Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания (стр. 6 из 10)
mr= mк+ mш.к, кг ;(102)
mr =1,57+1,138= 2,708 кг.
4.2.3 Удельные и полные силы инерции
Из табл см из киниматики 8
переносим значение j в графу 4, табл 6 и определяем значения силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс (графа 5).Pj = -j × mj / Fп ; Н. (103)
Определяем центробежную силу инерции вращающихся масс:
КR = -mr × R ×w2, Н ;(104)
КR = -2,708 × 0,043 × 3462 = -13940 Н.
Определяем центробежную силу инерции вращающихся масс шатуна:
КR.ш = -mш.к × R ×w2, Н ;(105)
КR.ш = -1,138 × 0,043 × 3462 = -5858 Н.
Определяем центробежную силу инерции вращающихся масс кривошипа:
КR.к = -mк × R ×w2, Н (106)
КR.к = -1,57 × 0,043 × 3462 = -8082 Н.
Таблица 6.- Результаты расчёта сил давления газов, а так же полных сил инерции
| φ0 | Δрг,МПа | Рг,Н | j,м/с2 | Рj,Н |
| 0 | +0,018 | 141,3 | +6532 | -10530 |
| 30 | -0,011 | -86,4 | +5150 | -8302 |
| 60 | -0,011 | -86,4 | +1881 | -3032 |
| 90 | -0,011 | -86,4 | -1385 | +2233 |
| 120 | -0,011 | -86,4 | -3266 | +5265 |
| 150 | -0,011 | -86,4 | -3766 | +6071 |
| 180 | -0,011 | -86,4 | -3763 | +6066 |
| 210 | -0,011 | -86,4 | -3766 | +6071 |
| 240 | 0 | 0 | -3266 | +5265 |
| 270 | +0,050 | +392,5 | -1385 | +2233 |
| 300 | +0,230 | +1805,5 | +1881 | -3032 |
| 330 | +0,800 | +6280 | +5150 | -8302 |
| 360 | +2,200 | +17270 | +6532 | -10530 |
| 375 | +6,330 | +49690,5 | +6172 | -9949 |
| 390 | +3,750 | +29437,5 | +5150 | -8302 |
| 420 | +1,500 | +11775 | +1881 | -3032 |
| 450 | +0,700 | +5495 | -1385 | +2233 |
| 480 | +0,500 | +3925 | -3266 | +5265 |
| 510 | +0,325 | +2551,3 | -3766 | +6071 |
| 540 | +0,175 | +1373,8 | -3763 | +6066 |
| 570 | +0,050 | +392,5 | -3766 | +6071 |
| 600 | +0,018 | +141,3 | -3266 | +5265 |
| 630 | +0,018 | +141,3 | -1385 | +2233 |
| 660 | +0,018 | +141,3 | +1881 | -3032 |
| 690 | +0,018 | +141,3 | +5150 | -8302 |
| 720 | +0,018 | +141,3 | +6532 | -10530 |
4.2.4 Суммарные силы давления газов
Определяем силу, сосредоточенную на оси поршневого пальца графа 2, табл. 7.
P = Pг + Pj, H. (107)
Значения tg b определяем ([1] табл. 23) и заносим в графу 3, табл. 7.
Определяем нормальную силу, результаты заносим в графу 4, табл. 7
N = P × tg , Н. (108)
Определяем удельную силу, действующую вдоль шатуна, графа 6,
S = P × (1/cos b) , Н. (109)
Значения (1/cos b) ([1] табл. 24) заносим в графу 5 табл 7.
Определяем силу, действующую по радиусу кривошипа и заносим в графу 8, табл. 7.
К = Р × cos×(j+b) / cos b, Н. (110)
Значения [cos(j+b)/cos b] ([1] табл.25) заносим в графу 7,табл 7.
Определяем тангенциальную силу и заносим в графу 10, табл 7.
T = P × sin(j+b) / cos b, Н. (111)
Значения [sin(j+b)/cos b] ([1] табл.26) заносим в графу 9, табл 7.
Строим кривые Рj, Р, N, S, K, T.
