Проектирование и исследование механизма двигателя внутреннего сгорания (стр. 5 из 6)

DЕ_i = А_д_i - А_с_i .

11.4. Определение мощности двигателя и коэффициента неравномерности хода при работе без маховика.

11.4.1. Мощность двигателя определяется по средней величине момента движущих сил за один цикл:

N_д = Т_Дср._* w = Т_{с *}w = 87,69 _* 177,9 = 15600 вт.

N_д = 15,6 кВт.

11.4.2. Коэффициент d^’неравномерности хода двигателя при работе его без маховика определяем по приближённой формуле:

d^’ = m_j_*m_т_*F_Б/J_3ср._*w² , где

J_3ср.= J_3Б + J_3М/2 = 0,025 + 0,0926/2 = 0,0588 кг _* м².

Заданный коэффициент d = 1,3 . Нужен маховик.

12.Расчёт маховика

12.1 Определение приведённого момента инерции маховика – J_мп.

12.1.1. Диаграммы энергомасс DЕ = ò (J₃).

12.1.2. Диаграмма приращения кинетической энергии DЕ = ò₁₂(j)

12.1.3. Диаграмма изменения приведенного момента J₃ = ò (j)

12.1.4. Диаграмма энергомашин DЕ = ò (J₃)

12.1.5. Определяем наибольшее w_Б и наименьшее w_м значение угловой скорости звена приведения за время цикла, учитывая заданную величину коэффициента неравномерности хода d:

d = 1/160 = 0,00625,

наибольшие: w_б= w_ср(1 + d/2) = 177,9 (1 +0,00625/2) = 179,49 рад/с,

наименьшее: w_м= w_ср(1- d/2) = 177,9 ( 1 – 0,00625/2) = 177,37 рад/с.

w_ср- средняя угловая скорость звена приведения.

w_ср= w= 177,9 рад/с.

12.1.6. Определяем величины углов Y_би Y_ндля проведения касательных к диаграмме энергомасс:

tgY_Б = m_J/2m_e_*w_Б² = 0,5309,

tgY_М = m_J/2m_e_*w_м² = 0,524,

Y_Б = 27⁰54^’ ; Y_М = 27⁰23’.

12.1.7. (hM) = (qh) _*tgy_M, (hM) = 78,6 мм,

(hБ) = (qh) _*tgy_Б , (hБ) = 79,6 мм.

12.1.8. Определим из чертежа (lm) = 135 мм.

12.1.9. Приведенный момент инерции маховика J_мп определяется по формуле:

J_мп = m_е(lm)/ d w_ер² = 30 _* 135/0,00625 _* 177,9².

m_е – масштаб кинетической энергии, принятый на DЕ = f₁₂(j);

d - коэффициент неравномерности хода;

w_ер– средняя угловая скорость звена приведения.

12.2. Определение основных размеров маховика

12.2.1. С достаточной точностью примем: J_м = J_об.

12.2.2. Момент инерции обода:

J_м = J_{м об} = (D_п⁴ – D_в⁴) brp/32,

J_м = J_об = D_п⁵(1 - a⁴) br p/32,

где a = D_в/D_н , обычно a = 0,312/0,52

b = В/D_н, обычно b = 0,078/0,52

r - плотность материала маховика r= 7800 кг/м³.

12.2.3. Наружный диаметр маховика:

D_н = ⁵Ö32 J_м/p (1 - a⁴) br = 0,520 м.

Внутренний диаметр маховика:

D_в = a_*D_н = 0,312 м.

Ширина маховика:

В = b_*D_н = 0,078 м.

Определяем окружную скорость на ободе:

V_н = w_ср_*D_н /2 = 177,9 _* 0,52/2 = 46,25 м/с.

12.2.3. Масса маховика определяется по формуле:

m_н= p/4 (D_н² – D_в²)Вr,

m_н= 0,785( 0,52² – 0,312²) 0,078 _* 7800 = 82,62 кг.

