Динамический расчет двигателя на основании индикаторной диаграммы

Страницы работы

26 страниц (Word-файл)

Содержание работы

6  Динамический расчет двигателя

Настоящий расчет выполнен на основании индикаторной диаграммы (рисунок 4.1) и реальных масс и размеров кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

6.1 Исходные данные для динамического расчёта

В расчете, выполненном согласно [5], определены силы и крутящие моменты, действующие в КШМ двигателя на режиме максимальной мощности при постоянном значении частоты вращения коленчатых валов n=2600 мин-1 (w=272,3 с-1).

Схема КШМ и сил, действующих в нем, приведены на рисунке 6.1, индикаторная диаграмма - на рисунке 4.1.


Рисунок 6.1 – Схема КШМ и сил, действующих в нем

Принятые обозначения и исходные данные:

R= 0,06 м         - радиус кривошипа (КШ);

L= 0,205 м        - длина шатуна;

Lк= 0,063 м      - расстояние между центром тяжести и осью КШ головки шатуна;

l=R/L=1,45       - геометрический параметр КШМ;

d=120                 - угол  опережения  выпускного коленчатого вала относитель-но впускного

aп, aв=aп+d       - углы поворота соответственно впускного (п) и выпускного (в) коленчатых валов, отсчитываемые в направлении вращения от положения 1-го КШ, соответствующего внутренней мертвой точке;

b - угол поворота шатуна, отсчитываемый от оси цилиндра;

Fп=0,0113 м2     - площадь поршня;

mп =5,705 кг     - масса комплекта поршня;

mш=3,35 кг        - масса комплекта шатуна;

рГ, МПа             - давление газа в цилиндре, рисунок 4.1.

Масса поступательно движущихся частей КШМ равна:

mпр=mп+mш×Lк/L = 6,73 кг.

Масса вращающейся части шатуна:

mвр.ш=(1- Lк/L)×mш = 2,33 кг.

Ускорение поршня равно:

.

Данная методика расчёта подробно описана в источнике [5].

6.2 Расчёты сил и крутящего момента в отсеке двигателя

Результирующая сил давления газов и сил инерции, действующих на поршень, равна:

P=( рг-0,1)Fп×103-amпр×10-3, кН.

Нормальная составляющая  N силы P (сила, с которой поршень давит на стенку цилиндра) и составляющая К силы Р в направлении АВ (сила, передаваемая по шатуну на КШ) равны, соответственно:

N=P×tgb,               K=P/cosb.

Радиальная Z и тангенциальная Т составляющие силы К в точке В:

            .

Силы, показанные на рисунке 5, считаются положительными. Крутящий момент на КШ равен:

M=TR.

Кроме рассмотренных сил на детали КШМ действуют центробежные силы инерции вращающихся масс шатуна mвр.ш, колена, противовесов щек.

Значения сил P, N, К, Т, Z, крутящих моментов М на КШ и Мп, Mв, МДВ, снимаемых с впускного, выпускного валов (МДВ - суммарный момент двигателя) приведены в таблицах 6.1-6.2, а их графики - на рисунках 6.2-6.3б. Крутящий момент на выходе из каждого коленчатого вала получен суммированием соответствующих моментов КШ с учетом порядка работы цилиндров 1-2-3. Средние крутящие моменты для впускного, выпускного валов и двигателя в целом равны, соответственно, 0,224 кНм, 0,89 кНм, 1,114 кНм.

В таблицах 6.3, 6.5 представлены расчеты крутящих моментов, а их графики на рисунках 6.4 (М12 - момент на второй коренной шейке, расположенной между первым и вторым КШ, считая от носка вала и т.д.).

Таблица 6.1 – Силы, действующие на элементы кривошипно-шатунного механизма впускного вала

aП,

 град

Рг,

кН

Риа,

кН

Р,

кН

N,

кН

К,

кН

Т,

кН

Z,

 кН

М,

 кНм

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

6

12

18

24

30

36

42

48

54

60

66

72

78

84

90

96

102

108

114

120

126

132

138

144

150

156

162

168

174

180

186

192

198

126.46

132.01

99.87

70.59

50.53

37.05

27.93

21.60

17.12

13.87

11.45

9.62

8.21

7.10

6.24

5.54

4.96

4.58

3.97

3.23

2.47

1.81

1.23

0.90

0.77

0.69

0.63

0.62

0.61

0.61

0.62

0.62

0.63

0.64

-38.67

-38.33

-37.31

-35.63

-33.34

-30.48

-27.13

-23.36

-19.28

-14.99

-10.59

-6.20

-1.94

2.09

5.82

9.16

12.07

14.53

16.55

18.13

19.33

20.19

20.76

21.10

21.28

21.34

21.32

21.27

21.22

21.18

21.16

21.18

21.22

21.27

87.79

93.68

62.56

34.95

7.19

6.57

0.80

-1.76

-2.16

-1.12

0.86

3.42

6.27

9.19

12.05

14.69

17.03

19.12

20.52

21.36

21.80

21.99

21.99

22.00

22.05

22.03

21.96

21.90

21.83

21.79

21.78

21.80

21.85

21.92

0.00

2.87

3.81

3.17

2.06

0.97

0.14

-0.35

-0.48

-0.27

0.23

0.95

1.82

2.75

3.67

4.50

5.18

5.71

5.95

5.93

5.71

5.36

4.90

4.39

3.85

3.26

2.63

1.99

1.33

0.67

0.00

-0.67

-1.33

-1.99

87.79

93.72

62.67

35.10

17.31

6.64

0.81

-1.80

-2.21

-1.15

0.89

3.55

6.53

9.60

12.60

15.37

17.80

19.95

21.36

22.17

22.54

22.64

22.53

22.44

22.38

22.27

22.11

21.99

21.87

21.80

21.78

21.81

21.89

22.01

0,00

12,64

16,74

13,82

8,87

4,12

0,58

-1,44

-1,93

-1,06

0,86

3,51

6,52

9,57

12,37

14,69

16,40

17,51

17,68

17,10

16,03

14,64

13,06

11,46

9,84

8,19

6,53

4,88

3,24

1,61

0,00

-1,62

-3,24

-4,88

87.79

92.86

60.40

32.26

14.86

5.20

0.56

-1.07

-1.09

-0.44

0.24

0.52

0.21

-0.78

-2.39

-4.50

-6.93

-9.56

-12.00

-14.10

-15.85

-17.26

-18.36

-19.29

-20.10

-20.71

-21.13

-21.44

-21.63

-21.74

-21.78

-21.75

-21.65

-21.46

0.00

0.76

1.00

0.83

0.53

0.25

0.03

-0.09

-0.12

-0.06

0.05

0.21

0.39

0.57

0.74

0.88

0.98

1.05

1.06

1.03

0.96

0.88

0.78

0.69

0.59

0.49

0.39

0.29

0.19

0.10

0.00

-0.10

-0.19

-0.29

Похожие материалы

Информация о работе