Mp = 392,5 Н в мм.
Среднее значение тангенциальной силы за цикл:
- по данным теплового расчёта:
(112)- по площади, заключённой между кривой Т и осью абсцисс:
(113)- ошибка:
Результаты вычислений заносим в табл.7
Таблица 7.- Результаты расчёта суммарных сил, действующих в кривошипно- шатунном механизме
| φ0 | Р, Н | tgβ | N, H | 1/cosβ | S, H |  | K, H |  | T, H | Mкр.ц., Н×м |
| 0 | -10388,7 | 0 | 0 | 1,000 | -10389 | 1 | -10389 | 0 | 0 | 0 |
| 30 | -8388,4 | 0,1355 | -1137 | 1,009 | -8464 | 0,7983 | -6696 | 0,6175 | -5180 | -222,7 |
| 60 | -3118,4 | 0,2381 | -742 | 1,0278 | -3205 | 0,2938 | -916 | 0,9846 | -3070 | -132 |
| 90 | 2146,6 | 0,2869 | 594 | 1,0377 | 2227 | -0,2769 | -594 | 1 | 2147 | 92,3 |
| 120 | 5178,6 | 0,2381 | 1233 | 1,0278 | 5323 | -0,7062 | -3657 | 0,7474 | 3870 | 166,4 |
| 150 | 5984,6 | 0,1355 | 811 | 1,009 | 6038 | -0,9337 | -5588 | 0,3825 | 2289 | 98,4 |
| 180 | 5979,6 | 0 | 0 | 1 | 5979,6 | -1 | -5979,6 | 0 | 0 | 0 |
| 210 | 5984,6 | -0,1355 | -811 | 1,009 | 6038 | -0,9337 | -5588 | -0,3825 | -2289 | -98,4 |
| 240 | 5265 | -0,2381 | -1254 | 1,0278 | 5411 | -0,7062 | -3718 | -0,7474 | -3935 | -169,2 |
| 270 | 2625,5 | -0,2769 | -727 | 1,0377 | 2724 | -0,2769 | -727 | -1 | -2626 | -112,9 |
| 300 | -1226,5 | -0,2381 | 292 | 1,0278 | -1261 | 0,2938 | -360 | -0,9846 | 1208 | 51,9 |
| 330 | -2022 | -0,1355 | 274 | 1,009 | -2040 | 0,7983 | -1614 | -,06175 | 1248 | 53,7 |
| 360 | 6740 | 0 | 0 | 1 | 6740 | 1 | 6740 | 0 | 0 | 0 |
| 375 | 39741,5 | 0,0697 | 2770 | 1,0025 | 39841 | 0,9426 | 37460 | 0,3243 | 12888 | 554,2 |
| 390 | 21135,5 | 0,1355 | 2864 | 1,009 | 21326 | 0,7983 | 16872 | 0,6175 | 13051 | 561,2 |
| 420 | 8743 | 0,2381 | 2082 | 1,0278 | 8986 | 0,2938 | 2569 | 0,9846 | 8608 | 370,1 |
| 450 | 7728 | 0,2769 | 2140 | 1,0377 | 8019 | -0,2769 | -2140 | 1 | 7728 | 332,3 |
| 480 | 9190 | 0,2381 | 2188 | 1,0278 | 9445 | -0,7062 | -6490 | 0,7474 | 6869 | 295,4 |
| 510 | 8622,3 | 0,1355 | 1168 | 1,009 | 8700 | -0,9337 | -8051 | 0,3825 | 3298 | 141,8 |
| 540 | 7439,8 | 0 | 0 | 1 | 7440 | -1 | -7440 | 0 | 0 | 0 |
| 570 | 6463,5 | -0,1355 | -876 | 1,009 | 6522 | -0,9337 | -6035 | -0,3835 | -2472 | -106,3 |
| 600 | 5406,3 | -0,2381 | -1287 | 1,0278 | 5557 | -0,7062 | -3818 | -0,7474 | -4041 | -173,8 |
| 630 | 2374,3 | 0,2769 | -657 | 1,0377 | 2464 | -0,2769 | -657 | -1 | -2374 | -102,1 |
| 660 | -2890,7 | -0,2381 | 688 | 1,0278 | -2971 | 0,2938 | -849 | -0,9846 | 2846 | 122,4 |
| 690 | -8160,7 | -0,1355 | 1106 | 1,009 | -8234 | 0,7983 | -6515 | -0,6175 | 5039 | 216,7 |
| 720 | -10388,7 | 0 | 0 | 1 | -10389 | 1 | -10389 | 0 | 0 | 0 |
4.2.5 Крутящие моменты
Крутящий момент одного цилиндра
Мкр.ц.= Т × R , H×м ;(114)
Мкр.ц.= Т × 0,043 ,H×м .
