Разработка двигателя на базе дизеля 6ЧНР 36/45 (Г70) с лучшими удельными показателями
РЕФЕРАТ
Курсовой проект содержит: 1 чертеж поперечного разреза двигателя на листе
формата А1; 1 чертеж продольного разреза на листе формата А1, 1 чертеж
распределительного вала формата А3, 2 листа динамического расчета формата А1;
пояснительная записка содержит 54 листов; 7 рисунков; 6 таблиц; 5 источников.
Целью курсового проекта является разработка двигателя на базе дизеля 6ЧНР
36/45 (Г70) с лучшими удельными показателями.
Указанная цель достигается повышением давления надувочного воздуха,
совершенствованием рабочего цикла и перерасчетом основных деталей дизеля на
прочность. Выполнен расчет основных систем двигателя, определены основные
параметры газораспределительного механизма, разработаны чертежи продольного и
поперечного разреза двигателя.
1.
Тепловой расчет двигателя
1.1 Выбор и обоснование исходных данных
Основной
целью теплового расчёта является:
. Определение
значения параметров состояния рабочего тела в характерных точках
2.
Определение индикаторных и эффективных показателей двигателя
3. Построение
индикаторной диаграммы
4.Определение
основных размеров двигателя (Диаметр цилиндра и ход поршня)
5. определение параметров рабочего тела в турбине и компрессоре
Основные
технические параметры прототипа
Эффективная мощность Ne
|
884
|
Частота вращения n
|
375
|
Диаметр цилиндра D
|
360
|
Ход поршня S
|
450
|
Давление наддува pk
|
0,2
|
Максимальное давление
сгорания pz
|
8
|
Среднее эффективное
давление pe
|
1,05
|
Удельный эффективный
расходтоплива ge
|
236
|
Значение параметров выбираем на основании опытных данных в соответствии с
назначением двигателя, режимом его работы и особенностями рабочего цикла
двигателя подобного типа.
Исходные
данные: ,
Степень
сжатия
Проектируемый
двигатель - тихоходный, среднеоборотный дизель с наддувом, с неразделённой
камерой сгорания. Поэтому, для обеспечения надёжного воспламенения в любых
условиях эксплуатации достаточно невысокой степени сжатия ε=12. Дальнейшее увеличение ε приведёт к нежелательному повышению максимального
давления сгорания и, следовательно, к увеличению нагрузки на детали двигателя.
Принимаем ε=12,5
Коэффициент
избытка воздуха
α-отношение количества воздуха, действительно поступившего в цилиндр к
количеству воздуха, теоретически необходимому для полного сгорания топлива. У
двигателей с наддувом α=1.6÷2,2. Меньшие значения α повышают теплонапряжённость двигателя, увеличивается дымность выпускных
газов, хуже протекают процессы смесеобразования и сгорания. Варьирование α является одним из способов достижение необходимого Ре
указанного в задании. Увеличение α приводит к уменьшению литровой мощности двигателя. Принимаем .
Коэффициент
использования теплоты
Коэффициент
использования теплоты в точках z и b ξz, ξb. Учитывают
потери теплоты в начале и в конце расширения.
Наддув
уменьшает эти параметры, частота вращения увеличивает их. Поэтому, для
среднеоборотного дизеля с наддувом можно принять:
Максимальное
давление сгорания .
Максимальное
давление сгорания принимаем на основании уже существующих прототипов. Для
среднеоборотного дизеля со средней степенью наддува, значение можно принять равным 9 МПа. Температура остаточных
газов.
В
зависимости от типа двигателя, степени сжатия, частоты вращения и коэффициента
избытка воздуха для дизелей температура остаточных газов лежит в пределах К.
Температура
Тг возрастает при уменьшении α, применении
наддува и повышении наддува, с увеличением частоты вращения. Принимаем Тг = 820
К
Подогрев
свежего заряда.
Естественный
подогрев свежего заряда в дизеле с наддувом за счет уменьшения температурного
перепада между деталями двигателя и температурой наддувочного воздуха величина
подогрева сокращается. Принимаем ΔТa=10 К
Коэффициент
полноты индикаторной диаграммы.
показывает
насколько расчётная индикаторная диаграмма отличается от действительной.
Принимаем
Параметры
топлива.
В
соответствии с ГОСТ 305-73 для рассчитываемого двигателя принимаем дизельное
топливо. Цитановое число топлива не менее 45.
Средний
элементарный состав топлива:
С=0,87
; Н=0,126 ; О=0,004
Низшая
теплотворная способность: QH=42500 кДж/кг
Параметры
окружающей среды.
При
расчетах принимается давление окружающей среды Р0=0,1 МПа, а температура Т0=288
Литраж
проектируемого двигателя.
Среднее
эффективное давление.
МПа.
Требуемое
давление наддува (ориентировочное).
МПа.
1.2 Расчёт параметров процесса впуска
Целью расчета процесса наполнения является определение параметров
состояния рабочего тела в цилиндре в конце процесса наполнения ра и
Та, а также определение параметров, характеризующих эффективность
процесса газообмена.
Давление на выходе из компрессора:
Температура
воздуха на выходе из компрессора:
К
nk = 1.55 -
показатель политропы в надувочном компрессоре.
Устанавливается
односекционный холодильник с , .
Температура
воздуха после холодильника:
Температура
воздуха в цилиндре в конце наполнения:
Тк``
= Tk + ΔTa = 336,70 + 10 = 336,70 K
Давление
заряда в конце наполнения:
Давление остаточных газов в цилиндре:
Коэффициент остаточных газов.
где - температура остаточных газов.
Температура заряда в цилиндре в конце наполнения:
Коэффициент наполнения:
1.3 Расчёт параметров процесса сжатия
двигатель индикаторный газ давление
Целью расчета процесса сжатия является определение параметров состояния
рабочего тела в конце процесса сжатия - давления рс и температуры Тс.
Процесс сжатия в цикле предназначен для повышения давления и температуры
заряда в цилиндре с целью обеспечения надежного самовоспламенения и
эффективного сгорания впрыскиваемого топлива на всех режимах работы, а также
для увеличения перепада температур в цикле с целью повышения его КПД.
Действительный процесс сжатия происходит по политропе с показателем n1, переменным на всем ходе поршня. В расчетах для
упрощения показатель политропы n1 условно принимают как среднюю
постоянную величину из условия равенства работы сжатия при истинном и условном
его значениях.
При расчетном определении показателя n1 и в последующем, при расчете параметров процессов сгорания и
расширения, необходимо оперировать с теплоемкостью рабочего тела в характерных
точках рабочего цикла.
С целью упрощения теплоемкости условно считают, что продукты сгорания
представляют собой двухкомпонентную смесь, состоящую из «чистых» продуктов
сгорания и избыточного воздуха, который не использовался при сгорании.
Средняя молярная изохорная теплоемкость для сухого воздуха определяется по
выражению
, кДж/(кмоль∙К),
Для «чистых» продуктов сгорания
, кДж/(кмоль∙К).
Показатель политропы сжатия n1
определяется по формуле
Уравнение решается методом последовательных приближений. Задаваясь любым
значением n1 из указанных пределов его значений n1=1,35…1,38, добиваемся равенства левой и правой частей
уравнения. Достаточная точность схождения ∆≤0,001.
Задаемся n1=1,37.
Точность сходимости достаточная. Принимаем n1 = 1,371
Давление в конце сжатия:
.
Температура в конце сжатия:
K
1.4 Расчёт параметров процесса сгорания
Целью расчета процесса сгорания является определение его конечных
параметров - максимальных значений давления сгорания pz и температуры сгорания Тz.
Процесс сгорания рассчитывают, исходя из сжигания 1 кг топлива.
Элементарный массовый состав топлива С+Н+О = 1 кг, где массовые доли
элементов условно обозначены их химическими символами. Для дизельного топлива
среднего состава имеем: С=0,87; Н=0,126; О=0,004.
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:
кмоль/кг
Действительное
количество воздуха, участвующее в сгорании.
кмоль/кг
Коэффициент
молекулярного изменения:
Действительный
коэффициент молекулярного изменения:
Доля
топлива, сгоревшая к моменту точки z:
Коэффициент
молекулярного изменения в точке z:
Степень
повышения давления:
Средняя
молярная изохорная теплоемкость продуктов сгорания в точке z:
Средняя
молярная изохорная теплоемкость продуктов сгорания в точке b:
Температура
сгорания:
Максимальная
температура сгорания Tz определяется в результате решения уравнения сгорания.
Уравнение
сгорания.
Приравнивая
левую и правую части получим квадратное уравнение:
Решив
уравнение, получим:
Степень
предварительного расширения.
1.5 Расчёт параметров процесса расширения
Целью расчета процесса расширения является определение параметров
состояния рабочего тела в цилиндре в конце расширения- температуры Тb и давления pb.
Степень последующего расширения:
Средний показатель политропы расширения n2 и температуру в конце расширения Тb определяем совместным решением их
уравнений методом последовательных приближений
После подстановки известных величин и вычислений получим
Задаемся n2=1,244.
∆=0,0001 - сходимость достигнута.
Принимаем n2 = 1,244, Тb = 1129 К.
Давление в конце расширения:
Проверка правильности выбора температуры остаточных газов:
Ошибка выбора составляет 1,07 %, что не превышает допустимого значения
ошибки, которое составляет 5%.
1.6 Индикаторные показатели двигателя
К индикаторным показателям двигателя относятся среднее индикаторное
давление pi, МПа, индикаторная мощность Ni, кВт, индикаторный удельный расход
топлива gi, г/кВт∙ч и индикаторный КПД ɳi.
Индикаторные показатели являются внутренними показателями двигателя,
характеризуют совершенство рабочего цикла в цилиндре и учитывают только
тепловые потери в самом цилиндре.
Средним индикаторным давлением называется такое условное, постоянное по
величине, избыточное давление в цилиндре, которое, действуя на поршень,
совершает за один его ход от ВМТ к НМТ работу, равную индикаторной работе
цикла.
Расчётное значение среднего индикаторного давления.
Действительное среднее индикаторное давление.
где
- коэффициент полноты индикаторной диаграммы.
Мощность,
соответствующая суммарной индикаторной работе всех
цилиндров,
называется индикаторной мощностью двигателя.
Индикаторная
мощность:
В
цикле реального двигателя преобразование теплоты топлива в механическую работу
сопровождается потерями теплоты с выпускными газами, в систему охлаждения и
вследствие неполноты сгорания. Все эти тепловые потери в относительном виде
учитываются индикаторным КПД ɳi, который
является критерием совершенства использования теплоты, подведенной к рабочему
телу с топливом.
Индикаторным
КПД двигателя называется отношение количества теплоты, преобразованной в
индикаторную работу Li, к количеству теплоты, подведенной для совершения
этой работы Qi.
