 | 152,7579 | 465,5454 |
| 150 | 150 | 67,48341 | 330 | 112,4604 | 510 | 80,37185 | 690 | 151,0172 | 411,3329 |
| 160 | 160 | 44,93781 | 340 | 41,18148 | 520 | 52,15696 | 700 | 121,2856 | 259,5618 |
| 170 | 170 | 22,36027 | 350 | 22,3121 | 530 | 25,28328 | 710 | 67,47833 | 114,3413 |
| 180 | 180 | 0 | 360 | 0 | 540 | 0 | 720 | 0 | 0 |
Средний крутящий момент двигателя:
по данным теплового расчета:
.
по площади, заключенной под кривой Мкр(см. лист 3, диаграмма д):
,
где F1иF2 – соответственно положительная и отрицательная площади, заключенные между кривой Мкр и линией ОА и эквивалентные работе, совершаемой суммарным крутящим моментом (при i ≥ 6 отрицательная площадь, как правило, отсутствует), мм2;
ОА – длина интервала между вспышками на диаграмме, мм.
.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 47 |
| Динамический расчет КШМ |
;
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 48 |
| Динамический расчет КШМ |
.
Максимальный и минимальный крутящие моменты (лист 3, диаграмма д):
и 
.
Заключение
Рассмотреные отдельные процессы происходящие в двигателе и его расчет позволили определить предпологаемые показатели цикла, мощности и экономичность, а также давление газов, действующих в надпоршневом пространстве цилиндра, в зависимости от поворота коленчатого вала,все виды теплоты теряемые при работе двигателя. По данным расчета установили основные размеры двигателя: диаметр цилиндра и ход поршня,которые равены, так как в расчете приняли, что двигатель является короткоходным; радиус коленчатого вала и длина шатуна. По расчетным данным основных размеров начертили продольный разрез двигателя внутреннего сгорания, индикаторную диаграмму и тепловой баланс двигателя, а так же силы действующие в кривошипно-шатунном механизме.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 49 |
| Динамический расчет КШМ |
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
50
Список литературы: Динамический расчет и конструирование
- Рабочие процессы, конструкция и основы расчета энергетических установок и транспортно-технологического оборудования: практикум/ Е. А. Лысенко. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. – 224 с.
- Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пособие для вузов./А. И. Колчин, В. П. Демидов – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2002. – 496 с.: ил.
- Двигатели внутреннего сгорания. Теория рабочих процессов/Под ред. В. Н. Луканина. М.: Высшая школа, 1985. 369 с.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 1009; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!