имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Кафедра «Детали машин»
Курсовой проект
Д инамика и расчет двигателей
Задание
Тип двигателя — дизельный;
Номинальная мощность — Ne =180 кВт
Номинальная частота вращения — п=2100мин-1
Число цилиндров — i=8
Охлаждение — жидкостное
Двигатель-ЯМЗ-238
1. Кинематографический отчёт двигателя
Для дальнейших расчетов необходимо выбрать длину шатуна lш и определить значение = r/lш .
Основными геометрическими параметрами, определяющими законы движения элементов КШМ, являются: rк.ш- радиус кривошипа коленчатого вала r=S/2, 120/20=60 мм).
Параметр = r/lш является критерием кинематического подобия КШМ. Для двигателя = 0,264. lш — длина шатуна (lш =265мм).
Основываясь на табличные данные (лит..3 таб №12.1,13.1,13.4,13.5.) определяем основные размеры Н=120мм., rш=40мм., R=120мм., rк.ш=60мм.,D=130;S=140мм., rп =12,5мм.
соответственно = 0,264.
Для номинального режима рассчитаем кинематические параметры к.ш.м.
а).
Определяем по формулам перемещение Sx, скорость Vп и ускорение поршня jп в зависимости от угла поворота коленчатого вала (с интервалом 15о).
Пример расчета: при ?=00 имеем:
б).
Полученные значения кинематических параметров оформляем в таблицу:
Таблица 1
|
фи |
qpu B pad |
Sx |
Vx |
jx |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
4274,649 |
|
|
15 |
0,261799 |
0,0030042 |
4,997666 |
4039,802 |
|
|
30 |
0,523599 |
0,0116882 |
9,451856 |
3375,165 |
|
|
45 |
0,785398 |
0,0251225 |
12,9105 |
2391,324 |
|
|
60 |
1,047198 |
0,04193 |
15,08352 |
1244,518 |
|
|
75 |
1,308997 |
0,0605037 |
15,87721 |
102,0922 |
|
|
90 |
1,570796 |
0,07924 |
15,386 |
-892,806 |
|
|
105 |
1,832596 |
0,0967384 |
13,84626 |
-1648,48 |
|
|
120 |
2,094395 |
0,11193 |
11,56581 |
-2137,32 |
|
|
135 |
2,356194 |
0,1241175 |
8,848593 |
-2391,32 |
|
|
150 |
2,617994 |
0,1329318 |
5,934144 |
-2482,36 |
|
|
165 |
2,879793 |
0,1382338 |
2,966714 |
-2493,42 |
|
|
180 |
3,141593 |
0,14 |
0,00 |
-2489,04 |
|
|
195 |
3,403392 |
0,1382338 |
-2,96671 |
-2493,42 |
|
|
210 |
3,665191 |
0,1329318 |
-5,93414 |
-2482,36 |
|
|
225 |
3,926991 |
0,1241175 |
-8,84859 |
-2391,32 |
|
|
240 |
4,18879 |
0,11193 |
-11,5658 |
-2137,32 |
|
|
255 |
4,45059 |
0,0967384 |
-13,8463 |
-1648,48 |
|
|
270 |
4,712389 |
0,07924 |
-15,386 |
-892,806 |
|
|
285 |
4,974188 |
0,0605037 |
-15,8772 |
102,0922 |
|
|
300 |
5,235988 |
0,04193 |
-15,0835 |
1244,518 |
|
|
315 |
5,497787 |
0,0251225 |
-12,9105 |
2391,324 |
|
|
330 |
5,759587 |
0,0116882 |
-9,45186 |
3375,165 |
|
|
345 |
6,021386 |
0,0030042 |
-4,99767 |
4039,802 |
|
|
360 |
6,283185 |
0 |
0,00 |
4274,649 |
|
|
375 |
6,544985 |
0,0030042 |
4,997666 |
4039,802 |
|
|
390 |
6,806784 |
0,0116882 |
9,451856 |
3375,165 |
|
|
405 |
7,068583 |
0,0251225 |
12,9105 |
2391,324 |
|
|
420 |
7,330383 |
0,04193 |
15,08 |
1244,518 |
|
|
435 |
7,592182 |
0,0605037 |
15,87721 |
102,0922 |
|
|
450 |
7,853982 |
0,07924 |
15,386 |
-892,806 |
|
|
465 |
8,115781 |
0,0967384 |
13,84626 |
-1648,48 |
|
|