Индикаторный
КПД:
В
абсолютном виде тепловое совершенство двигателя оценивается показателем
внутренней экономичности двигателя - удельным индикаторным расходом топлива gi, который показывает сколько килограммов топлива расходуется на единицу
произведенной индикаторной работы.
Индикаторный
удельный расход топлива:
1.7 Механические потери в двигателе
Некоторая
часть индикаторной мощности, развиваемой в цилиндрах двигателя, расходуется в
самом двигателе на собственные нужды и не может быть использована потребителем.
Эту мощность называют мощностью механических потерь NM,
кВт. Данная мощность расходуется на преодоление трения, привод всех
вспомогательных механизмов, обеспечивающих нормальную работу двигателя, и на
осуществление процессов газообмена.
Среднее
давление механических потерь.
Механический
КПД задаем равным 0,92.
1.8 Эффективные показатели двигателя
К
эффективным показателям двигателя относятся среднее эффективное давление pe, эффективная мощность Ne, эффективный КПД ɳе и удельный
эффективный расход топлива ge. Как и индикаторные показатели, первые два связаны с
работой цикла и мощностью двигателя, вторые касаются их экономичности.
Эффективные показатели являются внешними показателями двигателя, учитывают как
тепловые, так и механические потери. Они характеризуют тепловое, конструктивное
и технологическое совершенство двигателя.
Среднее
эффективное давление:
Эффективная мощность:
Эффективный КПД:
Эффективный
удельный расход топлива:
Часовой
расход топлива.
1.9 Проверка основных размеров двигателя
Литраж
(рабочий объем) проектируемого двигателя:
Рабочий
объем одного цилиндра:
Диаметр
цилиндра:
Ход
поршня:
Полученные
значения S и D полностью соответствуют размерам прототипа.
. Построение индикаторной диаграммы
Индикаторную диаграмму строят по данным теплового расчета рабочего цикла.
В дальнейшем эта диаграмма является исходным материалом для динамического и
прочностного расчетов двигателя.
Выбор масштабных коэффициентов:
Масштаб
давлений ,
Масштаб
хода
Масштаб
объема
При построении политроп сжатия и расширения аналитическим способом
вычисляется ряд точек для промежуточных объёмов между Va и Vc и между (Vb и VZ по уравнению политропы).
Для политропы сжатия
где Рx и Vx - давление и объём в искомой точке
диаграммы.
Для политропы расширения .
Расчет точек для построения индикаторной диаграммы.
Таблица 1.
Определяем
поправку Брикса:мм , где мм -постоянная КШМ.
Fiд
= 3393 мм2- площадь,
скругленной индикаторной диаграммы.
Среднее индикаторное давление по диаграмме:
Расхождение
с аналитическим значением
Можно считать расхождение удовлетворительным.
2.1 Параметры рабочего тела и агрегатов системы
наддува
Большинство современных судовых дизелей оборудуются системой
газотурбинного наддува. Наддув позволяет значительно увеличить удельную
мощность, улучшить экономичность и массогабаритные показатели двигателя.
У двигателя с газотурбинным наддувом процесс расширения газов происходит
в двух ступенях: первая - цилиндр поршневого двигателя и вторая - газовая
турбина. Полезная работа от первой ступени через КШМ передается потребителю, а
от второй ступени используется для привода центробежного надувочного
компрессора, конструктивно объединенного с турбиной в одном агрегате -
турбокомпрессоре.
Параметры центробежного компрессора.
Секундный расход воздуха через компрессор:
где в=28,95
кг/кмоль - молярная масса воздуха.
Удельная адиабатическая работа сжатия воздуха в компрессоре:
кДж/кг;
Мощность, потребляемая компрессором:
Относительная мощность компрессора:
Параметры рабочего тела в выпускном ресивере.
Рабочее тело в выпускном ресивере рассматриваем как газовоздушную смесь
отработавших газов из цилиндра и продувочного воздуха, поступившего в ресивер в
период перекрытия клапанов в фазе продувки камеры сгорания.
Давление газов в ресивере перед турбиной:
;
Температура отработавших газов в выпускном ресивере после истечения из
цилиндра (до смешения с продувочным воздухом):
;
где m - показатель политропы расширения.
Принимаем m=1,25.
Средняя молярная изобарная теплоемкость отработавших газов в ресивере:
кДж/(кмоль∙К);
Средняя молярная изобарная теплоемкость продувочного воздуха в ресивере:
кДж/(кмоль∙К)
Средняя молярная изобарная и изохорная теплоемкость газовоздушной смеси в
выпускном ресивере:
=
Температура рабочего тела перед турбиной:
Параметры газовой турбины.
Секундный расход газов через турбину:
Показатель адиабаты расширения в турбине:
Удельная работа адиабатического расширения в турбине:
Допуская, что молярная масса газов и воздуха примерно равны выразим удельную работу турбины:
Мощность турбины:
Относительная мощность турбины
=0.11
Степень повышения давления в компрессоре:
2.2 Внешний тепловой баланс двигателя
Целью расчета внешнего теплового баланса является получение исходных
данных для расчета систем охлаждения, смазки, определения возможности
утилизации тепловых потерь.
Теплота, выделяющаяся при сгорании топлива:
Количество полезной теплоты:
Относительная доля полезной теплоты:
Количество теплоты, теряемой в систему охлаждения:
По опытным данным, относительная доля потерь теплоты в систему охлаждения
в процессе сгорания расширения составляет , тогда:
Молярная теплоемкость при политропном процессе сжатия:
Где: К = 1.4 показатель адиабаты для воздуха.
Количество рабочего тела в рабочем объеме при pk и Tk:
Количество рабочей смеси сжимаемой за час:
Потеря теплоты в процесс сжатия:
Теплоемкость воздуха:
Часовое количество свежего заряда, участвующего в процессе наполнения:
Теплота, сообщаемая свежему заряду от стенок цилиндра:
Потери теплоты в процессе выпуска в систему охлаждения, составляет тогда абсолютная доля теплоты
составит:
Так как турбокомпрессор имеет охлаждаемый корпус, принимаем , тогда абсолютная доля теплоты
составит:
Работа механических потерь:
Потеря теплоты в паре поршень-цилиндр:
Где: a = 0.6 доля работы трения в паре
поршень-цилиндр.
Потеря теплоты в систему охлаждения, эквивалентная работе водяных
насосов:
Потеря теплоты с отработавшими газами:
Молярный расход воздуха через компрессор:
Молярный расход газов из турбины:
Относительный перепад температур в турбине:
Температура газа за турбиной:
Теплоемкость газа за турбиной:
Теплоемкость воздуха при :
Потеря теплоты с выпускными газами:
Остаточный член теплового баланса:
Остаточный член теплового баланса входит в заданные пределы, расчетные
статьи теплового баланса могут быть использованы для проектирования
вспомогательных систем и агрегатов двигателя.
3. Динамический расчёт двигателя
Динамический расчёт КШМ заключается в определении суммарных сил и
моментов, возникающих от давления газов и сил инерции. По этим силам рассчитываются
основные детали на износ и прочность, а также неравномерность хода. Во время
работы двигателя на детали КШМ действуют силы давления газов в цилиндре, силы
инерции возвратно - поступательно движущихся масс, центробежные силы и силы
тяжести (обычно не учитываются). Все действующие на двигатель силы
воспринимаются сопротивлениями на валу, силами трения и опорами двигателя. В
течение каждого рабочего цикла силы, действующие в КШМ, непрерывно изменяются
по величине и направлению. Поэтому для определения характера изменения этих сил
по углу поворота коленчатого вала и их величины определяют для отдельных
положений коленчатого вала.
3.1 Определение сил и моментов в КШМ
По характеру движения массы деталей КШМ делятся на движущиеся возвратно -
поступательно (поршневая группа и верхняя головка шатуна) и движущихся
вращательно (колено вала и нижняя головка шатуна). А также сложное плоско -
параллельное движение (стержень шатуна). Для упрощения расчёта действительный
КШМ заменяют динамически эквивалентной системой сосредоточенных масс.
Из данных прототипа:
Масса
поршневого комплекта (сосредоточенная на оси поршневого пальца)
Масса
шатуна
·
Масса шатуна,
приведённая к оси поршневого пальца
·
Масса шатуна,
приведённая к оси шатунной шейки
·
Приведённая масса
поступательно движущихся частей КШМ
В центральном КШМ действую силы:
·
Pj - сила инерции поступательно
движущихся масс;
·
Pг
- сила давления газов;
·
På - суммарная сила;
·
N - нормальная сила;
·
S - сила, нагружающая шатун;
·
KR
- центробежная сила;
·
Т -
тангенциальная сила;
-К - сила, действующая по кривошипу.
3.1.1 Сила давления газов
Используя круг Брикса получим развёрнутую индикаторную диаграмму по углу
п.к.в. Для определения силы давления газов на поршень необходима площадь
поршня:
Для удобства будем пользоваться удельными силами, действующими на единицу
площади поршня:
где
- значение абсолютного давления газов по индикаторной
диаграмме
3.1.2 Силы инерции
Силы
инерции, действующие в КШМ, в соответствии с характером движения делят на силы
инерции поступательно движущихся масс и
центробежные силы инерции вращающихся масс .
Силы
инерции поступательно движущихся масс:
где
j - текущее ускорение поршня,
-
постоянная КШМ.
Сила
инерции вращающихся масс шатуна:
МПа
3.1.3 Суммарные силы, действующие в КШМ
Суммарная сила от силы давления газов и силы инерции:
Нормальная
сила, действующая перпендикулярно оси цилиндра и воспринимаемая стенками
цилиндров:
где
- угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра.
Сила, действующая на шатун:
Сила, действующая по кривошипу:
Тангенциальная сила:
Сила, действующая на шатунные шейки коленчатого вала:
Результаты расчётов сводятся в таблицу (таблица 1), и по ней строится
диаграмма зависимости сил от угла поворота коленчатого вала.
илы, действующие в КШМ.
Таблица 2.
