3.1.3. Построение регуляторной характеристики в функции от крутящего момента
Регуляторная характеристика в функции от крутящего момента строится только при тяговом расчете трактора.
На графике в принятом масштабе строятся зависимости (n, Ne, GТ, ge) = f(Mк). Данные для построения соответствующих зависимостей берутся из таблицы 3.1.
Регуляторная ветвь ge = f(n) строится аналогично ее построению на графике регуляторной характеристики в функции от эффективной мощности.
4. Динамический расчёт двигателя
4.1. Определение сил, действующих на поршень и поршневой палец
Сила давления газов определяется по формуле:
(4.1)
где
-
текущее значение давление газов по
индикаторной диаграмме,
.
-
диаметр цилиндра,
.
Справа от свернутой диаграммы изображаем оси развернутой диаграммы. При этом ось абсцисс развернутой диаграммы смещаем вверх по вертикали относительно оси абсцисс свернутой диаграммы на величину атмосферного давления Р0.
Отрезок
Vh,
представляющий рабочий объем цилиндра
и в то же время в соответствующем масштабе
ход поршня, делим пополам и радиусом,
равным половине Vh,
описываем полуокружность из точки Ц.
Вправо
от точки Ц откладываем отрезок ЦБ
(л), равный
=
Из
точки Б –
полюса Брикса – произвольным
радиусом описываем вспомогательную
полуокружность и делим ее на 6 частей
(через 30°). Из
полюса Брикса через деления вспомогательной
полуокружности проводим лучи до
пересечения с основной полуокружностью.
Точки пересечений сносим (проецируем) на перпендикуляры, восстановленные к оси абсцисс развернутой диаграммы из точек, соответствующих углам поворота кривошипа коленчатого вала.
Кривая, проведенная через полученные точки, является развернутой индикаторной диаграммой за рабочий цикл.
Например, при
МПа
Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс кривошипно-шатунного механизма:
,
(4.2)
где
- сила инерции первого порядка, период
изменения которой равен одному обороту
коленчатого вала
;
- сила инерции
второго порядка, период изменения
которой равен половине оборота коленчатого
вала, т. е.
.
С учётом правила знаков
(4.3)
Входящая в уравнение
масса
движущихся возвратно-поступательно
деталей КШМ, может быть при ориентировочных
расчётах представлена суммой
,
где
- масса поршневого комплекта
,
а
- масса шатуна
.
Значит и принимаем, ориентируясь табличными данными [4, стр.57] в зависимости от диаметра цилиндра .
Так как
и согласно таблице
,
то выбираем
.
Угловая частота вращения коленчатого вала берётся при номинальном скоростном режиме двигателя, т. е.
(4.4)
Радиус кривошипа
пример расчёта
,
при
.
Результаты расчета удельных сил инерции заносим в таблицу 4.1:
Таблица 4.1
Угол поворота α, град |
cosα + λcos2α |
Pj, Н |
Угол поворота α, град |
0 |
1,28 |
-41195 |
360 |
30 |
1,006 |
-32378 |
330 |
60 |
0,36 |
-11586 |
300 |
90 |
-0,28 |
9011 |
270 |
120 |
-0,64 |
20597 |
240 |
150 |
-0,73 |
23494 |
210 |
180 |
-0,72 |
23172 |
180 |
Суммарная удельная сила, действующая на поршень, определяется как алгебраическая сумма сил, соответствующих углам поворота коленчатого вала:
Pрез = Pг+ Pj.
Например, при
0:
Силы инерции от вращательно движущихся масс (Н)
Рs = -mшк·R·ω2·10-6,
где mшк = 0,725mш = 0,725·8 = 5,8.
Рs = -5,8·0,074·(230,3)2·10-6 = -0,0023 Н.
Результаты расчёта
сил
и
сводим в таблицу 4.1.
Таблица 4.1
Результаты динамического расчёта
, град |
Силы,
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
0 |
|
-50145 |
-11032 |
-61177 |
|
|
|
|
|
|
30 |
|
-43124 |
-5516 |
-48640 |
|
|
|
|
|
|
60 |
|
-25072 |
5516 |
-19556 |
|
|
|
|
|
|
90 |
|
0 |
-11032 |
-11032 |
|
|
|
|
|
|
120 |
|
-25072 |
5516 |
-19556 |
|
|
|
|
|
|
150 |
|
-32092 |
7722 |
-24370 |
|
|
|
|
|
|
180 |
|
50145 |
11032 |
61177 |
|
|
|
|
|
|
210 |
|
-32092 |
7722 |
-24370 |
|
|
|
|
|
|
240 |
|
-25072 |
5516 |
-19556 |
|
|
|
|
|
|
270 |
|
0 |
-11032 |
-11032 |
|
|
|
|
|
|
300 |
|
-25072 |
5516 |
-19556 |
|
|
|
|
|
|
330 |
|
-43124 |
-5516 |
-48640 |
|
|
|
|
|
|
360 |
|
-50145 |
-11032 |
-61177 |
|
|
|
|
|
|
375 |
|
-50145 |
-9487 |
-59632 |
|
|
|
|
|
|
390 |
|
-25072 |
5516 |
-30558 |
|
|
|
|
|
|
420 |
|
-37608 |
-5516 |
-43124 |
|
|
|
|
|
|
450 |
|
0 |
-11032 |
-11032 |
|
|
|
|
|
|
480 |
|
25072 |
5516 |
30588 |
|
|
|
|
|
|
510 |
|
43124 |
5516 |
48640 |
|
|
|
|
|
|
540 |
|
50145 |
11032 |
61177 |
|
|
|
|
|
|
570 |
|
43124 |
5516 |
48640 |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
600 |
|
25072 |
5516 |
30588 |
|
|
|
|
|
|
630 |
|
0 |
-11032 |
-11032 |
|
|
|
|
|
|
660 |
|
-25072 |
5516 |
-30588 |
|
|
|
|
|
|
690 |
|
-43124 |
-9928 |
-53052 |
|
|
|
|
|
|
720 |
|
-50145 |
11032 |
-61177 |
|
|
|
|
|
|
Силы
и
определить необходимо и графически.
Для этого из общего центра О проводим
две полуокружности. Одна радиусом
,
в масштабе
и
другую радиусом
.
Проводим ряд лучей под углами
и т. д. к вертикали. Вертикальные проекции
отрезков лучей, пересекающих первую
окружность, дают в принятом масштабе
значении сил
,
а проекции тех же лучей, пересекающих
вторую окружность при соответствующих
углах поворота коленчатого вала, дают
значения сил
,
при углах поворота соответственно вдвое
меньших.
Проводим через
центр О горизонтальную прямую и
откладываем на ней значения
углов поворота коленчатого вала за
рабочий цикл
.
По точкам пересечения указанных проекций с ординатами, проходящими через соответствующие значения углов на оси абсцисс, строим кривые и а затем суммируем ординаты кривых, получаем кривую результирующей силы инерции .