480 |
8,37758 |
0,11193 |
11,57 |
-2137,32 |
|
|
495 |
8,63938 |
0,1241175 |
8,848593 |
-2391,32 |
|
|
510 |
8,901179 |
0,1329318 |
5,934144 |
-2482,36 |
|
|
525 |
9,162979 |
0,1382338 |
2,966714 |
-2493,42 |
|
|
540 |
9,424778 |
0,14 |
0,00 |
-2489,04 |
|
|
555 |
9,686577 |
0,1382338 |
-2,96671 |
-2493,42 |
|
|
570 |
9,948377 |
0,1329318 |
-5,93414 |
-2482,36 |
|
|
585 |
10,21018 |
0,1241175 |
-8,84859 |
-2391,32 |
|
|
600 |
10,47198 |
0,11193 |
-11,57 |
-2137,32 |
|
|
615 |
10,73377 |
0,0967384 |
-13,8463 |
-1648,48 |
|
|
630 |
10,99557 |
0,07924 |
-15,386 |
-892,806 |
|
|
645 |
11,25737 |
0,0605037 |
-15,8772 |
102,0922 |
|
|
660 |
11,51917 |
0,04193 |
-15,08 |
1244,518 |
|
|
675 |
11,78097 |
0,0251225 |
-12,9105 |
2391,324 |
|
|
690 |
12,04277 |
0,0116882 |
-9,45186 |
3375,165 |
|
|
705 |
12,30457 |
0,0030042 |
-4,99767 |
4039,802 |
|
|
720 |
12,56637 |
0 |
0,00 |
4274,649 |
|
По данным таблицы строим аналитическим методом графики перемещение Sx, скорость Vп и ускорение поршня jп.
поршень цилиндр зазор бобышка
2. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма
2.1 Силу давления газов
Pг=(px-p0)·Fn; Fn=
где Fn-площадь поршня, мм;
рх-давлениев цилиндре при угле поворота коленчатого вала?х, Мпа,
При ?=0
Fn==3,14·1302/4=13266,5мм2;.Pг=(0,15-0,1)·13266,5=663,325кН.
По результатам строится график Pг=f(?).
2.2 Сила инерции возвратно-поступательных движущихся масс
Масса поршневой группы:
где m’п — удельная масса поршня,
Для поршня из алюминиевого сплава принято m’п = 260 кг/м2 , Fn=132,66см2
Масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов
=320 кг/м2 для стального кованого вала
Масса шатуна:
где m’ш — удельная масса шатуна, m’ш = 300 кг/м2
Масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца:
Масса шатуна, совершающая вращательное движение:
Масса кривошипно-шатунного механизма, совершающие возвратно-поступательное движение:
Масса кривошипно-шатунного механизма, совершающие вращательное движение
Мпа;
Pj=Pj1+Pj2
Сила инерции первого рода:
Pj1=-mjr·cos?·?2
Сила инерции второго рода:
Pj2=-mj·r·?·cos2?·?2
При ?=00
Pj1=-mjr·cos?·?2=-5,05·0,06·219,82·cos0=-14638,5Н
Pj2=-mj·r·?·cos2?·?2=-5,05·0,06·0.264·219,82·cos20=-3864,6Н
Pj=Pj1+Pj2=-14638,5-3864,6=-18503,1Н.
Расчет проводится до ?=7200. Результаты вычислений табл. 2
2.3 Сила инерции вращающихся масс
Pr=-mR·?2R; Pr=mшк.·?2R;
- Pr=-mR·?2R=7,09·219,8·0,06=-20551Н;
- Pr=mш·?2R=3,96·219,8·0,06=-11478 Н.
2.4 Сила действующая по оси цилиндра
При ?=00:
P1=Pг+ Pj=663-18503=-17840 Н
Расчет проводится до ?=7200.Результаты вычислений табл.2
По результатам строится график P1=f(?)
На поршневом пальце суммарная сила Р раскладываются на две составляющие:
N-нормальная к поверхности цилиндра, прижимает поршень к поверхности цилиндра, вызывает механические потери и износ цилиндропоршневой группы.
К- действуют вдоль оси шатуна, передает усилие поршня на коленчатый вал, вызывает деформации сжатия и растяжения в шатунах.
СилаN вычисляется по формуле:
Нормальная сила
N=Р1tg?