α
|
Pг
|
j, м/с^2
|
Pj
|
PΣ
|
N
|
S
|
K
|
T
|
Mk,Н∙м
|
0
|
0,12
|
373,5125
|
-0,87335
|
-0,75335
|
0
|
-0,75335
|
-0,75335
|
0
|
0
|
10
|
0,12
|
364,6094
|
-0,85253
|
-0,73253
|
-0,03077
|
-0,73326
|
-0,71641
|
-0,15749
|
-3606,9625
|
20
|
0,12
|
338,5603
|
-0,79162
|
-0,67162
|
-0,05507
|
-0,67364
|
-0,61252
|
-0,28141
|
-6444,9056
|
30
|
0,12
|
297,2777
|
-0,6951
|
-0,5751
|
-0,06959
|
-0,57912
|
-0,46353
|
-0,34793
|
-7968,4279
|
40
|
0,12
|
243,734
|
-0,5699
|
-0,4499
|
-0,07018
|
-0,4553
|
-0,29963
|
-0,34282
|
-7851,4104
|
50
|
0,12
|
181,6632
|
-0,42477
|
-0,30477
|
-0,05669
|
-0,30995
|
-0,15238
|
-0,27002
|
-6184,1035
|
60
|
0,12
|
115,194
|
-0,26935
|
-0,14935
|
-0,03151
|
-0,15263
|
-0,04734
|
-0,14517
|
-3324,604
|
70
|
0,12
|
48,45323
|
-0,11329
|
0,006707
|
0,001543
|
0,006881
|
0,000845
|
0,006827
|
156,359221
|
80
|
0,12
|
-14,8134
|
0,034637
|
0,154637
|
0,037267
|
0,159121
|
-0,0099
|
0,158812
|
3637,14226
|
90
|
0,12
|
-71,5622
|
0,167327
|
0,287327
|
0,070395
|
0,295947
|
-0,0704
|
0,287327
|
6580,42156
|
100
|
0,12
|
-119,68
|
0,279835
|
0,399835
|
0,09636
|
0,41143
|
-0,16433
|
0,377044
|
8635,15222
|
110
|
0,12
|
-158,093
|
0,369653
|
0,489653
|
0,11262
|
0,502384
|
-0,27323
|
0,421591
|
9655,37461
|
120
|
0,12
|
-186,756
|
0,436674
|
0,556674
|
0,117458
|
0,568921
|
-0,38021
|
0,423072
|
9689,28663
|
130
|
0,12
|
-206,517
|
0,482877
|
0,602877
|
0,112135
|
0,613126
|
-0,47326
|
0,389459
|
8919,46752
|
140
|
0,12
|
-218,881
|
0,511787
|
0,631787
|
0,098559
|
0,639369
|
-0,54713
|
0,331057
|
7581,9262
|
150
|
0,12
|
-225,715
|
0,527768
|
0,647768
|
0,07838
|
0,652303
|
-0,59983
|
0,255869
|
5859,95509
|
160
|
0,12
|
-228,921
|
0,535263
|
0,655263
|
0,053732
|
0,657228
|
-0,63429
|
0,173645
|
3976,84514
|
170
|
0,12
|
-230,116
|
0,538059
|
0,658059
|
0,027638
|
0,658717
|
-0,65279
|
0,087522
|
2004,44328
|
180
|
0,14
|
-230,388
|
0,538694
|
0,678694
|
0
|
0,678694
|
-0,67869
|
0
|
0
|
190
|
0,13
|
-230,116
|
0,538059
|
0,668059
|
-0,02806
|
0,668727
|
-0,66271
|
-0,14363
|
-3289,5052
|
200
|
0,14
|
-228,921
|
0,535263
|
0,675263
|
-0,05537
|
0,677288
|
-0,65365
|
-0,28294
|
-6479,8379
|
210
|
0,15
|
-225,715
|
0,527768
|
0,677768
|
-0,08201
|
0,682513
|
-0,62761
|
-0,41005
|
-9391,0494
|
220
|
0,16
|
-218,881
|
0,511787
|
0,671787
|
-0,1048
|
0,679849
|
-0,58177
|
-0,5119
|
-11723,685
|
230
|
0,18
|
-206,517
|
0,482877
|
0,662877
|
-0,1233
|
0,674146
|
-0,52036
|
-0,58731
|
-13450,683
|
240
|
0,2
|
-186,756
|
0,436674
|
0,636674
|
-0,13434
|
0,650681
|
-0,43485
|
-0,61885
|
-14172,964
|
250
|
0,22
|
-158,093
|
0,369653
|
0,589653
|
-0,13562
|
0,604984
|
-0,32903
|
-0,60027
|
-13747,44
|
260
|
0,27
|
-119,68
|
0,279835
|
0,549835
|
-0,13251
|
0,56578
|
-0,22598
|
-0,56468
|
-12932,435
|
270
|
0,32
|
-71,5622
|
0,167327
|
0,487327
|
-0,1194
|
0,501947
|
-0,1194
|
-0,48733
|
-11160,864
|
280
|
0,41
|
-14,8134
|
0,034637
|
0,444637
|
-0,10716
|
0,457531
|
-0,02846
|
-0,41929
|
-9602,722
|
290
|
0,54
|
48,45324
|
-0,11329
|
0,426707
|
-0,09814
|
0,437801
|
0,053765
|
-0,36739
|
-8414,1422
|
300
|
0,72
|
115,194
|
-0,26935
|
0,450653
|
-0,09509
|
0,460567
|
0,142857
|
-0,3425
|
-7843,9233
|
1,04
|
181,6632
|
-0,42477
|
0,615235
|
-0,11443
|
0,625694
|
0,307617
|
-0,39744
|
-9102,2904
|
320
|
1,51
|
243,734
|
-0,5699
|
0,940101
|
-0,14666
|
0,951382
|
0,626107
|
-0,49261
|
-11281,921
|
330
|
2,25
|
297,2777
|
-0,6951
|
1,554905
|
-0,18814
|
1,565789
|
1,253253
|
-0,61419
|
-14066,247
|
340
|
3,6
|
338,5603
|
-0,79162
|
2,808378
|
-0,23029
|
2,816803
|
2,56124
|
-0,74422
|
-17044,285
|
350
|
5
|
364,6094
|
-0,85253
|
4,147469
|
-0,17419
|
4,151617
|
4,056225
|
-0,55161
|
-12633,167
|
360
|
5,92
|
373,5125
|
-0,87335
|
5,046652
|
0
|
5,046652
|
5,046652
|
0
|
0
|
370
|
8,94
|
364,6094
|
-0,85253
|
8,087469
|
0,339674
|
8,095557
|
7,909545
|
1,738806
|
39822,4992
|
380
|
8,85
|
338,5603
|
-0,79162
|
8,058378
|
0,660787
|
8,082553
|
7,34924
|
3,37646
|
77328,4029
|
390
|
6,82
|
297,2777
|
-0,6951
|
6,124905
|
0,741113
|
6,167779
|
4,936673
|
3,705567
|
84865,6822
|
400
|
4,2
|
243,734
|
-0,5699
|
3,630101
|
0,566296
|
3,673662
|
2,417647
|
2,766137
|
63350,6458
|
410
|
2,91
|
181,6632
|
-0,42477
|
2,485235
|
0,462254
|
2,527484
|
1,242617
|
2,201918
|
50428,7866
|
420
|
2,19
|
115,194
|
-0,26935
|
1,920653
|
0,405258
|
1,962907
|
0,608847
|
1,866875
|
42755,5595
|
430
|
1,72
|
48,45323
|
-0,11329
|
1,606707
|
0,369543
|
1,648481
|
0,202445
|
1,635627
|
37459,4796
|
440
|
1,38
|
-14,8134
|
0,034637
|
1,414637
|
0,340927
|
1,455661
|
-0,09054
|
1,452832
|
33273,0606
|
450
|
1,13
|
-71,5622
|
0,167327
|
1,297327
|
0,317845
|
1,336247
|
-0,31785
|
1,297327
|
29711,6541
|
460
|
0,94
|
-119,68
|
0,279835
|
1,219835
|
0,29398
|
1,25521
|
-0,50135
|
1,150304
|
26344,5155
|
470
|
0,83
|
-158,093
|
0,369653
|
1,199653
|
0,27592
|
1,230844
|
-0,66941
|
1,032901
|
23655,7249
|
480
|
0,74
|
-186,756
|
0,436674
|
1,176674
|
0,248278
|
1,202561
|
-0,80367
|
0,894272
|
20480,8082
|
490
|
0,68
|
-206,517
|
0,482877
|
1,162877
|
0,216295
|
1,182646
|
-0,91286
|
0,751219
|
17204,5712
|
500
|
0,63
|
-218,881
|
0,511787
|
1,141787
|
0,178119
|
1,155489
|
-0,98879
|
0,598297
|
13702,3129
|
510
|
0,6
|
-225,715
|
0,527768
|
1,127768
|
0,13646
|
1,135663
|
-1,04431
|
0,445469
|
10202,2142
|
520
|
0,58
|
-228,921
|
0,535263
|
1,115263
|
0,091452
|
1,118608
|
-1,07957
|
0,295545
|
6768,62459
|
530
|
0,59
|
-230,116
|
0,538059
|
1,128059
|
0,047378
|
1,129187
|
-1,11903
|
0,150032
|
3436,06045
|
540
|
0,57
|
-230,388
|
0,538694
|
1,108694
|
0
|
1,108694
|
-1,10869
|
0
|
0
|
550
|
0,4
|
-230,116
|
0,538059
|
0,938059
|
-0,0394
|
0,938997
|
-0,93055
|
-0,20168
|
-4618,9785
|
560
|
0,21
|
-228,921
|
0,535263
|
0,745263
|
-0,06111
|
0,747498
|
-0,72141
|
-0,31227
|
-7151,5598
|
570
|
0,14
|
-225,715
|
0,527768
|
0,667768
|
-0,0808
|
0,672443
|
-0,61835
|
-0,404
|
-9252,491
|
580
|
0,12
|
-218,881
|
0,511787
|
0,631787
|
-0,09856
|
0,639369
|
-0,54713
|
-0,48142
|
-11025,625
|
590
|
0,12
|
-206,517
|
0,482877
|
0,602877
|
-0,11214
|
0,613126
|
-0,47326
|
-0,53415
|
-12233,202
|
600
|
0,12
|
-186,756
|
0,436674
|
0,556674
|
-0,11746
|
0,568921
|
-0,38021
|
-0,54109
|
-12392,088
|
610
|
0,12
|
-158,093
|
0,369653
|
0,489653
|
-0,11262
|
0,502384
|
-0,27323
|
-0,49847
|
-11415,995
|
620
|
0,12
|
-119,68
|
0,279835
|
0,399835
|
-0,09636
|
0,41143
|
-0,16433
|
-0,41063
|
-9404,3492
|
630
|
0,12
|
-71,5622
|
0,167327
|
0,287327
|
-0,0704
|
0,295947
|
-0,0704
|
-0,28733
|
-6580,4215
|
640
|
0,12
|
-14,8134
|
0,034637
|
0,154637
|
-0,03727
|
0,159121
|
-0,0099
|
-0,14582
|
-3339,6544
|
650
|
0,12
|
48,45324
|
-0,11329
|
0,006707
|
-0,00154
|
0,006881
|
0,000845
|
-0,00577
|
-132,24485
|
660
|
115,194
|
-0,26935
|
-0,14935
|
0,031512
|
-0,15263
|
-0,04734
|
0,113504
|
2599,48467
|
670
|
0,12
|
181,6632
|
-0,42477
|
-0,30477
|
0,056686
|
-0,30995
|
-0,15238
|
0,196878
|
4508,95136
|
680
|
0,12
|
243,734
|
-0,5699
|
-0,4499
|
0,070184
|
-0,4553
|
-0,29963
|
0,235747
|
5399,13264
|
690
|
0,12
|
297,2777
|
-0,6951
|
-0,5751
|
0,069587
|
-0,57912
|
-0,46353
|
0,227163
|
5202,52729
|
700
|
0,12
|
338,5603
|
-0,79162
|
-0,67162
|
0,055073
|
-0,67364
|
-0,61252
|
0,17798
|
4076,13364
|
710
|
0,12
|
364,6094
|
-0,85253
|
-0,73253
|
0,030766
|
-0,73326
|
-0,71641
|
0,097427
|
2231,28375
|
720
|
0,12
|
373,5125
|
-0,87335
|
-0,75335
|
0
|
-0,75335
|
-0,75335
|
0
|
0
|
3.1.4 Определение набегающих моментов на
коренные и шатунные шейки
Порядок работы цилиндров 1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 4. Крутящий момент от
каждого цилиндра изменяется периодически в соответствии с порядком работы
цилиндров.
