Смекни!
smekni.com

Расчет двигателя (стр. 3 из 6)

Рис 4.1. Внешне скоростная характеристика двигателя


4. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ

Конечной целью кинематического расчета двигателя является определение ускорения поршня.

Основными геометрическими параметрами, определяющими законы движения элементов КШМ, являются: r – радиус кривошипа коленчатого вала (r=59,5 мм), lш – длина шатуна (lш =228,8мм). Параметр l = r/lш является критерием кинематического подобия КШМ. Для двигателя l = r/lш =0,26. Порядок кинематического расчета двигателя следующий.

а). Определяем по формулам перемещение Sx, скорость Cп и ускорение поршня jп в зависимости от угла поворота коленчатого вала (с интервалом 30о).

,

,

б). Полученные значения кинематических параметров оформляем в таблицу 8:


Таблица 8 Кинематические параметры двигателя

Перемешение поршня 1-го рода Перемешение поршня 2-го рода Суммарное перемещение поршня Скорость поршня 1-го рода Скорость поршня 2-го рода Суммарная скорость поршня Ускорение поршня 1-го рода Ускорение поршня 2-го рода Суммарное ускорение поршня
Sx1 Sx2 SxСумм Cn1 Cn2 CnСумм jn1 jn2 jnСумм
0 0 0 0 0 0 0 3448,175998 896,5257594 4344,701757
30 7,971488475 1,93375 9,90523847 7,1618166 0,8063009 7,968117639 2986,208011 448,2628797 3434,470891
60 29,75 5,80125 35,55125 12,404630 0,8063009 13,21093131 1724,087999 -448,2628797 1275,825119
90 59,5 7,735 67,235 14,32363333 1,14066E-16 14,32363333 2,11226E-13 -896,5257594 -896,5257594
120 89,25 5,80125 95,05125 12,404630 -0,80630 11,59832937 -1724,087999 -448,2628797 -2172,350879
150 111,0285115 1,93375 112,962261 7,161816667 -0,806300 6,355515694 -2986,208011 448,2628797 -2537,945131
180 119 0 119 0 0 1,52673E-15 -3448,175998 896,5257594 -2551,650238
210 111,028 1,93375 112,962261 -7,161816 0,806300 -6,35551569 -2986,208011 448,2628797 -2537,945131
240 89,25 5,80125 95,05125 -12,40463 0,806300 -11,5983297 -1724,087999 -448,2628797 -2172,350879
270 59,5 7,735 67,235 -14,32363 0 -14,3236333 -6,33679E-13 -896,5257594 -896,5257594
300 29,75 5,80125 35,55125 -12,40463 -0,806300 -13,2109311 1724,087999 -448,2628797 1275,825119
330 7,97148 1,93375 9,90523847 -7,161816 -0,806300 -7,96811769 2986,208011 448,2628797 3434,470891
360 0 0 0 0 0 0 3448,175998 896,5257594 4344,701757

в). Строим графики перемещения, скорости и ускорения поршня в интервале от 0о до 360о (рис.1).


Рис.1. Кинематические параметры двигателя

5. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ

В ходе динамического расчета определяют силы и моменты, действующие на детали кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

Рис 6.1. Развернутая индикаторная диаграмма двигателя

а). Строим развернутую диаграмму давления газов в координатах рг - jо п.к.в, используя построенную свернутую индикаторную диаграмму (Приложение 1) действительного цикла в ходе теплового расчета двигателя. Перестроение индикаторной диаграммы в развернутую выполняется графическим путем по методу проф. Ф.А. Брикса. Развертку индикаторной диаграммы начинают от ВМТ в процессе хода впуска. На этой диаграмме наносим также давление от инерционных сил ( рj) и давление от суммарных сил (р1 ),

р1 = рг± рj

где рj= Fj/pD2/4 .

б). Определяем силу инерции, действующую на детали КШМ, движущихся поступательно по формуле:

Тип двигателя Масса поршневой группы (поршень из алюмин. сплава) (
) ,
Масса шатуна (
),
Дизель (D=80…150мм) 28 35

Fj = - mj×jn ,

где mj – масса деталей КШМ, движущихся поступательно:

к г,

где

= mуд.п*Fп= mуд.п*π*D2/4=28*3,14*11,92/4=2957,63г = 2,958 кг- масса поршневой группы,

-масса шатуна, отнесенная к поршневому пальцу:

=0,275*3,697=1,017 кг,

=mуд ш*π*D2/4= 35 *3,14*11,92/4=3697,04 г =3,697 кг -масса шатуна,

jn – ускорение поршня.

Поправка Брикса:


Результаты расчета сводятся в табл. 9.