При ? =0
N=P1-17840·0=0
Расчет проводится до ?=7200. Результаты вычислений табл. 2
Сила действующаяя по шатуну
При ?=0
Расчет проводится до ?=7200. Результаты вычислений табл. 2
По результатам расчета строится графикK=f(?),N=f(?).
Радиальная сила
При ?=0
H
Расчет проводится до ?=7200. Результаты вычислений табл. 2
Тангенциальная сила
При ?=0.
Расчет проводится до ?=7200. Результаты вычислений табл. 2.
Значения тригонометрических функций взяты из таблиц Брадисса. Рассчитываемые силы сведены в таблицу. Силы считаются положительными, если их направление соответствует началу процесса расширения.
3. Построение полярной и развернутой диаграмм сил.
3.
Равнодействующая R сил, действующих на шатунную шейку, складывается из сил P’r, Z, T и рассчитывается по формуле
При ? = 0°
Полярная диаграмма строится для определения направления действия силы в каждый момент времени.
Полученные значения силы R сведены в таблицу 2., характерные значения:
- Rmax = 66595,87Н;
- Rmin = -6384,24Н;
- Где Rmax, Rmin, Rср — максимальное, минимальное и среднее значения силы R;
- Fд — площадь диаграммы, мм2, Fд = 12662 мм2;
- lд — длина диаграммы, мм, lд = 360 мм;
- ?R — масштаб силы R на диаграмме, Н/мм, ?R = 800 Н/мм.
3.2 Построение полярной диаграммы сил, действующих на коренную шейку
Сила действующая на коренной подшипник Rk от одного цилиндра складывается из силы действующей на шатунный подшипник R и и силы инерции вращающихся масс кривошипа Prk
где r — радиус центра масс неуравновешенной части кривошипа
Полярную диаграмму силы Rk получим графическим построением
Диаграмма износа коренной шейки: а) без противовесов; б) с противовесами
3.3 Построение диаграммы износа шатунной шейки
Диаграмма износа строится при следующих допущениях:
1.
2. величина износа, то есть толщина снятого слоя металла, прямо пропорциональна величине действующей силы;
3. суммарный износ шатунной шейки в каждой точке в течение рабочего цикла равен сумме износов от действия отдельных сил.
К шатунной шейке прикладываем последовательно векторы силы R с учетом их направления, взятого из полярной диаграммы.
По построенной диаграмме износа выбирается место для подвода масла в зоне наименьших нагрузок. Выбранный угол между осью сверления и кривошипом составляет ? = 90?.
Таблица 2
|
? |
Рг,МПа |
Рj, Н |
Pj1 |
Рj2 |
?рад |
?, град. |
N, Н |
К, Н. |
Z, Н |
T, Н |
RнаШатун шейку |
?bo |
радиус |
|
|
0 |
0,17 |
862,75988 |
-16822,9 |
-15960,2 |
0,00000 |
0,00000 |
0,00 |
-15960,18 |
-15960,18 |
0,00 |
25723,31 |
1,223143 |
73,77686 |
|
|
15 |
0,16833 |
840,63783 |
-15898,7 |
-15058,1 |
0,06838 |
3,91797 |
-1031,30 |
-15093,33 |
-14278,04 |
-4893,47 |
24534,145 |
1,166599 |
72,61026 |
|
|
30 |
0,16667 |
818,51579 |
-13283 |
-12464,5 |
0,13239 |
7,58518 |
-1659,84 |
-12574,52 |
-9964,65 |
-7669,70 |
21166,238 |
1,006455 |
71,6038 |
|
|
45 |
0,165 |
796,39374 |
-9411,09 |
-8614,69 |
0,18778 |
10,75887 |
-1636,93 |
-8768,83 |
