Установки с ДВС. Выбор типа двигателя., страница 2

P_II – силы инерции второго порядка.

Шесть условий полной динамической самоуравновешенности двигателя – равенство нулю результирующих сил инерции и продольных моментов от этих сил:

                        

Схемы расположения радиус векторов Pr   центробежных сил НВМ, фиктивных радиус-векторов С₁ сил первого порядка и С₁₁ сил инерции второго порядка показаны на рисунке 1.

Из рисунка 1 видно, что двигатель уравновешен по пяти признакам:

                       

Неуравновешен момент от сил инерции второго порядка. Результирующий фиктивный радиус-вектор второго порядка равен:

Пример уравновешивания момента от сил инерции второго порядка представлен на рисунке 2. Он изменяет свою величину и направление с угловой частотой 2w, действует перпендикулярно осям цилиндров и стремится развернуть двигатель вокруг вертикальной оси.

Рисунок 2 Уравновешивание суммарных сил инерции второго порядка.

Расчет и построение внешней скоростной характеристики ДВС

Расчет внешней скоростной характеристики

Скоростная характеристика строится по эмпирическим зависимостям в диапазоне частоты вращения коленчатого вала от  до , где  – номинальная частота вращения, заданная в исходных данных;

 – минимальная частота вращения, которая принята.

Расчет производится с шагом , так чтобы получилось 11 расчетных точек.

Принимаем:

=800 об/мин,

 =1000 об/мин,

 =1500 об/мин и далее через каждые . до  =5000 об/мин.

Определяются следующие параметры, представленные ниже.

Эффективная мощность

                          где N_e – эффективная мощность двигателя; N_e=100 кВт

n_x – частота вращения коленчатого вала;

n – частота вращения коленчатого вала номинальная; n=5000 мин^-1.

При n_min=800 об/мин, в частности:

Эффективный крутящий момент

,                                                      

Удельный эффективный расход топлива

                                        

Часовой расход топлива

Расчеты для определенных выше режимов частоты вращения коленчатого вала производим  в табл. 2.

Таблица 2 Расчетные данные для построения внешней скоростной характеристики

n, об/мин	Ne, кВт	Me, Н·м	ge, г/кВт·ч	Gt, кг/ч
800	16,40	195,90	366,42	6,01
1000	21,12	201,78	353,28	7,46
1500	33,57	213,82	324,30	10,89
2000	46,48	222,04	300,84	13,98
2500	59,25	226,43	282,90	16,76
3000	71,28	227,01	270,48	19,28
3500	81,97	223,76	263,58	21,61
4000	90,72	216,69	262,20	23,79
4500	96,93	205,80	266,34	25,82
5000	100,00	191,08	276,00	27,60

Построение внешней скоростной характеристики

По данным таблицы 2 строим внешнюю скоростную характеристику двигателя, представленную на рисунке 3.

Рисунок 3 Внешняя скоростная характеристика двигателя

Тепловой баланс двигателя

η_e=0,35 – эффективный КПД;

η_cool=0,35 – часть тепла, отводящаяся от дв. с охлаждающей жидкостью;

η_н=0,3 – часть тепла, отводящаяся с отработавшими газами;

Коэффициент используемого тепла равен:

 

где  a=b

Рассчитаем вторичную мощность :

Расчет подвески двигателя.

Резонансная частота наступит при :

а следовательно:

Частота колебаний упругих элементов k_уэ должна равняться ω_рез. Поэтому

В свою очередь:

где с – жесткость упругого элемента, а m – масса установки, равная 77.7  кг. Отсюда:

Так как установка будет установлена на три пружины, принимаем что жесткость каждой пружины считается следующим способом:

поскольку полагаем, что пружины одинаковы, то:

Теперь зная жесткость пружины, определим ее размеры, исходя из формулы:

где d- диаметр проволоки, D – средний диаметр пружины, G – модуль сдвига.