Значения Мкр.ц заносим в графу 11, табл 7.
Определяем период изменения крутящего момента чутырехтактного двигателя с равными интервалами между величинами:
θ = 720 / i , град ;(115)
θ = 720 / 4 = 180˚.
Суммирование значений крутящих моментов всех четырех цилиндров двигателя осуществляется табличным методом (табл.4.3.) через каждые 10˚ угла поворота коленчатого вала.
Таблица 4.3. Результаты расчета крутящего момента
По полученным в табл 8. данным Мкр строим график в масштабе
Мм=
и Мφ=3º в мм.Определяем средний крутящий момент двигателя:
– по данным теплового расчета:
Мкр.ср.= Мi = Ме / ηм, Н×м ;(116)
Мкр.ср.= 220,81 / 0,879 = 251,2 Н×м.
– по площади, заключенной под кривой Мкр:
Мкр.ср= (F1-F2) ·Мм / АО, Н×м ;(117)
Мкр.ср = (904-40) · 16,878 / 60 = 243 Н×м.
– определяем ошибку:
Δ = (251,2-243) ·100 / 251,2 = 3,3 %.
Определяем максимальные и минимальные крутящие моменты:
Мкр.max = 636,1 Н×м ;
Мкр.min = -104,9 Н×м.
4.2.6 Силы, действующие на шатунную шейку коленчатого вала
Для проведения расчета результирующей силы, действующей на шатунную шейку рядного двигателя составляем табл. 8. Значения силы Т переносим из табл. 7, в табл. 9.
Суммарная сила, действующая по радиусу кривошипа:
Рк = К + КRш = (К - 5858), Н. (118)
Результирующая сила Rшш подсчитывается графическим сложением векторов сил Т и Рк при построении полярной диаграммы.
Масштаб сил на полярной диаграмме: Мр/ = Мр/2 = 392,5/2 = 196,25 Н в мм чертежа.
Значения Rшш для различных φ заносим в таблицу 9 и по ним же строим диаграмму Rш.ш в прямоугольных координатах.
По развернутой диаграмме Rш.ш определяем :
Rш.ш.ср= Мр/ · F / ОB, Н, (119)
где ОВ=240мм – длина развёрнутой диаграммы;
F = 10552 мм2 – площадь под кривой Rш.ш.
Rш.ш.ср = 196,25 . 10552 / 240 = 10552 Н;
Rш.ш.max = 16247 Н ; Rш.ш.min = 200 Н.
По полярной диаграмме строим диаграмму износа шейки. Сумму сил Rш.ш.i, действующих по каждому лучу диаграммы износа (от 1 до 12), определяем с помощью таблицы 10. По диаграмме износа определяем положение оси масляного отверстия (
м=75º).4.2.7 Силы, действующие на колено вала
Определяем суммарную силу, действующую на колено вала по радиусу кривошипа:
Kpk = Рk + KRk = Рk-8082 , Н ;(120)
Результаты заносим в табл.9.
Результирующую силу, действующую на колено вала Rk, определяем по диаграмме Rш.ш.. Векторы из полюса Ок до соответствующих точек на полярной диаграмме в масштабе Мр/ =196,25 Н в мм выражают силы Rk, значения которых для различных j°заносим в таблицу 9.
Таблица 9 Результаты расчета сил действующих на колено вала.