-4934,02 |
-7248,99 |
16387,625 |
0,779232 |
70,82457 |
|
|
60 |
0,16333 |
774,27169 |
-4897,82 |
-4123,54 |
0,23067 |
13,21647 |
-968,42 |
-4235,74 |
-1223,10 |
-4055,30 |
11710,797 |
0,556848 |
70,26772 |
|
|
75 |
0,16167 |
752,14964 |
-401,785 |
350,3645 |
0,25785 |
14,77385 |
92,40 |
362,34 |
1,43 |
362,34 |
9768,4266 |
0,464489 |
69,80323 |
|
|
90 |
0,16 |
730,02759 |
3513,651 |
4243,679 |
0,26717 |
15,30754 |
1161,54 |
4399,77 |
-1161,54 |
4243,68 |
11719,953 |
0,557284 |
69,24595 |
|
|
105 |
0,15833 |
707,90554 |
6487,607 |
7195,513 |
0,25785 |
14,77385 |
1897,62 |
7441,53 |
-3695,30 |
6459,19 |
14928,18 |
0,709835 |
68,53612 |
|
|
120 |
0,15667 |
685,7835 |
8411,468 |
9097,251 |
0,23067 |
13,21647 |
2136,50 |
9344,76 |
-6398,89 |
6810,20 |
17538,239 |
0,833943 |
67,70217 |
|
|
135 |
0,155 |
663,66145 |
9411,085 |
10074,75 |
0,18778 |
10,75887 |
1914,37 |
10255,01 |
-8477,58 |
5770,26 |
19131,641 |
0,90971 |
66,79246 |
|
|
150 |
0,15333 |
641,5394 |
9769,353 |
10410,89 |
0,13239 |
7,58518 |
1386,37 |
10502,79 |
-9709,28 |
4004,82 |
19879,978 |
0,945293 |
65,84717 |
|
|
165 |
0,15167 |
619,41735 |
9812,87 |
10432,29 |
0,06838 |
3,91797 |
714,49 |
10456,73 |
-10261,74 |
2009,93 |
20125,491 |
0,956967 |
64,8902 |
|
|
180 |
0,15 |
597,2953 |
9795,633 |
10392,93 |
0,00000 |
0,00000 |
0,00 |
10392,93 |
-10392,93 |
0,00 |
20156,063 |
0,958421 |
63,93178 |
|
|
195 |
0,15253 |
630,92748 |
9812,87 |
10443,8 |
-0,06838 |
-3,91797 |
-715,28 |
10468,26 |
-10273,06 |
-2012,15 |
20136,978 |
0,957513 |
62,97427 |
|
|
210 |
0,16058 |
737,71802 |
9769,353 |
10507,07 |
-0,13239 |
-7,58518 |
-1399,18 |
10599,82 |
-9798,98 |
-4041,81 |
19975,297 |
0,949825 |
62,02444 |
|
|
225 |
0,17561 |
937,18535 |
9411,085 |
10348,27 |
-0,18778 |
-10,75887 |
-1966,34 |
10533,43 |
-8707,75 |
-5926,92 |
19398,499 |
0,922399 |
61,10205 |
|
|
240 |
0,20061 |
1269,0253 |
8411,468 |
9680,493 |
-0,23067 |
-13,21647 |
-2273,47 |
9943,87 |
-6809,13 |
-7246,82 |
18087,465 |
0,860059 |
60,24199 |
|
|
255 |
0,24124 |
1808,3105 |
6487,607 |
8295,918 |
-0,25785 |
-14,77385 |
-2187,83 |
8579,56 |
-4260,42 |
-7446,99 |
15878,215 |
0,755009 |
59,48698 |
|
|
270 |
0,30837 |
2699,3824 |
3513,651 |
6213,033 |
-0,26717 |
-15,30754 |
-1700,57 |
6441,56 |
-1700,57 |
-6213,03 |
13039,109 |
0,62001 |
58,86697 |
|
|
285 |
0,42395 |
4233,5373 |
-401,785 |
3831,752 |
-0,25785 |
-14,77385 |
-1010,52 |
3962,76 |
15,64 |
-3962,73 |
10522,208 |
0,500331 |
58,36664 |
|
|
300 |
0,63482 |
7032,4629 |
-4897,82 |
2134,646 |
-0,23067 |
-13,21647 |
-501,32 |
2192,72 |
633,16 |
-2099,32 |
9368,218 |
0,445459 |
57,92118 |
|
|
315 |
1,04401 |
12463,718 |
-9411,09 |
3052,632 |
-0,18778 |
-10,75887 |
-580,05 |
3107,25 |
1748,38 |
-2568,69 |
8416,3224 |
0,400196 |
57,52098 |
|
|
330 |
1,85541 |
23233,588 |
-13283 |
9950,585 |
-0,13239 |
-7,58518 |
-1325,07 |
10038,42 |
7954,92 |
-6122,84 |
6384,26 |
0,303572 |
