Расчет двигателя (стр. 4 из 6)
| Rшш,кН | Те,Нм | |
| 23,20886502 | 0 | 0 |
| 18,69463662 | -407,8047819 | 30 |
| 9,515735961 | -158,9324809 | 60 |
| 11,35036281 | 350,2773543 | 90 |
| 17,81341194 | 495,5397166 | 120 |
| 20,35443957 | 291,7049536 | 150 |
| 20,72813416 | 0 | 180 |
| 20,36548798 | -291,9662165 | 210 |
| 18,16570225 | -512,1282532 | 240 |
| 12,61415021 | -448,8296656 | 270 |
| 7,875677496 | -177,3068394 | 300 |
| 8,885765867 | -499,3626286 | 330 |
| 69,12382879 | 0 | 360 |
| 41,68145723 | 1714,25467 | 390 |
| 14,47118737 | 832,4270446 | 420 |
| 17,74005073 | 800,7077164 | 450 |
| 22,19906702 | 699,628986 | 480 |
| 23,71932279 | 371,1288565 | 510 |
| 20,72813416 | 0 | 540 |
| 20,35443957 | -291,7049536 | 570 |
| 17,81341194 | -495,5397166 | 600 |
| 11,35036281 | -350,2773543 | 630 |
| 9,515735961 | 158,9324809 | 660 |
| 18,69463662 | 407,8047819 | 690 |
| 23,20886502 | 0 | 720 |
Графическое построение силы Rшш в зависимости от угла поворота кривошипа производится в виде полярной диаграммы с полюсом в точке Ош. Сначала строят полярную диаграмму силы FS откладывая в прямоугольных координатах с полюсом О ее составляющие Fτ, Fк для различных углов j поворота коленчатого вала. Полученные точки конца вектора Fτ, последовательно в порядке углов соединяют плавной кривой, которая является полярной диаграммой силы Fτ с полюсом в точке О. Чтобы получить полярную диаграмму нагрузки на шатунную шейку, достаточно переместить на полученной полярной диаграмме силы Fτ полюс О по вертикали на величину вектора Fсш в точку Ош. Проекция на вертикаль любого вектора полярной диаграммы дает значение нормальной силы, действующей на шатунную шейку и направленную по радиусу кривошипа. Полярная диаграмма, перестроенная в прямоугольные координаты Rшш и j, позволяет определить среднее значение Rшш.cp. Пользуясь полярной диаграммой, можно построить так называемую диаграмму износа шейки. Для построения диаграммы под углом 60° к направлению каждой силы Rшш в обе стороны проводят кольцевые полоски, высота которых пропорциональна соответствующей силе Rшш . Суммарная площадь этих полосок в итоге представляет собой диаграмму износа. Из диаграммы износа шейки видна зона наименьших давлений на нее. Следовательно, в этом месте должно находиться отверстие для подвода масла к подшипнику.
7. КОМПОНОВКА ДВИГАТЕЛЯ
7.1Компоновка кривошипно-шатунного механизма (КШМ) двигателя
При компоновке V-образного двигателя проводятся под углом g/2 оси левого и правого цилиндров по отношению к вертикальной оси. В одном из цилиндров намечается положение осей шатунной шейки и поршневого пальца при нахождении поршня этого цилиндра в ВМТ, а положение оси поршневого пальца другого цилиндра определяется засечкой на ось этого цилиндра из точки В дугой радиуса, равный длине его шатуна lш. Угол развала g блока цилиндров определяется из соотношения: g=kj/2, где k-целое число (1,2); j-угол между кривошипами (j=720/i); i- число цилиндров в одном ряду блока.
7.1.1 Компоновка и расчет деталей поршневой группы
Компоновку начинаем с отработки головки поршня (Приложение 5). Учитывая конструкцию двигателя-прототипа и установившиеся тенденции в мировом двигателестроении выбираем количество поршневых колец (по прототипу 3), их размеры (hk, hm, t) и расположение, определяем размеры жарового пояса (с) и перемычек между поршневыми кольцами (hм.к.). Исходя, из этих данных намечаем высоту головки поршня (Нг). Задавшись затем толщиной днища (d) и формой его внутренней части, очерчиваем контур камеры сгорания. Выбрав основные размеры поршня наносим его контур на компоновочную схему и намечаем положение оси поршневого пальца, отложив по оси цилиндра от основания юбки расстояние Н1. Вокруг полученного центра вычерчиваем контур бобышки и, проведя силовые ребра к внутренней поверхности днища, окончательно вычерчиваем внутренний контур головки и юбки поршня. Изобразив на схеме поршневые кольца, каналы для отвода масла от маслосъемных колец оформляем внешний контур деталей поршневой группы.
После компоновки поршневой группы выполняем проверочные расчеты на прочность.
Расчет поршня. При работе двигателя в поршне возникают сложные напряжения от сил давления газов, инерционных и термических нагрузок. Вместе с тем определяющим параметром при расчете на прочность являем толщина днища (d) поршня. Приближенная проверка прочности днища поршня, как круглой пластинки, защемленной по краям и нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, может быть определена по формуле:
£[ 
] ,Где рz –максимальное давление газов в цилиндре, МПа.
Рис 7.1 Компоновка поршневой группы
Допускаемое напряжение изгиба для поршней из алюминиевых сплавов АЛ10; АК 4 - [
] =40…60 МПа без оребрения днища поршня, с оребрением – [ ] =50…150 МПа. Следовательно, на днище поршня применяем оребрение.Юбку поршня проверяем по удельному давлению от максимальной боковой силы по формуле:
Где
=0,5…1,0 МПа,Ню - высота юбки поршня, Ню=Нп – Нг.= 139,2-52,896 = 86,304 мм
Относительные размеры деталей поршневой группы в таблице 11.
Таблица 11 Относительные размеры деталей поршневой группы
| Наименование размера | Обозначение | Предел значений размеров | |
| Значение, мм | |||
| Высота поршня | Нп | 139,2 | |
| Высота жарового пояса | c | 20,88 | |
| Толщина днища | d | 17,4 | |
| Высота компрессионных колец | hk | 2,9 | |
| Высота маслосъемных колец | hm | 5,22 | |
| Ширина поршневых колец | t | 4,64 | |
| Высота перемычки между канавками под поршневые кольца | hм.к | 5,22 | |
| Высота головки поршня | Нг | 52,896 | |
| Расстояние от нижней кромки юбки до оси поршневого пальца | Н1 | 55,68 | |
| Толщина стенки юбким | dю | 3,48 | |
| Диаметр бобышек | db | 58 | |
| Наружный диаметр поршневого пальца | dн.п | 46,4 | |
| Внутренний диаметр поршневого пальца | dв.п | 29 | |
Расчет поршневого пальца. Проверяемся удельные давления во втулке верхней головки шатуна и в бобышках поршня.