Тепловой расчет рабочего процесса дизеля. Расчет давления наддува дизеля. Выбор схемы воздухоснабжения дизеля, страница 4

По данным таблицы 2 строим индикаторную диаграмму, которая представлена на листе 3 графической части проекта.

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ В                                    

КРИВОШИПНО-ШАТУННОМ МЕХАНИЗМЕ ДИЗЕЛЯ

Детали кривошипно-шатунного механизма (КШМ) подвергаются действию сил давления газов внутри цилиндра, сил инерции поступательно и вращательно движущихся частей, сил трения и сил сопротивлений от потребителя энергии.

Определение сил и моментов, действующих в КШМ, необходимо для расчета деталей на прочность, определения основных размеров подшипников, оценки уравновешенности, а также для сравнения нагруженности подшипниковых узлов различных двигателей.

Силы, действующие на детали КШМ, являются функциями угла поворота кривошипа коленвала и режима работы двигателя. Обычно рассчитывают удельные значения этих сил, т.е. отнесенные к 1 м² площади поршня.

Схема сил, действующих в КШМ, представлена на рисунке 3.

Суммарная удельная сила P_z, приложенная в центре поршневого пальца, определяется как алгебраическая сумма двух сил

P_å = P_г + P_j,                                                     (2.1)

где Р_г – удельная сила от давления газов на поршень, МПа;

P_j – удельная сила инерции поступательно движущихся масс, МПа.

Положительными считаются силы, направленные от поршня к коленчатому валу.

В свою очередь,

Р_г = (р – р_о)                                                     (2.2)

где р – давление газов в цилиндре (берется из индикаторной диаграммы в          з                      зависимости от j);

      р_о – давление со стороны кривошипной камеры;  р_о = 0,102 МПа.

Рисунок 3 – Силы действующие в КШМ дизеля

Удельные силы инерции поступательно движущихся масс

                                           (2.3)

где М_åп – масса поступательно движущихся частей, кг;

j – ускорение поршня, м/с².

Масса поступательно движущихся частей складывается из массы поршня в сборе М_п, кг, и части массы шатуна, участвующей в поступательном движении М_ш, кг. Для расчетов принимается

 М_åп = М_п + 0,3М_ш.                                                   (2.4)

Ускорение поршня , м/с², определяется в зависимости от угла поворота и угловой скорости коленчатого вала

j = Rw_д²(cosj + lcos2j),                                               (2.5)

где w_д – угловая скорость коленчатого вала дизеля, рад/с; w_д = 78,5 рад/с.

Сила Р_å , в свою очередь, раскладывается на силу К, действующую вдоль оси шатуна, и силу N, направленную нормально к оси цилиндра. В свою очередь, сила К, перенесенная в центр шатунной шейки вала, раскладывается на тангенциальную силу Т, действующую перпендикулярно кривошипу, и нормальную силу Z, направленную по кривошипу.

Указанные удельные силы определяются из следующих выражений, МПа

N = P_å tgb;                                                        (2.6)

                                                     (2.7)

                                                 (2.8)

                                                                                             (2.9)

Для тактов впуска и выпуска двигателя приближенно принимается

р = 0,5(р_s+р_т);                                                         (2.10)

p = 0,5(0,20 + 0,159) = 0,176 МПа.

Результаты расчета удельных сил удобно свести в таблицу 3.

Таблица 3 -Расчет удельных сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме                             

                            дизеля