57,21741 |
|
|
345 |
3,21197 |
41239,467 |
-15898,7 |
25340,77 |
-0,06838 |
-3,91797 |
-1735,55 |
25400,14 |
24028,12 |
-8235,08 |
16471,379 |
0,783214 |
56,4342 |
|
|
360 |
5,5 |
71609,07 |
-16822,9 |
54786,13 |
0,00000 |
0,00000 |
0,00 |
54786,13 |
54786,13 |
0,00 |
45023,001 |
2,140844 |
54,29335 |
|
|
365 |
6,3 |
82227,653 |
-16718,9 |
65508,74 |
0,02301 |
1,31844 |
1507,70 |
65526,09 |
65128,06 |
7211,42 |
55832,603 |
2,65484 |
51,63851 |
|
|
370 |
6,8 |
88864,268 |
-16408,8 |
72455,43 |
0,04586 |
2,62754 |
3325,08 |
72531,69 |
70777,28 |
15856,32 |
63040,845 |
2,997592 |
48,64092 |
|
|
375 |
7 |
91518,914 |
-15898,7 |
75620,22 |
0,06838 |
3,91797 |
5179,10 |
75797,37 |
71703,08 |
24574,58 |
66636,823 |
3,168581 |
45,47234 |
|
|
380 |
6,9 |
90191,591 |
-15198,2 |
74993,34 |
0,09042 |
5,18048 |
6799,17 |
75300,93 |
68145,24 |
32038,36 |
66595,245 |
3,166604 |
42,30573 |
|
|
385 |
6,5 |
84882,299 |
-14320,8 |
70561,46 |
0,11180 |
6,40590 |
7922,09 |
71004,78 |
60602,38 |
37000,41 |
62878,133 |
2,989855 |
39,31588 |
|
|
390 |
5,94469 |
77511,479 |
-13283 |
64228,48 |
0,13239 |
7,58518 |
8553,00 |
64795,45 |
51346,99 |
39521,35 |
57368,584 |
2,727876 |
36,588 |
|
|
405 |
4,33907 |
56199,726 |
-9411,09 |
46788,64 |
0,18778 |
10,75887 |
8890,61 |
47625,83 |
26797,96 |
39371,18 |
42898,422 |
2,03982 |
34,54818 |
|
|
420 |
3,05317 |
39131,75 |
-4897,82 |
34233,93 |
0,23067 |
13,21647 |
8039,88 |
35165,35 |
10154,23 |
33667,39 |
33669,666 |
1,600993 |
32,94719 |
|
|
435 |
2,15081 |
27154,563 |
-401,785 |
26752,78 |
0,25785 |
14,77385 |
7055,33 |
27667,47 |
109,21 |
27667,25 |
29303,16 |
1,393365 |
31,55383 |
|
|
450 |
1,53899 |
19033,626 |
3513,651 |
22547,28 |
0,26717 |
15,30754 |
6171,43 |
23376,62 |
-6171,43 |
22547,28 |
27609,599 |
1,312836 |
30,24099 |
|
|
465 |
1,1723 |
14166,561 |
6487,607 |
20654,17 |
0,25785 |
14,77385 |
5446,98 |
21360,34 |
-10607,07 |
18540,61 |
27544,503 |
1,309741 |
28,93125 |
|
|
480 |
0,97954 |
11607,95 |
8411,468 |
20019,42 |
0,23067 |
13,21647 |
4701,58 |
20564,09 |
-14081,40 |
14986,53 |
28163,06 |
1,339153 |
27,59209 |
|
|
495 |
0,86893 |
10139,844 |
9411,085 |
19550,93 |
0,18778 |
10,75887 |
3715,00 |
19900,75 |
-16451,49 |
11197,69 |
28506,054 |
1,355463 |
26,23663 |
|
|
510 |
0,76406 |
8747,8611 |
9769,353 |
18517,21 |
0,13239 |
7,58518 |
2465,85 |
18680,68 |
-17269,30 |
7123,12 |
27955,168 |
1,329268 |
24,90736 |
|
|
525 |
0,72122 |
8179,2458 |
9812,87 |
17992,12 |
0,06838 |
3,91797 |
1232,25 |
18034,26 |
-17697,98 |
3466,44 |
27679,035 |
1,316138 |
23,59123 |
|
|
540 |
0,68032 |
7636,3998 |
9795,633 |
17432,03 |
0,00000 |
0,00000 |
0,00 |
17432,03 |
-17432,03 |
0,00 |
27195,167 |
1,29313 |
22,2981 |
|
|
555 |
0,62713 |
6930,3723 |
9812,87 |
16743,24 |
-0,06838 |
-3,91797 |
-1146,72 |
16782,46 |
-16469,52 |
-3225,83 |
26430,252 |
1,256758 |
21,04134 |
|
|
570 |
0,53103 |
5654,7769 |
9769,353 |
15424,13 |
-0,13239 |