Угол
между вспышками - угол расклинки кривошипа.
Рис.
2 Схема заклинки кривошипов.
Определим
для каждого цилиндра угол опережения относительно 1го цилиндра:
Первая
коренная шейка не нагружена и никаких моментов не воспринимает.
Тогда
- набегающие моменты на коренные шейки,
, , , , , - моменты от цилиндров.
, ,
, ,
, ,
.
Результаты
расчёта сводятся в таблицу и по ней строятся графики зависимости набегающих
моментов от угла поворота коленчатого вала.
Набегающие
моменты на коренные шейки
Таблица
3.
α
|
ТкII=T1
|
TkIII
|
TkIV
|
TkV
|
TkVI
|
TkVII=TΣ
|
|
|
|
|
|
|
|
0
|
0
|
-0,61885
|
0,275425
|
0,698497
|
0,15741
|
0,15741
|
10
|
-0,15749
|
-0,75776
|
-0,00654
|
0,382917
|
-0,11555
|
1,623256
|
20
|
-0,28141
|
-0,84609
|
-0,24779
|
0,083263
|
-0,32737
|
3,049092
|
30
|
-0,34793
|
-0,83526
|
-0,38979
|
-0,13392
|
-0,42125
|
3,284318
|
40
|
-0,34282
|
-0,76212
|
-0,46657
|
-0,29293
|
-0,43875
|
2,327388
|
50
|
-0,27002
|
-0,63742
|
-0,48738
|
-0,39986
|
-0,40564
|
1,796281
|
60
|
-0,14517
|
-0,48766
|
-0,48766
|
-0,48766
|
-0,37416
|
1,492717
|
70
|
0,006827
|
-0,39061
|
-0,5923
|
-0,73593
|
-0,53905
|
1,096576
|
80
|
0,158812
|
-0,3338
|
-0,64607
|
-0,929
|
-0,69325
|
0,759578
|
90
|
0,287327
|
-0,32686
|
-0,73086
|
-1,14091
|
-0,91375
|
0,383579
|
100
|
0,377044
|
-0,36718
|
-0,8486
|
-1,3605
|
-1,18252
|
-0,03221
|
110
|
0,421591
|
-0,13002
|
-0,66417
|
-1,25148
|
-1,15405
|
-0,12115
|
120
|
0,423072
|
0,423072
|
-0,11801
|
-0,73686
|
-0,73686
|
0,15741
|
130
|
0,389459
|
2,128265
|
1,629798
|
1,029531
|
0,872037
|
1,623256
|
140
|
0,331057
|
3,707517
|
3,296886
|
2,732205
|
2,450796
|
3,049092
|
150
|
0,255869
|
3,961436
|
3,674109
|
3,186782
|
2,838849
|
3,284318
|
160
|
0,173645
|
2,939781
|
2,793959
|
2,374667
|
2,031843
|
2,327388
|
170
|
0,087522
|
2,28944
|
2,283665
|
1,916271
|
1,646249
|
1,796281
|
180
|
0
|
1,866875
|
1,980378
|
1,637882
|
1,492717
|
1,492717
|
190
|
-0,14363
|
1,491995
|
1,688873
|
1,291431
|
1,298259
|
1,096576
|
200
|
-0,28294
|
1,169897
|
1,405644
|
0,913031
|
1,071843
|
0,759578
|
210
|
-0,41005
|
0,887277
|
1,11444
|
0,500252
|
0,787579
|
0,383579
|
220
|
-0,5119
|
0,638403
|
0,816383
|
0,072162
|
0,449207
|
-0,03221
|
230
|
-0,58731
|
0,445592
|
0,543019
|
-0,00859
|
0,412997
|
-0,12115
|
240
|
-0,61885
|
0,275425
|
0,275425
|
0,275425
|
0,698497
|
0,15741
|
250
|
-0,60027
|
0,150952
|
-0,00654
|
1,732264
|
2,121723
|
1,623256
|
260
|
-0,56468
|
0,033616
|
-0,24779
|
3,128666
|
3,459723
|
3,049092
|
270
|
-0,48733
|
-0,04186
|
-0,38979
|
3,315776
|
3,571645
|
3,284318
|
280
|
-0,41929
|
-0,12375
|
-0,46657
|
2,299566
|
2,47321
|
2,327388
|
290
|
-0,36739
|
-0,21736
|
-0,48738
|
1,714533
|
1,802055
|
1,796281
|
300
|
-0,3425
|
-0,3425
|
-0,48766
|
1,379213
|
1,379213
|
1,492717
|
310
|
-0,39744
|
-0,59912
|
-0,5923
|
1,04333
|
0,899698
|
1,096576
|
320
|
-0,49261
|
-0,80488
|
-0,64607
|
0,806766
|
0,523831
|
0,759578
|
330
|
-0,61419
|
-1,01819
|
-0,73086
|
0,566467
|
0,156417
|
0,383579
|
340
|
-0,74422
|
-1,22564
|
-0,8486
|
0,301707
|
-0,21019
|
-0,03221
|
350
|
-0,55161
|
-1,08576
|
-0,66417
|
0,36873
|
-0,21858
|
360
|
0
|
-0,54109
|
-0,11801
|
0,776257
|
0,15741
|
0,15741
|
370
|
1,738806
|
1,240339
|
1,629798
|
2,381017
|
1,78075
|
1,623256
|
380
|
3,37646
|
2,96583
|
3,296886
|
3,895183
|
3,330502
|
3,049092
|
390
|
3,705567
|
3,41824
|
3,674109
|
4,119577
|
3,632251
|
3,284318
|
400
|
2,766137
|
2,620314
|
2,793959
|
3,089504
|
2,670211
|
2,327388
|
410
|
2,201918
|
2,196144
|
2,283665
|
2,433697
|
2,066303
|
1,796281
|
420
|
1,866875
|
1,980378
|
1,980378
|
1,980378
|
1,637882
|
1,492717
|
430
|
1,635627
|
1,832506
|
1,688873
|
1,48719
|
1,089749
|
1,096576
|
440
|
1,452832
|
1,688579
|
1,405644
|
1,093379
|
0,600766
|
0,759578
|
450
|
1,297327
|
1,52449
|
1,11444
|
0,71044
|
0,096252
|
0,383579
|
460
|
1,150304
|
1,328284
|
0,816383
|
0,334961
|
-0,40926
|
-0,03221
|
470
|
1,032901
|
1,130328
|
0,543019
|
0,008869
|
-0,54274
|
-0,12115
|
480
|
0,894272
|
0,894272
|
0,275425
|
-0,26566
|
-0,26566
|
0,15741
|
490
|
0,751219
|
0,593725
|
-0,00654
|
-0,50501
|
1,233797
|
1,623256
|
500
|
0,598297
|
0,316887
|
-0,24779
|
-0,65842
|
2,718036
|
3,049092
|
510
|
0,445469
|
0,097536
|
-0,38979
|
-0,67712
|
3,028449
|
3,284318
|
520
|
0,295545
|
-0,04728
|
-0,46657
|
-0,61239
|
2,153743
|
2,327388
|
530
|
0,150032
|
-0,11999
|
-0,48738
|
-0,49316
|
1,708759
|
1,796281
|
540
|
0
|
-0,14517
|
-0,48766
|
-0,37416
|
1,492717
|
1,492717
|
550
|
-0,20168
|
-0,19486
|
-0,5923
|
-0,39542
|
1,240209
|
1,096576
|
560
|
-0,31227
|
-0,15345
|
-0,64607
|
-0,41032
|
1,042513
|
0,759578
|
570
|
-0,404
|
-0,11667
|
-0,73086
|
-0,5037
|
0,793629
|
0,383579
|
580
|
-0,48142
|
-0,10438
|
-0,8486
|
-0,67062
|
0,479687
|
-0,03221
|
590
|
-0,53415
|
-0,11256
|
-0,66417
|
-0,56674
|
0,466157
|
-0,12115
|
600
|
-0,54109
|
-0,11801
|
-0,11801
|
-0,11801
|
0,776257
|
0,15741
|
610
|
-0,49847
|
-0,10901
|
1,629798
|
1,472304
|
2,223523
|
1,623256
|
620
|
-0,41063
|
-0,07957
|
3,296886
|
3,015476
|
3,613773
|
3,049092
|
630
|
-0,28733
|
-0,03146
|
3,674109
|
3,326176
|
3,771645
|
3,284318
|
640
|
-0,14582
|
0,027822
|
2,793959
|
2,451136
|
2,74668
|
2,327388
|
650
|
-0,00577
|
0,081747
|
2,283665
|
2,013643
|
2,163675
|
1,796281
|
660
|
0,113504
|
0,113504
|
1,980378
|
1,835213
|
1,835213
|
1,492717
|
670
|
0,196878
|
0,053246
|
1,688873
|
1,6957
|
1,494018
|
1,096576
|
680
|
0,235747
|
-0,04719
|
1,405644
|
1,564456
|
1,252191
|
0,759578
|
690
|
0,227163
|
-0,18289
|
1,11444
|
1,401767
|
0,997767
|
0,383579
|
700
|
0,17798
|
-0,33392
|
0,816383
|
1,193427
|
0,712005
|
-0,03221
|
710
|
0,097427
|
-0,48988
|
0,543019
|
0,96461
|
0,430461
|
-0,12115
|
720
|
0
|
-0,61885
|
0,275425
|
0,698497
|
0,15741
|
0,15741
|
Шатунная шейка нагружается набегающим моментом на i-ю коренную шейку плюс половина
момента от i-го цилиндра.
Набегающие
моменты на шатунные шейки
Таблица
4.