Вес маховика - G_м : G_м = gm_н = 9,8 _* 82,62 = 809,7 н.

13.Угловая скорость кривошипного вала

13.1 Угловую скорость w определяем по формуле

w = Ö 2 Е₀ + w/J_п , где

Е₀ – начальная кинетическая энергия механизма.

DЕ – приращение кинетической энергии.

J_п – приведённый к кривошипному валу момент инерции механизма.

J_п= J_мп + J₃ ,

13.2. Е₀ = ½ J_пw² - DЕ

13.3 Определяем величину Е_ок для положения механизма, соответствующего точке К

J_пк= J_мп + J_3к = J_МП + m_J_* х_к = 3,56 + 0,001 _* 41 = 3,601 кг _* м².

w_к = w_Б = 178,49 рад/с.

DЕ_к = m_Еy_к = 3 _* 100 = 306 нм.

Е_от = ½ J_птw_Б² - DЕ_к = ½ _* 3,585 _* 177,37² + 411 = 56803,25 нм.

13.4 Определяем величину Е_от для положения механизма, соответствующего точке Т

J_пт= J_мп + J_3т = J_мп + m_J_* х_т = 3,56 + 0,001 _* 25 = 3,585 кг _* м².

w_т = w_м = 177,37 рад/с.

DЕ_т = m_Е_*y_т = 3 _* 137 = 411 нм.

Е_от = ½ J_птw_н² - DЕ_т = ½ _* 3,585 _* 177,37² + 411 = 56803,25 нм.

13.5 Е_о = (Е_ок + Е_от)/2 = 56932,4 нм.

13.6 w = Ö 2 (Е₀ + DЕ) /J_п .

Вычисления сведены в таблице 8. По данным последней графы этой таблицы строим диаграмму изменения угловой скорости w кривошипного вала в зависимости от изменения угла j₀ его поворота.

Таблица 2

Величина		№№ положение
Величина		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
путь	Угол поворота кривошипа, j⁰.	0	30	60	90	120	150	180	210	240	270	300	330	360
	Отрезок на че-ртеже (В₀В), мм.	0	12	44,5	85	121	144	152,0	144	121	85	44,5	12	0
	Перемещение поршня (S_в),мм	0	0,012	0,0445	0,085	0,121	0,144	0,1520	0,144	0,121	0,085	0,0445	0,021	0
скорость	Вектор (р_в), мм	0	45	74,5	76	57	30	0	-30	-57	-76	-74,5	-45	0
	Скорость V_в, м/с	0	5,418	8,9698	9,1504	6,8628	3,612	0	-3,612	-6,863	-9,150	-8,969	-5,418	0
	Вектор (св), мм	76	65,5	39,5	0	39	66,5	76	66,5	39	0	39,5	65,5	76
	Скорость V_вс, м/с	9,1504	7,8862	4,7558	0	4,6956	8,0066	4,6956	0	4,7558	0	4,7558	7,886	9,150
	Угловая скоро-сть w_вс , рад/с	-30,50	-26,29	-15,85	0	15,652	26,689	30,501	26,689	15,652	0	-15,85	-26,29	-30,50
	(сS_ш)= (св) L_cS_ш/L_c_в=	22,8	19,65	11,85	0	11,7	19,95	22,8	19,95	11,7	0	11,85	19,65	22,8
	Вектор ( рSш ), мм	53	61	73	76	68,5	58	53	58	68,5	76	73	61	53
	Скорость V_SШ, м/с	6,3812	7,3444	8,7892	9,1504	6,8628	6,9832	6,3812	6,9832	6,8628	9,150	8,7892	7,344	6,381
ускорение	V₂в_с, м/с²	83,73	62,192	22,618	0	22,049	64,106	83,73	64,106	22,049	0	22,618	62,19	83,73
	а_всⁿ= V_вс²/L_св = = V_вс²/	279,10	207,31	75,392	0	73,496	213,69	279,10	213,69	73,50	0	75,40	207,3	279,1
	Вектор (cn),мм	19,254	14,301	5,201	0	5,070	14,741	19,254	14,741	5,070	0	5,201	14,30	19,25
	Вектор (pв),мм	95	76	28	-21	-48	-56	-57	-56	-48	-21	28	76	95
	Ускорение а_в,м/с	1377,1	1101,7	405,89	-304,4	-695,81	-811,78	-826,8	-811,8	-685,8	-304,4	405,89	1101,7	1377,1
	Вектор (nв),мм	19	39	66	78,5	66	39	19	39	66	78,5	66	39	19
	Ускорение а_вс^t м/c² =	275,42	565,34	956,74	1137,9	956,74	565,34	275,42	565,34	956,74	1137,9	956,74	565,3	275,4
	Угловое ускорение Е_вс	0	1739,5	3213,3	3993,1	3213,3	1739,5	0	1739,5	3213,3	3993,1	3213,3	1739,5	0
	(сS_ш) =	5,7	11,7	19,8	23,55	19,8	11,7	5,7	11,7	19,8	23,55	19,8	11,7	5,7
	Ускорениеа_s_шм/с² =	82,627	169,60	287,02	341,38	287,02	169,60	82,63	169,60	287,02	341,4	287,02	169,6	82,63
	Вектор(pS_ш) , мм	81	73	57,5	54	57,5	73	81	73	57,5	54	57,5	73	81
	Ускорениеа_s_ш,м/с²	1174,2	1058,2	833,52	782,79	833,52	1058,2	1174,2	1058,2	833,52	782,8	833,5	1058,2	1174,2