-7,58518 |
-2053,96 |
15560,29 |
-14384,67 |
-5933,29 |
24866,045 |
1,18238 |
19,85896 |
|
|
585 |
0,49493 |
5175,5752 |
9411,085 |
14586,66 |
-0,18778 |
-10,75887 |
-2771,70 |
14847,66 |
-12274,22 |
-8354,44 |
23567,806 |
1,120649 |
18,73831 |
|
|
600 |
0,45882 |
4696,3735 |
8411,468 |
13107,84 |
-0,23067 |
-13,21647 |
-3078,39 |
13464,47 |
-9219,89 |
-9812,53 |
21369,154 |
1,016103 |
17,7222 |
|
|
615 |
0,42272 |
4217,1718 |
6487,607 |
10704,78 |
-0,25785 |
-14,77385 |
-2823,10 |
11070,78 |
-5497,50 |
-9609,35 |
18034,043 |
0,857519 |
16,86469 |
|
|
630 |
0,38662 |
3737,9701 |
3513,651 |
7251,621 |
-0,26717 |
-15,30754 |
-1984,84 |
7518,35 |
-1984,84 |
-7251,62 |
13805,833 |
0,656467 |
16,20822 |
|
|
645 |
0,35051 |
3258,7684 |
-401,785 |
2856,983 |
-0,25785 |
-14,77385 |
-753,45 |
2954,66 |
11,66 |
-2954,64 |
10189,265 |
0,4845 |
15,72372 |
|
|
660 |
0,31441 |
2779,5667 |
-4897,82 |
-2118,25 |
-0,23067 |
-13,21647 |
497,47 |
-2175,88 |
-628,30 |
2083,19 |
10598,189 |
0,503944 |
15,21977 |
|
|
675 |
0,27831 |
2300,365 |
-9411,09 |
-7110,72 |
-0,18778 |
-10,75887 |
1351,15 |
-7237,95 |
-4072,63 |
5983,45 |
15074,15 |
0,716776 |
14,503 |
|
|
690 |
0,24221 |
1821,1633 |
-13283 |
-11461,8 |
-0,13239 |
-7,58518 |
1526,32 |
-11563,02 |
-9163,09 |
7052,75 |
20197,601 |
0,960396 |
13,5426 |
|
|
705 |
0,2061 |
1341,9616 |
-15898,7 |
-14556,7 |
-0,06838 |
-3,91797 |
996,97 |
-14590,83 |
-13802,69 |
4730,55 |
24035,935 |
1,142909 |
12,39969 |
|
|
720 |
0,17 |
862,75988 |
-16822,9 |
-15960,2 |
0,00000 |
0,00000 |
0,00 |
-15960,18 |
-15960,18 |
0,00 |
25723,31 |
1,223143 |
11,17655 |
|
4. Расчет маховика
Расчет производится из условия неравномерности вращения.
Выполняется таблица протекания процессов рабочего цикла по цилиндрам с учетом порядка работы цилиндров двигателя и углового интервала между одноименными процессами в цилиндрах.
Табл. 3 Порядок работы цилиндров 1-5-4-2-6-3-7-8
С учетом таблицы 3 определяем, что период изменения суммарной тангенциальной силы T? составляет 180? поворота коленчатого вала двигателя.
Табл. 4
|
?, ?п.к.в. |
Цилиндр |
||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
||
|
0 |
T0 |
T270 |
T450 |
T180 |
T90 |
T360 |
T540 |
T630 |
|
|
15 |
T15 |
T285 |
T465 |
T195 |
T105 |
T375 |
T555 |
T645 |
|
|
30 |
T30 |
T300 |
T480 |
T210 |
T120 |
T390 |
T570 |
T660 |
|
|
45 |
T45 |
T315 |
T495 |
T225 |
T135 |
T405 |
T585 |
T675 |
|
|
60 |
T60 |
T330 |
T510 |
T240 |
T150 |
T420 |
T600 |
T690 |
|
|
75 |
T75 |
T345 |
T525 |
T255 |
T165 |
T435 |
T615 |
T705 |
|
|
90 |
T90 |
T360 |
T540 |
T270 |
T180 |
T450 |
T630 |
T720 |
|
Диаграмма суммы Т
Определяется средняя тангенциальная сила:
- Где Fд1 и Fд2 — соответственно положительная и отрицательная площади, заключенные между кривой ?Т и осью абсцисс диаграммы, мм2, Fд1 = 6219,6 мм2 ,Fд2 = 751 мм2 ;
- lд — длина диаграммы, мм, lд = 90 мм;
- ?T — масштаб силы T на диаграмме, Н/мм, ?T = 200 Н/мм.