α
|
Тш1
|
Tш2
|
Tш3
|
Tш4
|
Tш5
|
Tш6
|
0
|
0
|
-0,30942
|
-0,92827
|
0,413138
|
1,047746
|
0,236115
|
10
|
-0,07875
|
-0,45763
|
-1,13664
|
-0,00981
|
0,574375
|
-0,17333
|
20
|
-0,1407
|
-0,56375
|
-1,26914
|
-0,37169
|
0,124894
|
-0,49105
|
30
|
-0,17397
|
-0,5916
|
-1,25289
|
-0,58469
|
-0,20088
|
-0,63187
|
40
|
-0,17141
|
-0,55247
|
-1,14317
|
-0,69986
|
-0,43939
|
-0,65812
|
50
|
-0,13501
|
-0,45372
|
-0,95612
|
-0,73108
|
-0,59979
|
-0,60846
|
60
|
-0,07258
|
-0,31641
|
-0,73149
|
-0,73149
|
-0,73149
|
-0,56124
|
70
|
0,003414
|
-0,19189
|
-0,58592
|
-0,88845
|
-1,10389
|
-0,80858
|
80
|
0,079406
|
-0,08749
|
-0,5007
|
-0,9691
|
-1,3935
|
-1,03988
|
90
|
0,143663
|
-0,01977
|
-0,49029
|
-1,09629
|
-1,71137
|
-1,37062
|
100
|
0,188522
|
0,004934
|
-0,55076
|
-1,2729
|
-2,04075
|
-1,77378
|
110
|
0,210796
|
0,145785
|
-0,99626
|
-1,87722
|
-1,73108
|
120
|
0,211536
|
0,423072
|
0,634608
|
-0,17702
|
-1,10529
|
-1,10529
|
130
|
0,194729
|
1,258862
|
3,192397
|
2,444697
|
1,544296
|
1,308055
|
140
|
0,165528
|
2,019287
|
5,561275
|
4,945329
|
4,098308
|
3,676194
|
150
|
0,127934
|
2,108652
|
5,942154
|
5,511163
|
4,780173
|
4,258274
|
160
|
0,086822
|
1,556713
|
4,409672
|
4,190938
|
3,562
|
3,047765
|
170
|
0,043761
|
1,188481
|
3,43416
|
3,425498
|
2,874407
|
2,469373
|
180
|
0
|
0,933437
|
2,800312
|
2,970568
|
2,456823
|
2,239075
|
190
|
-0,07182
|
0,674181
|
2,237992
|
2,53331
|
1,937147
|
1,947388
|
200
|
-0,14147
|
0,443481
|
1,754845
|
2,108466
|
1,369547
|
1,607765
|
210
|
-0,20502
|
0,238614
|
1,330916
|
1,67166
|
0,750379
|
1,181369
|
220
|
-0,25595
|
0,06325
|
0,957604
|
1,224574
|
0,108244
|
0,67381
|
230
|
-0,29365
|
-0,07086
|
0,668388
|
0,814528
|
-0,01289
|
0,619495
|
240
|
-0,30942
|
-0,17171
|
0,413138
|
0,413138
|
0,413138
|
1,047746
|
250
|
-0,30013
|
-0,22466
|
0,226428
|
-0,00981
|
2,598396
|
3,182584
|
260
|
-0,28234
|
-0,26553
|
0,050424
|
-0,37169
|
4,693
|
5,189584
|
270
|
-0,24366
|
-0,26459
|
-0,06279
|
-0,58469
|
4,973664
|
5,357467
|
280
|
-0,20965
|
-0,27152
|
-0,18562
|
-0,69986
|
3,449349
|
3,709815
|
290
|
-0,1837
|
-0,29238
|
-0,32604
|
-0,73108
|
2,5718
|
2,703083
|
300
|
-0,17125
|
-0,3425
|
-0,51374
|
-0,73149
|
2,06882
|
2,06882
|
310
|
-0,19872
|
-0,49828
|
-0,89869
|
-0,88845
|
1,564995
|
1,349546
|
320
|
-0,24631
|
-0,64875
|
-1,20732
|
-0,9691
|
1,210149
|
0,785746
|
330
|
-0,30709
|
-0,81619
|
-1,52728
|
-1,09629
|
0,8497
|
0,234625
|
340
|
-0,37211
|
-0,98493
|
-1,83846
|
-1,2729
|
0,452561
|
-0,31529
|
350
|
-0,27581
|
-0,81869
|
-1,62864
|
-0,99626
|
0,553095
|
-0,32787
|
360
|
0
|
-0,27054
|
-0,81163
|
-0,17702
|
1,164386
|
0,236115
|
370
|
0,869403
|
1,489572
|
1,860508
|
2,444697
|
3,571525
|
2,671125
|
380
|
1,68823
|
3,171145
|
4,448744
|
4,945329
|
5,842774
|
4,995753
|
390
|
1,852784
|
3,561904
|
5,127361
|
5,511163
|
6,179366
|
5,448376
|
400
|
1,383068
|
2,693226
|
3,930472
|
4,190938
|
4,634255
|
4,005317
|
410
|
1,100959
|
2,199031
|
3,294215
|
3,425498
|
3,650546
|
3,099454
|
420
|
0,933437
|
1,923627
|
2,970568
|
2,970568
|
2,970568
|
2,456823
|
430
|
0,817814
|
1,734066
|
2,748759
|
2,53331
|
2,230786
|
1,634623
|
440
|
0,726416
|
1,570705
|
2,532869
|
2,108466
|
1,640068
|
0,901149
|
450
|
0,648663
|
1,410908
|
2,286734
|
1,67166
|
1,06566
|
0,144379
|
460
|
0,575152
|
1,239294
|
1,992427
|
1,224574
|
0,502441
|
-0,61389
|
470
|
0,516451
|
1,081615
|
1,695492
|
0,814528
|
0,013304
|
-0,81412
|
480
|
0,447136
|
0,894272
|
1,341408
|
0,413138
|
-0,39849
|
-0,39849
|
490
|
0,375609
|
0,672472
|
0,890587
|
-0,00981
|
-0,75751
|
1,850695
|
500
|
0,299148
|
0,457592
|
0,47533
|
-0,37169
|
-0,98764
|
4,077054
|
510
|
0,222734
|
0,271502
|
0,146304
|
-0,58469
|
-1,01568
|
4,542674
|
520
|
0,147772
|
0,124133
|
-0,07092
|
-0,69986
|
-0,91859
|
3,230615
|
530
|
0,075016
|
0,015021
|
-0,17999
|
-0,73108
|
-0,73974
|
2,563138
|
540
|
0
|
-0,07258
|
-0,21775
|
-0,73149
|
-0,56124
|
2,239075
|
550
|
-0,10084
|
-0,19827
|
-0,29228
|
-0,88845
|
-0,59313
|
1,860313
|
560
|
-0,15613
|
-0,23286
|
-0,23018
|
-0,9691
|
-0,61548
|
1,56377
|
570
|
-0,202
|
-0,26034
|
-0,17501
|
-1,09629
|
-0,75555
|
1,190444
|
580
|
-0,24071
|
-0,2929
|
-0,15657
|
-1,2729
|
-1,00593
|
0,71953
|
590
|
-0,26707
|
-0,32335
|
-0,16884
|
-0,99626
|
-0,85012
|
0,699235
|
600
|
-0,27054
|
-0,32955
|
-0,17702
|
-0,17702
|
-0,17702
|
1,164386
|
610
|
-0,24923
|
-0,30374
|
-0,16351
|
2,208456
|
3,335284
|
620
|
-0,20532
|
-0,2451
|
-0,11936
|
4,945329
|
4,523215
|
5,420659
|
630
|
-0,14366
|
-0,15939
|
-0,04719
|
5,511163
|
4,989264
|
5,657467
|
640
|
-0,07291
|
-0,059
|
0,041733
|
4,190938
|
3,676704
|
4,12002
|
650
|
-0,00289
|
0,037987
|
0,122621
|
3,425498
|
3,020465
|
3,245513
|
660
|
0,056752
|
0,113504
|
0,170255
|
2,970568
|
2,75282
|
2,75282
|
670
|
0,098439
|
0,125062
|
0,079869
|
2,53331
|
2,54355
|
2,241026
|
680
|
0,117874
|
0,09428
|
-0,07078
|
2,108466
|
2,346684
|
1,878286
|
690
|
0,113581
|
0,022138
|
-0,27433
|
1,67166
|
2,10265
|
1,49665
|
700
|
0,08899
|
-0,07797
|
-0,50088
|
1,224574
|
1,790141
|
1,068008
|
710
|
0,048713
|
-0,19623
|
-0,73482
|
0,814528
|
1,446915
|
0,645691
|
720
|
0
|
-0,30942
|
-0,92827
|
0,413138
|
1,047746
|
0,236115
|
3.2 Анализ уравновешенности двигателя
Для уравновешивания сил инерции и их моментов в многоцилиндровом
двигателе необходимо и достаточно, чтобы равнодействующие всех сил инерции,
действующие в плоскостях, проходящих через ось вала, а также сумма моментов
этих сил относительно выбранной оси равнялась нулю.
При
проектировании двигателя стремятся путем выбора схем расположения кривошипов
коленчатого вала и цилиндров создать такую конструкцию, при которой суммарные
силы инерции SРjl, SРjll и моменты , были бы равны нулю. Если это не удается, то прибегают
к уравновешиванию двигателя с помощью дополнительных устройств.
Для
обеспечения полного уравновешивания двигателя требуется существенное усложнение
конструкции, что с учетом высоких порядков гармонических составляющих сил
инерции практически не осуществимо, поэтому двигатель остается частично
неуравновешенным.
Уравновешенными
считаются шести-, восьми-, десяти- и двенадцатицилиндровые двигатели с
зеркальным относительно средней коренной шейке расположением кривошипов
коленчатого вала.
Порядок
работы цилиндров двигателя:
-5-3-6-2-4
Схема
заклинки коленчатого вала выполнена в соответствии с Рис. 2
Рис.
3 К анализу уравновешенности двигателя.
На
данной схеме изображен коленчатый вал двигателя, в котором уравновешены силы
инерции 1 и 2 порядков, центробежные силы инерции, а также моменты этих сил.
Действительно,
рассмотрим 1 и 6 цилиндры:
,
примем
.
; ;
и 5 цилиндры:
; ;
и 4 цилиндры:
; ;
Тогда:
;
;
Аналогично:
;
Как
видно двигатель с данной схемой коленчатого вала полностью уравновешен от сил
инерции 1го и 2го порядка, центробежных сил и их
моментов.