№стр.	Величина	№ № положения
№стр.	Величина	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	Угол поворота кривошипа,j⁰	0	30	60	90	120	150	180	210	250	270	300	330	360
2	Абсолютное давлениеР_а = н/мм²	0,105	0,075	0,075	0,075	0,075	0,075	0,075	0,079	0,080	0,171	0,855	1,9095	3,300
3	Индикаторное давление,Р_u = Р_а – 0,1 н/мм²	0,005	-0,025	-0,025	-0,025	-0,025	-0,025	-0,025	-0,021	-0,020	0,071	0,755	1,809	32,0
4	Сила давления газовF_в = Р_к А,н	82,523	-412,6	-421,6	-412,6	-412,6	-412,6	-412,6	-346,6	-330,0	1171,8	12460,9	29865	52814,8
5	Сила инерции поршняF_ип = -9 ав,н	-5783,9	-4627	-1704,7	1278,5	2922,4	3409,5	3470,3	3409,5	2922,4	1278,5	-1704,7	-4627	-5783,9
6	Сумма силF = F_в + F_ип, н	-5701,38	--5699,7	-2117,3	865,88	2509,77	2996,8	3057,68	3062,86	2592,35	2450,3	10756,29	25237,9	47030,9
№стр.	Величина	№ № положения
№стр.	Величина	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
1	Угол поворота кривошипа,j⁰	390	420	450	480	510	540	570	600	630	660	690	720
2	Абсолютное давлениеР_а = н/мм²	5,6145	3,0495	1,439	0,5415	0,32775	0,265	0,128	0,105	0,105	0,105	0,105	0,105
3	Индикаторное давление,Р_u = Р_а – 0,1 н/мм²	5,5145	2,9495	1,335	0,4415	0,22775	0,165	0,028	0,005	0,005	0,005	0,005	0,005
4	Сила давления газовF_в = Р_к А,н	91014,75	48680,39	22099,69	7286,79	3758,90	2723,26	462,00	82,523	82,523	82,523	82,523	82,523
5	Сила инерции поршняF_ип = -9 ав,н	-4627,1	-1704,7	1278,5	2922,39	3409,46	3470,3	3409,5	2922,39	1278,5	-1704,7	-4627,1	-5783,9
6	Сумма силF = F_в + F_ип, н	86387,65	46975,69	23378,15	10209,18	7168,36	6193,56	3871,46	3004,913	1361,023	-1622,14	-4544,58	-5701,38

Таблица 6