Динамика и расчет двигателей
Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б.Н.
Ельцина
Кафедра «Детали машин»
Курсовой проект
Динамика 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 l = 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 l = r/lш является
критерием кинематического подобия КШМ. Для двигателя l = 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 l =
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 φ=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
.1 Силу давления газов
г=(px-p0)·Fn;
Fn=
где Fn-площадь поршня, мм;
рх-давлениев цилиндре при угле поворота коленчатого валаφх, Мпа,
При φ=0
Fn==3,14·1302/4=13266,5мм2;.Pг=(0,15-0,1)·13266,5=663,325кН.
По результатам строится график Pг=f(φ).
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:
1=-mjr·cosφ·ω2
Сила
инерции второго рода:
2=-mj·r·λ·cos2φ·ω2
При
φ=00
Pj1=-mjr·cosφ·ω2=-5,05·0,06·219,82·cos0=-14638,5Н
Pj2=-mj·r·λ·cos2φ·ω2=-5,05·0,06·0.264·219,82·cos20=-3864,6Н
Pj=Pj1+Pj2=-14638,5-3864,6=-18503,1Н.
Расчет
проводится до φ=7200. Результаты вычислений табл. 2
.3 Сила инерции вращающихся масс
=-mR·ω2R; Pr=mшк.·ω2R;
=-mR·ω2R=7,09·219,8·0,06=-20551Н;
Pr=mш·ω2R=3,96·219,8·0,06=-11478 Н.
2.4 Сила действующая по оси цилиндра
При φ=00:
1=Pг+ Pj=663-18503=-17840 Н
Расчет проводится до φ=7200.Результаты вычислений табл.2
По результатам строится график P1=f(φ)
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
=Р1tgβ
При φ =0
N=P1-17840·0=0
Расчет проводится до φ=7200. Результаты вычислений табл. 2
Сила действующаяя по шатуну
При φ=0
Расчет проводится до φ=7200. Результаты вычислений табл. 2
По результатам расчета строится графикK=f(φ),N=f(φ).
При φ=0
H
Расчет проводится до φ=7200. Результаты вычислений табл. 2
Тангенциальная сила
При φ=0.
Расчет проводится до φ=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.
.1 Построение полярной и развернутой диаграмм сил, действующих на
шатунную шейку
Равнодействующая R сил,
действующих на шатунную шейку, складывается из сил P'r, Z, T и рассчитывается по формуле
При φ = 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;
μR - масштаб силы
R на диаграмме, Н/мм, μR = 800 Н/мм.
.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. действие силы распределяется равномерно по подшипнику в секторе 120°
(по 60° в обе стороны от точки приложения);
2. величина износа, то есть толщина снятого слоя металла, прямо
пропорциональна величине действующей силы;
. 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 γ = 90˚.
Таблица 2
φ
|
Рг,МПа
|
Рj, Н
|
Pj1
|
Рj2
|
βрад
|
β, град.
|
N, Н
|
К, Н.
|
Z, Н
|
T, Н
|
RнаШатун шейку
|
Δbo
|
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
|
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
|
-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
TΣ составляет 180˚ поворота коленчатого вала
двигателя.
Табл. 4
φ, ˚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 ΣТ и осью абсцисс диаграммы, мм2, Fд1 = 6219,6 мм2
,Fд2 = 751 мм2 ;
lд - длина
диаграммы, мм, lд = 90 мм;
μT - масштаб силы
T на диаграмме, Н/мм, μT = 200 Н/мм.
Проверятся
правильность построения диаграммы и всего динамического расчета по уравнению
Избыточная
работа определяется как
Где
Fизб - избыточная площадь, определенная по графику TΣ = f(φ), мм2, Fизб=
2888,4 мм2;
μl - масштаб по
оси абсцисс в м. перемещения шатунной шейки на 1 мм диаграммы, м/мм.
Момент
инерции маховика
Где
δ - степень неравномерности вращения, принимаем δ = 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
180º. Порядок работы двигателя
1-5-4-2-6-3-7-8.Промежутки между вспышками равны 90º. Коленчатый вал двигателя имеет
кривошипы расположенные под углом 180º.
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
Δнп, Δвп - зазоры в холодном состоянии (монтажные) между
цилиндром и юбкой и головкой поршня соответственно в плоскости качаний шатуна,
мм;
Δ'нп, Δ'вп - зазоры в горячем состоянии, мм, Δ'нп = 0,001·D = 0,001·130 = 0,13 мм, Δ'вп = 0,0024·D = 0,0024· 130 =0,312 мм;
αц, αп - коэффициенты температурного расширения цилиндра и
поршня, 1/К, αц = 12·10-6 1/К, αп = 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
Δ'з - минимально допустимый зазор при прогретом
двигателе, мм,
Δ'з = 0,0012·D = 0,0012·130 =0,156 мм;
αк - коэффициент температурного расширения кольца, 1/К, αк = 12·10-6 1/К;
tк - средняя
температура кольца в нагретом состоянии, ˚C, tк =
200˚
6.3 Зазор между поршневым пальцем и бобышкой
Где
Δ'п - зазор в горячем состоянии, мм, Δ'п = 0,001·dп = 0,001·52 = 0,052 мм;
αпп - коэффициент температурного расширения пальца, 1/К, αпп = 11·10-6 1/К;
tпп - средняя
температура пальца в нагретом состоянии, ˚C, tпп =
130˚C.
Список
литературы
1. Колчин
А.И. и др. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. - М.: Машиностроение,
2003. - 496 с.
. Луканин
В.Н. и др. Двигатели внутреннего сгорания. Кн. 1. Теория рабочих процессов. -
М.: Высшая школа, 1995.
. Луканин
В.Н. и др. Двигатели внутреннего сгорания. Кн. 2. Динамика и конструирование. -
М.: Высшая школа, 1995.