4. Расчет ДВС на прочность
.1 Расчет на прочность деталей поршневой группы
.1.1 Расчет прочности поршня
Наиболее
нагруженным элементом поршневой группы является поршень, воспринимающий высокие
газовые, инерционные и тепловые нагрузки. Тяжёлые условия работы поршней
предъявляют повышенные требования к материалам при изготовлении.
Чтобы
устранить защемление поршня в цилиндре вследствие его теплового расширения,
диаметр поршня должен быть меньше диаметра цилиндра. Наименьший диаметр должен
быть у головки поршня.
Поршень
из серого чугуна с днищем вогнутой формы, охлаждаемым маслом с внутренней
стороны.
Днище
поршня
Толщина
днища: м
Высота
юбки:м
Радиус
заделким
Рис.
4 Расчетная схема днища поршня.
Рассматриваем
днище поршня как пластину, защемленную по периферии, равномерно нагруженную.
Напряжения
изгиба в тангенсальном направлении
Перефирия
где
- коэффициент Пуассона (чугун)
Центр
Напряжения
изгиба:
Температурные
напряжения
-
коэффициент линейного расширения (серый чугун);
- модуль
упругости (серый чугун);
-
коэффициент Пуассона;
-
коэффициент теплопроводности;
-удельная
тепловая нагрузка на поверхность днища поршня, где:
- доля
тепла от сгорания топлива, проходящая через днище поршня;
-
цилиндровая мощность двигателя;
-
удельный расход топлива;
-низшая
теплотворная способность топлива
Суммарные
напряжения на периферии и центре днища поршня:
МПа
- для
чугуна
Расчет
удельных давлений
Юбка:
-
диаметр цилиндра
Бобышки:
4.1.2 Расчет поршневого пальца
Наибольшее
распространение получили плавающие пальцы, подвижные в бобышках поршня и в
поршневой головке шатуна. Поршневой палец подвергается воздействию сил,
переменных по величине и направлению. Эти силы подвергаю поршневой палец
переменному изгибу и овализации. Материал пальца работает на усталость.
Недопустимая
овализация поршневого пальца может приводить к трещинам в бобышках поршня и к
продольным трещинам в стержне шатуна. Для повышения износостойкости и прочности
пальцы изготавливают с вязкой сердцевиной и твёрдой поверхностью
(цементированные и закалённые стали 15, 15Х, и 20ХН, с поверхностной закалкой
ТВЧ стали 40, 45, 45Х и 40ХН, азотированные стали 18ХНВА). Для повышения
усталостной прочности наружная поверхность пальца, а иногда и внутренняя,
тщательно полируются. Принимаем Сталь45Х.
- длина,
плавающего пальца
-
внутренний диаметр пальца
-
наружный диаметр пальца
- длина
втулки шатуна
-
расстояние между бобышками
бобышек.
Напряжение
в поршневом пальце от изгиба имеет максимальное значение в середине длины
пальца:
Допускаемое
значение напряжений: ,
где
-относительная величина отверстия в поршневом пальце.
Инерционная
сила:
,
Расчетная
сила, действующая на поршневой палец:
z = pz*Fп = 10 *
0,1067 = 1,067 МН
Расчетная
сила:
k -
коэффициент, учитывающий массу поршневого пальца. k= 0,68…0,81
Касательные
напряжения среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна:
Допускаемое значение напряжений:
Проверка
на овализацию:
Наибольшее увеличение горизонтального диаметра пальца при овализации:
м
Величина
овализации не должна превышать:
4.1.3 Расчет прочности поршневого кольца
Кольца
прижимаются к стенкам цилиндра силами собственной упругости и давления газов.
Верхнее поршневое кольцо работает в условиях высокой температуры и
недостаточной смазки. В период сгорания удельное давление между кольцом и
втулкой цилиндра, вызываемое газовыми силами, в 40 - 70 раз превосходит
удельное давление от сил собственной упругости. В зоне этого кольца имеет место
наибольший износ цилиндра. Повышение износостойкости достигается увеличением
радиальной толщины (ограничиваемой напряжениями в кольце), применением для
верхних поршневых колец пористогохромирования, а также напылением карбидохромомолибденового
покрытия.
Поршневые
кольца изготавливают из стали и чугуна специальных марок.
В
цилиндре двигателя поршневое кольцо находится в сжатом состоянии, а при
надевании его на поршень оно разводится. В том и другом случае в поршневом
кольце действуют напряжения изгиба.
Расчёт
кольца проводится с равномерным распределением давления по цилиндру.
Зададимся
следующими параметрами:
- зазор
в замке в свободном состоянии
- зазор в
замке после установки
-
радиальная толщина кольца
- высота
кольца
Напряжение
в сечении противоположном замку
в
рабочем состоянии:
где,
- деформация замка в рабочем состоянии
Рис.
6 Расчет поршневого кольца.
-
условный модуль упругости
Напряжение
изгиба кольца при надевании
-
деформация кольца
при
надевании
Удельное
давления кольца на стенку цилиндра
Допускаемое
удельное давления
В
среднем принимают значение .
Экспериментальные исследования колец показывают, что величина удельного
давления кольца на стенки цилиндра не является одинаковой по длине кольца. Она
изменяется в зависимости от положения замка кольца и, особенно от степени
изношенности кольца и рабочей втулки цилиндра.
4.1.4 Расчет коленчатого вала
Коленчатый
вал с присоединёнными к нему вращающимися частями представляет собой систему,
подверженную крутильным и изгибным колебаниям, вызванным периодически
действующими силами и моментами. Крутильные и изгибные колебания увеличивают
напряжения в коленчатом валу.
Требования,
предъявляемые к коленчатым валам:
- надёжность работы на всех эксплуатационных режимах;
прочность, жёсткость, износостойкость при минимальной массе;
обеспечение необходимого ресурса до капитального ремонта;
высокая точность изготовления, твёрдость и чистота обработки;
статическая и динамическая уравновешенность.
Основные положения расчета:
расчёту подвергается коленвал, как разрезная балка, т.е.
рассматривается отдельное колено, оперяющиеся по плоскостям, проходящим через
середины соседних коренных шеек;
колено абсолютно жёсткое;
колено симметричное;
коленвал рассматривается по элементам, отдельно коренная шейка,
шатунная шейка, щека.
Коленчатые валы отечественных судовых двигателей изготавливают из сталей
45, 45Х, 40ХФА, 42ХМФА, 18Х2Н4ВА и др. Поверхности шеек стальных валов в целях
повышения их твердости и износостойкости подвергаются азотированию на глубину
0,5-0,8 мм. Для изготовления коленчатых валов судовых двигателей довольно
широко используются литые валы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.
Преимуществом чугунных валов является их меньшая стоимость и возможность
снижения припусков на механическую обработку. Поверхности шеек чугунных валов
обрабатываются токами высокой частоты.
Принимаем материал: чугун ВЧ45-0.
Порядок работы цилиндров 1-5-3-6-2-4
. ВМТ, нагружающей силой является сила Pz;
. положение при Т=Тmax;
. набегающий момент на колено максимален;
. положение, при котором сила S по шатуну максимальна.
Рис. 7 Расчетная схема коленчатого вала
R=0,225
м. Fп=0,1017м
dк=0,255
м dш=0,225 м
l =0,2475
м а1= 0,165 м
h=0,645
м b=0,09 м
4.1.5 Расчет шатунной шейки
Шатунные шейки рассчитывают на кручение и изгиб.
Расчет на кручение
Максимальный и минимальный набегающие моменты:
Максимальный
и минимальный крутящие моменты:
Момент
сопротивления шатунной шейки кручению:
Максимальное
и минимальное касательные напряжения:
Среднее
напряжение и амплитуда напряжений:
Коэффициент
учитывающий масштабный фактор:
Коэффициент
концентраций напряжений:
Коэффициент
динамичности:
Предел
выносливости:
Предел
прочности:
Коэффициент
чувствительности асимметрии цикла:
Запас
прочности:
Запас
прочности не превышает допустимые значения
Расчет
на изгиб
Расчет
ведется для сечений 1 и 3.
Определим
реакции:
Изгибающий
момент в плоскости колена:
Изгибающий
момент в плоскости, перпендикулярной плоскости колена:
Изгибающий
момент в направлении масляного канала:
Изгибающий
момент в направлении галтельного перехода:
К
расчету изгиба шатунной шейки
Таблица
5.