Проверятся правильность построения диаграммы и всего динамического расчета по уравнению
Избыточная работа определяется как
Где Fизб — избыточная площадь, определенная по графику T? = f(?), мм2, Fизб= 2888,4 мм2;
- ?l — масштаб по оси абсцисс в м. перемещения шатунной шейки на 1 мм диаграммы, м/мм.
Момент инерции маховика
Где ? — степень неравномерности вращения, принимаем ? = 0,015.
Масса маховика
Где Dср — диаметр центра тяжести обода сечения маховика (средний диаметр), Dср = 2,5•S = 2,5•0,14 = 0,32 м
5. Уравновешенность двигателя
Восьмицилиндровый рядный двигатель с кривошипами расположенными под углом 180?. Порядок работы двигателя 1-5-4-2-6-3-7-8.Промежутки между вспышками равны 90?. Коленчатый вал двигателя имеет кривошипы расположенные под углом 180?.
Схема сил инерции, действующих в восьмицилиндровом V-образном двигателе
По такой схеме выполнено большинство восьмицилиндровых рядных двигателей.
Силы инерции первого порядка и их моменты при указанном расположении кривошипов взаимно уравновешиваются:
и
Силы инерции второго порядка для всех цилиндров равны и направлены в одну сторону. Их равнодействующая
Силы инерции второго порядка можно уравновесить лишь с помощью дополнительных валов. Суммарный момент этих валов равен нулю:
Центробежные силы инерции для всех цилиндров равны и направлены попарно в разные стороны. Равнодействующая этих сил и момент равны нулю:
и
Некоторые двигатели имеют коленчатый вал с противовесами для уменьшения центробежных сил, действующих на коренные подшипники.
6. Определение зазоров в сопряжениях кшм
6.1 Зазоры между поршнем и цилиндром
Где ?нп, ?вп — зазоры в холодном состоянии (монтажные) между цилиндром и юбкой и головкой поршня соответственно в плоскости качаний шатуна, мм;
?’нп, ?’вп — зазоры в горячем состоянии, мм, ?’нп = 0,001·D = 0,001·130 = 0,13 мм, ?’вп = 0,0024·D = 0,0024
- 130 =0,312 мм;
- ?ц, ?п — коэффициенты температурного расширения цилиндра и поршня, 1/К, ?ц = 12·10-6 1/К, ?п = 19·10-6 1/К;
- tц, tнп,tвп,t0 — средние температуры цилиндра и поршня в нагретом состоянии, двигателя в холодном состоянии, ?C, tц = 150?C, tнп = 150?C,tвп = 280?C,t0 = 20?C.
6.2 Зазор в замке поршневого кольца
Где ?’з — минимально допустимый зазор при прогретом двигателе, мм,
?’з = 0,0012·D = 0,0012·130 =0,156 мм;
- ?к — коэффициент температурного расширения кольца, 1/К, ?к = 12·10-6 1/К;
tк — средняя температура кольца в нагретом состоянии, ?C, tк = 200?
6.3 Зазор между поршневым пальцем и бобышкой
Где ?’п — зазор в горячем состоянии, мм, ?’п = 0,001·dп = 0,001·52 = 0,052 мм;
- ?пп — коэффициент температурного расширения пальца, 1/К, ?пп = 11·10-6 1/К;
- tпп — средняя температура пальца в нагретом состоянии, ?C, tпп = 130?C.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovoy/dinamika-dvs/
1. Колчин А.И. и др. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. — М.: Машиностроение, 2003. — 496 с.
2. Луканин В.Н. и др. Двигатели внутреннего сгорания. Кн. 1. Теория рабочих процессов. — М.: Высшая школа, 1995.
3. Луканин В.Н. и др. Двигатели внутреннего сгорания. Кн. 2. Динамика и конструирование. — М.: Высшая школа, 1995.