Таблица 9

Расчет сил, давления действующих в КШМ двигателя

Рг,Мпа jп, м/с2 Fi,Н Рj,Мпа ∑P1,Мпа
0 0,21 4344,70 -17270,19 -1,55 -1,34
30 0,21 3434,47 -13652,02 -1,23 -1,02
60 0,21 1275,83 -5071,40 -0,46 -0,25
90 0,21 -896,53 3563,69 0,32 0,53
120 0,21 -2172,35 8635,09 0,78 0,99
150 0,21 -2537,95 10088,33 0,91 1,12
180 0,21 -2551,65 10142,81 0,91 1,12
210 0,21 -2537,95 10088,33 0,91 1,12
240 0,24 -2172,35 8635,09 0,78 1,02
270 0,36 -896,53 3563,69 0,32 0,68
300 0,73 1275,83 -5071,40 -0,46 0,28
330 2,48 3434,47 -13652,02 -1,23 1,25
360 8,52 4344,70 -17270,19 -1,55 6,96
380 13,44 3927,00 -15609,84 -1,40 12,04
390 5,51 3434,47 -13652,02 -1,23 4,28
420 1,75 1275,83 -5071,40 -0,46 1,29
450 0,89 -896,53 3563,69 0,32 1,21
480 0,62 -2172,35 8635,09 0,78 1,39
510 0,51 -2537,95 10088,33 0,91 1,42
540 0,21 -2551,65 10142,81 0,91 1,12
570 0,21 -2537,95 10088,33 0,91 1,12
600 0,21 -2172,35 8635,09 0,78 0,99
630 0,21 -896,53 3563,69 0,32 0,53
660 0,21 1275,83 -5071,40 -0,46 -0,25
690 0,21 3434,47 -13652,02 -1,23 -1,02
720 0,21 4344,70 -17270,19 -1,55 -1,34

в). Определяем и строим суммарную силу (рис.2), действующую на поршень.


где численные значения суммарного давления

берутся из диаграммы, представленной Приложении 3.

Рис. 2. Диаграмма суммарной силы

г). Определяем силы FN; Fs; Fк и Ft с интервалом 30о, оформляем их значения в табличной форме и строим развернутые диаграммы сил, действующих в КШМ двигателя (рис.3.)

Боковая сила, прижимающая поршень к цилиндру:

FN = Få×tgb.

Сила, действующая вдоль шатуна:

Fs=Få /cosb.


Сила, направленная по радиусу кривошипа:

.

Тангенциальная сила, создающая вращающий момент на коленчатом валу:

.

Результаты расчета сводятся в табл. 10.

Таблица 10 Расчет сил, действующих в КШМ двигателя

∑FкН FN,кН Fs,кН Fk,кН Ft,кН
0 -14,946865 0 -14,94686502 -14,94686502 0
30 -11,3286973 -1,370772376 -11,24994769 -9,130930044 -6,853861881
60 -2,74808038 -0,579844961 -2,688924055 -0,871141482 -2,671134133
90 5,887014359 1,442318518 5,715547921 -1,442318518 5,887014359
120 10,95841921 2,312226453 10,72252369 -7,484600319 8,328398598
150 12,41165636 1,50181042 12,32537871 -11,49319379 4,902604263
180 12,46613416 0 12,46613416 -12,46613416 0
210 12,42277275 -1,503155502 12,33641782 -11,50348756 -4,906995235
240 11,32525991 -2,389629842 11,08146762 -7,73515252 -8,607197533
270 7,543355724 -1,848122152 7,323646334 -1,848122152 -7,543355724
300 3,065788971 -0,646881473 2,999793514 0,971855104 -2,97994688
330 13,87214747 -1,678529844 13,77571745 11,18095086 -8,392649219
360 77,38582879 0 77,38582879 77,38582879 0
390 47,62149233 5,762200572 47,29045912 38,38292282 28,81100286
420 14,39338529 3,037004295 14,08354725 4,562703136 13,9903705
450 13,45727254 3,297031773 13,06531315 -3,297031773 13,45727254
480 15,47167152 3,26452269 15,13862184 -10,56715165 11,75847035
510 15,7910374 1,910715526 15,68126852 -14,62250063 6,237459773
540 12,46613416 0 12,46613416 -12,46613416 0
570 12,41165636 -1,50181042 12,32537871 -11,49319379 -4,902604263
600 10,95841921 -2,312226453 10,72252369 -7,484600319 -8,328398598
630 5,887014359 -1,442318518 5,715547921 -1,442318518 -5,887014359
660 -2,74808038 0,579844961 -2,688924055 -0,871141482 2,671134133
690 -11,3286973 1,370772376 -11,24994769 -9,130930044 6,853861881
720 -14,946865 0 -14,94686502 -14,94686502 0