α
|
K
|
T
|
Mk3
|
Mt3
|
M1
|
Mk3*cos
|
Mt3*sin
|
M Сумм
|
Rt
|
Rk
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0
|
-0,0766
|
0
|
-38321
|
0
|
6,70623
|
17171
|
0
|
-17170,8
|
0
|
-38321
|
10
|
-0,0729
|
-0,016
|
-36443
|
-991,41
|
6,52974
|
16329
|
-886,3
|
-17215,3
|
-8011
|
-36443
|
20
|
-0,0623
|
-0,029
|
-31158
|
-1771,5
|
6,00051
|
13961
|
-1584
|
-15544,6
|
-14315
|
-31158
|
30
|
-0,0472
|
-0,035
|
-23579
|
-2190,2
|
5,15937
|
10565
|
-1958
|
-12523
|
-17699
|
-23579
|
40
|
-0,0305
|
-0,035
|
-15242
|
-2158
|
4,05313
|
6829,4
|
-1929
|
-8758,72
|
-17439
|
-15242
|
50
|
-0,0155
|
-0,027
|
-1699,8
|
2,76005
|
3473,2
|
-1520
|
-4992,8
|
-13735
|
-7751,4
|
60
|
-0,0048
|
-0,015
|
-2408,3
|
-913,8
|
1,35923
|
1079,1
|
-816,9
|
-1896,02
|
-7384
|
-2408,2
|
70
|
9E-05
|
0,0007
|
42,943
|
42,977
|
0,06124
|
-19,24
|
38,421
|
57,6631
|
347,29
|
42,985
|
80
|
-0,001
|
0,0162
|
-503,47
|
999,707
|
1,41647
|
225,59
|
893,73
|
668,144
|
8078,4
|
-503,43
|
90
|
-0,0072
|
0,0292
|
-3580,9
|
1808,7
|
2,6334
|
1604,5
|
1617
|
12,4641
|
14616
|
-3580,9
|
100
|
-0,0167
|
0,0384
|
-8359,3
|
2373,46
|
3,66135
|
3745,6
|
2121,9
|
-1623,71
|
19179
|
-8359,3
|
110
|
-0,0278
|
0,0429
|
-13899
|
2653,88
|
4,47219
|
6227,6
|
2372,6
|
-3855
|
21446
|
-13898
|
120
|
-0,0387
|
0,043
|
-19340
|
2663,2
|
5,06352
|
8666
|
2380,9
|
-6285,06
|
21521
|
-19340
|
130
|
-0,0481
|
0,0396
|
-24074
|
2451,61
|
5,45602
|
10787
|
2191,7
|
-8595,09
|
19811
|
-24074
|
140
|
-0,0557
|
0,0337
|
-27831
|
2083,97
|
5,69267
|
12470
|
1863,1
|
-10607,4
|
16840
|
-27831
|
150
|
-0,061
|
0,026
|
-30512
|
1610,67
|
5,80517
|
13672
|
1439,9
|
-12231,9
|
13016
|
-30512
|
160
|
-0,0645
|
0,0177
|
-32265
|
1093,08
|
5,85419
|
14457
|
977,21
|
-13480
|
8833
|
-32265
|
170
|
-0,0664
|
0,0089
|
-33206
|
550,942
|
5,86311
|
14879
|
492,54
|
-14386,4
|
4452,1
|
-33206
|
180
|
-0,069
|
0
|
-34524
|
0
|
6,04166
|
15469
|
0
|
-15469,2
|
0
|
-34524
|
190
|
-0,0674
|
-0,015
|
-33711
|
-904,16
|
6,03639
|
15105
|
-808,3
|
-15913,3
|
-7306
|
-33711
|
200
|
-0,0665
|
-0,029
|
-33250
|
-1781,1
|
6,34048
|
14899
|
-1592
|
-16490,8
|
-14392
|
-33250
|
210
|
-0,0639
|
-0,042
|
-31925
|
-2581,2
|
6,67369
|
14305
|
-2308
|
-16612,6
|
-20858
|
-31925
|
220
|
-0,0592
|
-0,052
|
-29593
|
-3222,4
|
6,89824
|
13260
|
-2881
|
-16140,8
|
-26039
|
-29593
|
230
|
-0,0529
|
-0,06
|
-26470
|
-3697,1
|
6,98505
|
11860
|
-3305
|
-15165,5
|
-29875
|
-26470
|
240
|
-0,0442
|
-0,063
|
-22120
|
-3895,6
|
6,73295
|
9911,3
|
-3483
|
-13394
|
-31480
|
-22120
|
250
|
-0,0335
|
-0,061
|
-16737
|
-3778,6
|
6,0936
|
7499,4
|
-3378
|
-10877,5
|
-30534
|
-16737
|
260
|
-0,023
|
-0,057
|
-11495
|
-3554,6
|
5,41432
|
5150,7
|
-3178
|
-8328,56
|
-28724
|
-11495
|
270
|
-0,0121
|
-0,05
|
-6073,4
|
-3067,7
|
4,46644
|
2721,3
|
-2742
|
-5463,84
|
-24789
|
-6073,4
|
280
|
-0,0029
|
-0,043
|
-1447,6
|
-2639,4
|
3,74109
|
648,62
|
-2360
|
-3008,25
|
-21329
|
-1447,5
|
290
|
0,0055
|
-0,037
|
2734,9
|
-2312,7
|
3,30534
|
-1225
|
-2068
|
-842,134
|
-18689
|
2734,9
|
300
|
0,0145
|
-0,035
|
7266,8
|
-2156
|
3,30346
|
-3256
|
-1927
|
1328,62
|
-17422
|
7266,9
|
310
|
0,0313
|
-0,04
|
15648
|
-2501,9
|
4,47393
|
-7011
|
-2237
|
4774,73
|
-20217
|
15648
|
320
|
0,0637
|
-0,05
|
31849
|
-3101
|
7,09184
|
-14271
|
-2772
|
11498,4
|
-25058
|
31849
|
330
|
0,1275
|
-0,062
|
63750
|
-3866,3
|
12,424
|
-28565
|
-3456
|
25108,5
|
-31242
|
63750
|
340
|
0,2606
|
-0,076
|
130285
|
-4684,8
|
23,7429
|
-58377
|
-4188
|
54189,1
|
-37857
|
130285
|
350
|
0,4127
|
-0,056
|
206332
|
-3472,4
|
36,4405
|
-92452
|
-3104
|
89347,7
|
-28059
|
206332
|
360
|
0,5134
|
0
|
256713
|
0
|
44,9248
|
-1E+05
|
0
|
115026
|
0
|
256713
|
370
|
0,8047
|
402343
|
10945,6
|
72,0913
|
-2E+05
|
9785,4
|
190065
|
88450
|
402343
|
380
|
0,7477
|
0,3435
|
373841
|
21254,5
|
71,9964
|
-2E+05
|
19001
|
186510
|
171754
|
373841
|
390
|
0,5022
|
0,377
|
251119
|
23326,2
|
54,9486
|
-1E+05
|
20854
|
133373
|
188495
|
251119
|
400
|
0,246
|
0,2814
|
122981
|
17412,6
|
32,7035
|
-55104
|
15567
|
70671,3
|
140708
|
122981
|
410
|
0,1264
|
0,224
|
63209
|
13860,9
|
22,5071
|
-28322
|
12392
|
40714,1
|
112007
|
63209
|
420
|
0,0619
|
0,1899
|
30971
|
11751,8
|
17,4802
|
-13877
|
10506
|
24383,3
|
94964
|
30971
|
430
|
0,0206
|
0,1664
|
10298
|
10296,1
|
14,6713
|
-4614
|
9204,7
|
13818,9
|
83201
|
10298
|
440
|
-0,0092
|
0,1478
|
-4605,5
|
9145,45
|
12,9581
|
2063,6
|
8176
|
6112,42
|
73903
|
-4605,4
|
450
|
-0,0323
|
0,132
|
-16168
|
8166,56
|
11,8902
|
7244,5
|
7300,9
|
56,3424
|
65992
|
-16168
|
460
|
-0,051
|
0,117
|
-25503
|
7241,07
|
11,1702
|
11427
|
6473,5
|
-4953,65
|
58514
|
-25503
|
470
|
-0,0681
|
0,1051
|
-34051
|
6502,03
|
10,9569
|
15258
|
5812,8
|
-9444,75
|
52542
|
-34051
|
480
|
-0,0818
|
0,091
|
-40881
|
5629,37
|
10,7031
|
18318
|
5032,6
|
-13285,1
|
45490
|
-40881
|
490
|
-0,0929
|
0,0764
|
-46435
|
4728,86
|
10,524
|
20806
|
4227,6
|
-16578,9
|
38213
|
-46435
|
500
|
-0,1006
|
0,0609
|
-50298
|
3766,23
|
10,288
|
22537
|
3367
|
-19170,1
|
30434
|
-50298
|
510
|
-0,1062
|
0,0453
|
-53122
|
2804,19
|
10,1068
|
23803
|
2506,9
|
-21295,7
|
22660
|
-53122
|
520
|
-0,1098
|
0,0301
|
-54916
|
1860,43
|
9,96388
|
24606
|
1663,2
|
-22943,1
|
15034
|
-54916
|
530
|
-0,1138
|
0,0153
|
-56923
|
944,438
|
10,0507
|
25506
|
844,32
|
-24661,4
|
7631,8
|
-56923
|
540
|
-0,1128
|
0
|
-56397
|
0
|
9,86948
|
25270
|
0
|
-25270
|
0
|
-56397
|
550
|
-0,0947
|
-0,021
|
-47335
|
-1269,6
|
8,47603
|
21210
|
-1135
|
-22344,8
|
-10259
|
-47335
|
560
|
-0,0734
|
-0,032
|
-36697
|
-1965,7
|
6,99775
|
16443
|
-1757
|
-18200,2
|
-15884
|
-36697
|
570
|
-0,0629
|
-0,041
|
-31454
|
-2543,1
|
6,57523
|
14094
|
-2274
|
-16367,5
|
-20551
|
-31454
|
580
|
-0,0557
|
-0,049
|
-27831
|
-3030,5
|
6,4875
|
12470
|
-2709
|
-15179,8
|
-24489
|
-27831
|
590
|
-0,0481
|
-0,054
|
-24074
|
-3362,4
|
6,3528
|
10787
|
-3006
|
-13792,8
|
-27171
|
-24074
|
600
|
-0,0387
|
-0,055
|
-19340
|
-3406,1
|
5,88693
|
8666
|
-3045
|
-11711
|
-27524
|
-19340
|
610
|
-0,0278
|
-0,051
|
-13899
|
-3137,8
|
5,06018
|
6227,6
|
-2805
|
-9032,75
|
-25356
|
-13898
|
620
|
-0,0167
|
-0,042
|
-8359,3
|
-2584,9
|
3,93724
|
3745,6
|
-2311
|
-6056,46
|
-20888
|
-8359,3
|
630
|
-0,0072
|
-0,029
|
-3580,9
|
-1808,7
|
2,6334
|
1604,5
|
-1617
|
-3221,48
|
-14616
|
-3580,9
|
640
|
-0,001
|
-0,015
|
-503,47
|
-917,94
|
1,30108
|
225,59
|
-820,6
|
-1046,23
|
-7418
|
-503,43
|
650
|
9E-05
|
-6E-04
|
42,943
|
-36,349
|
0,05195
|
-19,24
|
-32,5
|
-13,254
|
-293,7
|
42,985
|
660
|
-0,0048
|
0,0115
|
-2408,3
|
714,496
|
1,09477
|
1079,1
|
638,76
|
-440,331
|
5773,7
|
-2408,2
|
670
|
-0,0155
|
0,02
|
-7751,4
|
1239,33
|
2,21623
|
3473,2
|
1108
|
-2365,26
|
10015
|
-7751,4
|
680
|
-0,0305
|
0,024
|
-15242
|
1484,01
|
3,39391
|
6829,4
|
1326,7
|
-5502,74
|
11992
|
-15242
|
690
|
0,0231
|
-23579
|
1429,97
|
4,59514
|
10565
|
1278,4
|
-9286,62
|
11555
|
-23579
|
700
|
-0,0623
|
0,0181
|
-31158
|
1120,37
|
5,67811
|
13961
|
1001,6
|
-12959,3
|
9053,5
|
-31158
|
710
|
-0,0729
|
0,0099
|
-36443
|
613,292
|
6,43616
|
16329
|
548,28
|
-15780,7
|
4955,9
|
-36443
|
720
|
-0,0766
|
0
|
-38321
|
0
|
6,70623
|
17171
|
0
|
-17170,8
|
0
|
-38321
|
Выбираем максимальные и минимальные значения моментов
Сечение 1
Момент
сопротивления шатунной шейки кручению:
Максимальное
и минимальное напряжения изгиба:
Среднее
напряжение и амплитуда напряжений:
Коэффициент
концентраций напряжений:
Коэффициент
учитывающий масштабный фактор:
Предел
выносливости:
Предел
прочности:
Коэффициент
чувствительности асимметрии цикла:
Запас
прочности:
Запас
прочности не превышает допустимые значения
Сечение
3
Максимальное
и минимальное напряжения изгиба:
Среднее
напряжение и амплитуда напряжений:
Коэффициент
концентраций напряжений:
Коэффициент
учитывающий масштабный фактор:
Предел
выносливости:
Предел
прочности:
Коэффициент
чувствительности асимметрии цикла:
Запас
прочности:
Запас
прочности не превышает допустимые значения
4.1.6 Расчет щеки
Щека
испытывает напряжения растяжения - сжатия, изгиба и кручения.
Размеры
щеки:
Площадь
щеки:
Момент
сопротивления щеки:
Сила,
растягивающая щеку: S = Pz
Напряжения
определяются по формуле:
Реакция:
(кН) ,
тогда
, составляем таблицу для поиска максимального и
минимального напряжения.
Напряжения,
возникающие в щеке.
Таблица
6
Mkщ
|
Rk
|
σ
|
k
|
-0,05709
|
-0,346
|
-9,01
|
-0,7533
|
-0,05405
|
-0,3276
|
-8,53
|
-0,7164
|
-0,04548
|
-0,2756
|
-7,177
|
-0,6125
|
-0,03318
|
-0,2011
|
-5,237
|
-0,4635
|
-0,01966
|
-0,1192
|
-3,103
|
-0,2996
|
-0,00751
|
-0,0455
|
-1,186
|
-0,1524
|
0,001152
|
0,007
|
0,1818
|
-0,0473
|
0,005127
|
0,0311
|
0,8092
|
0,0008
|
0,004241
|
0,0257
|
0,6693
|
-0,0099
|
-0,00075
|
-0,0045
|
-0,118
|
-0,0704
|
-0,0085
|
-0,0515
|
-1,341
|
-0,1643
|
-0,01748
|
-0,106
|
-2,759
|
-0,2732
|
-0,02631
|
-0,1595
|
-4,152
|
-0,3802
|
-0,03399
|
-0,206
|
-5,364
|
-0,4733
|
-0,04008
|
-0,2429
|
-6,325
|
-0,5471
|
-0,04443
|
-0,2693
|
-7,012
|
-0,5998
|
-0,04727
|
-0,2865
|
-7,46
|
-0,6343
|
-0,0488
|
-0,2957
|
-7,701
|
-0,6528
|
-0,05093
|
-0,3087
|
-8,038
|
-0,6787
|
-0,04962
|
-0,3007
|
-7,83
|
-0,6627
|
-0,04887
|
-0,2962
|
-7,712
|
-0,6537
|
-0,04672
|
-0,2832
|
-7,373
|
-0,6276
|
-0,04294
|
-0,2602
|
-6,776
|
-0,5818
|
-0,03787
|
-0,2295
|
-5,977
|
-0,5204
|
-0,03082
|
-0,1868
|
-4,864
|
-0,4348
|
-0,02209
|
-0,1339
|
-3,486
|
-0,329
|
-0,01359
|
-0,0823
|
-2,144
|
-0,226
|
-0,00479
|
-0,029
|
-0,756
|
-0,1194
|
0,00271
|
0,0164
|
0,4277
|
-0,0285
|
0,009493
|
0,0575
|
1,4982
|
0,0538
|
0,016843
|
0,1021
|
2,6582
|
0,1429
|
0,030436
|
0,1845
|
4,8034
|
0,3076
|
0,056711
|
0,3437
|
8,9501
|
0,6261
|
0,108451
|
0,6573
|
17,116
|
1,2533
|
0,21636
|
1,3113
|
34,146
|
2,5612
|
0,339696
|
2,0588
|
53,61
|
4,0562
|
0,421406
|
2,554
|
66,506
|
5,0467
|
0,657595
|
3,9854
|
103,78
|
7,9095
|
0,61137
|
3,7053
|
96,486
|
7,3492
|
0,412333
|
2,499
|
65,074
|
4,9367
|
0,204514
|
1,2395
|
32,276
|
2,4176
|
0,107574
|
0,652
|
16,977
|
1,2426
|
0,055288
|
0,3351
|
8,7254
|
0,6088
|
0,021759
|
0,1319
|
3,434
|
0,2024
|
-0,00241
|
-0,0146
|
-0,381
|
-0,0905
|
-0,02116
|
-0,1283
|
-3,34
|
-0,3178
|
-0,0363
|
-0,22
|
-5,729
|
-0,5014
|
-0,05017
|
-0,3041
|
-7,918
|
-0,6694
|
-0,06124
|
-0,3712
|
-9,666
|
-0,8037
|
-0,07025
|
-0,4258
|
-11,09
|
-0,9129
|
-0,07652
|
-0,4637
|
-12,08
|
-0,9888
|
-0,0811
|
-0,4915
|
-12,8
|
-1,0443
|
-0,08401
|
-0,5091
|
-13,26
|
-1,0796
|
-0,08726
|
-0,5289
|
-13,77
|
-1,119
|
-0,08641
|
-0,5237
|
-13,64
|
-1,1087
|
-0,07171
|
-0,4346
|
-11,32
|
-0,9306
|
-0,05446
|
-0,3301
|
-8,595
|
-0,7214
|
-0,04596
|
-0,2785
|
-7,253
|
-0,6184
|
-0,04008
|
-0,2429
|
-6,325
|
-0,5471
|
-0,03399
|
-0,206
|
-5,364
|
-0,4733
|
-0,02631
|
-0,1595
|
-4,152
|
-0,3802
|
-0,01748
|
-0,106
|
-2,759
|
-0,2732
|
-0,0085
|
-1,341
|
-0,1643
|
-0,00075
|
-0,0045
|
-0,118
|
-0,0704
|
0,004241
|
0,0257
|
0,6693
|
-0,0099
|
0,005127
|
0,0311
|
0,8092
|
0,0008
|
0,001152
|
0,007
|
0,1818
|
-0,0473
|
-0,00751
|
-0,0455
|
-1,186
|
-0,1524
|
-0,01966
|
-0,1192
|
-3,103
|
-0,2996
|
-0,03318
|
-0,2011
|
-5,237
|
-0,4635
|
-0,04548
|
-0,2756
|
-7,177
|
-0,6125
|
-0,05405
|
-0,3276
|
-8,53
|
-0,7164
|
-0,05709
|
-0,346
|
-9,01
|
-0,7533
|
Максимальное напряжение:
σmax = 103,78 МПа
Минимальное напряжение:
σmin = -13,77 МПа
Амплитудное значение:
Среднее
значение:
Запас
прочности:
Предел
выносливости:
Запас
прочности не превышает допустимые значения 2…3,2
4.1.7 Расчет шатунного болта
Шатунные
болты работают на усталость и статические нагрузки. Рассчитываются на кручение.
Сила
действующая на стык болта.
Рбол=3385 Н.
Где
Рj сила инерции, λ постоянная
КШМ, Fn площадь поршня, i количество
шатунных болтов i=2.
Сила
затяжки.
Рзат=8462,5 Н.
Где
ν
коэффициент запаса, принимаем ν = 2,5.
Статическое
напряжение.
22,87
МПа.
Где
F0 площадь сечения по внутреннему диаметру резьбы, F0=
0,00037м.
Полученное
напряжение не превосходит допускаемое [σ]=0,5 σтек=47,5
МПа, где σтек предел
текучести материала σтек=95
МПа(сталь 40ХНМА).
Суммарное
нормальное напряжение.
15,4 МПа.
Где
χ
коэффициент нагрузки, принимаем χ=0,2.
Момент
кручения14,98 Н∙м.
Где
β
коэффициент трения в резьбе, β=0,13.
Напряжение
кручения.
4,79 МПа.
Запас
статической прочности.
2,27
Полученный
запас статической прочности не превышает допускаемый [n]=1,5…3.
Амплитуда
напряжений.
1,14 МПа.
Среднее
напряжение.
15,5 МПа.
Запас
прочности по переменному напряжению.
9,8 .
Где
σ-1б предел
усталости болта, σ-1б=13,3
МПа.
полученный
запас прочности больше допускаемого [n]=2,5.
4.1.8 Расчет втулки цилиндра
Рис.3.7
Стенка цилиндра.
Нормальное
напряжение сжатия.
1,73 МПа.
Где
Рz сила
максимального давления сгорания, r1 внутренний радиус цилиндра r1=
0,180 м, r2 внешний радиус цилиндра r2= 0,207 м.
Нормальное
напряжение растяжения.
23,59
МПа.
Где
α
коэффициент линии расширения α=10,7∙10-6 1/град,
Е модуль упругости Е=105МПа, μ коэффициент Пуассона μ=0,3, ∆t перепад
температур ∆t= δ+∆t1, где δ толщина
стенки цилиндра δ=21мм, принимаем ∆t1=3, температурный градиент, зависящий от толщины
стенки, ∆t=63 град/мм.
Суммарное
напряжение.
25,32
МПа.
Полученное
напряжение не превышает допускаемое [σ]=80…90 МПа
5. Расчет основных систем двигателя
.1 Расчет топливной системы
Цикловая
подача:
г/цикл
-
цилиндровая мощность
-
удельный эффективный расход топлива
- частота
вращения коленчатого вала
принимаем
m=1.5
Диаметр
плунжера:
Принимаем
Полный
ход плунжера:
Принимаем
Форсунка:
где
- суммарная площадь сопловых отверстий (необходимо
определить)
-
скорость истечения
; ; - частота
вращения коленчатого вала
-
коэффициент истечения
Определяем
суммарную площадь сопловых отверстий из формулы объема топлива:
Определяем
площадь одного сопла:
где
- количество сопловых отверстий
Диаметр
соплового отверстия:
c= 0,15…1
мм
Ход иглы:
Угол распыливания:
αр = 1300
- давление в форсунке.
5.2
Расчет системы смазки
Теплота отводимая с маслом от
двигателя (с учетом охлаждаемых поршней):
Объемная производительность
масляного насоса:
где - перепад температуры на входе и выходе
- теплоёмкость масла
5.3
Расчет системы охлаждения
Количество тепла отводимое с
водой:
,
где - доля тепла от сгорания топлива отводимая в воду
- мощность двигателя
- удельный эффективный расход топлива
- низшая теплотворная способность топлива
Производительность водяного
насоса:
где - теплоёмкость воды
- перепад температур на входе и выходе
Давление воды в системе:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Теория
двигателей внутреннего сгорания. Под ред. Дьяченко Н. Х., Л., «Машиностроение»,
1974г.
.Двигатели
внутреннего сгорания: Конструирование и расчёт на прочность поршневых и комбинированных
двигателей. Под ред. Орлина А. С., М.: «Машиностроение», 1984г.
. Дизели.
Справочник. Под ред. Ваншейдта В. А.,Л.: «Машиностроение» 1977г.
. Теория
рабочих процессов Поршневы и комбинированных двигателей. Под ред. Орлина А. С.,
М.: «Машиностроение», 1971г.
. Справочник
конструктора-машиностроителя. Том-1. Анурьев В.И. «Машиностроение», 1979г.