3.5. Визначення середньої сумарної дотичної сили та індикаторної потужності двигуна.

Сумарна дотична сила ΣТ в іншому масштабі являє собою сумарний крут- ний момент двигуна (якщо рахувати всі ординати діаграми будуть помножені на радіус кривошипа R).

У такому разі площа під кривою ΣТ є індикаторна робота в межах діапазону зміни ΣТ. З цього можна зробити висновок, що існує середнє сумарне значення дотичної сили (крутного моменту), яке виконує таку ж індикаторну роботу, що й змінний крутний момент.

Для знаходження величини середньої сумарної дотичної сили ΣТср необхідно знайти площу під діаграмою змінної сумарної дотичної сили і поділити її на довжину діаграми.

де - середня дотична сумарна сила, мм;

-довжина діаграми, мм;

- сумарна площа всіх нерівнобоких трапецій, на які поділена площа, мм².

Площа визначається способом нерівнобоких трапецій (аналогічно випадку з індикаторної діаграмою).

Розрахункова величина індикаторної потужністі

кВт,

де μ_Т – масштаб побудови сумарної дотичної сили, МПа/мм;

Fц – площа поперечного перетину циліндрової втулки, м²;

R – радіус кривошипа, м;

n – частота обертання колінчастого валу, хв^-1.

Для оцінки точності розрахунків визначимо індикаторну потужність за даними розрахунку робочого циклу:

кВт

де p_i – середній індикаторний тиск (з розрахунку робочого циклу), МПа;

Dц – діаметр циліндра, м;

S – хід поршня, м;

N – частота обертання колінчастого валу, хв^-1; I – число циліндрів;

Z – коефіцієнт тактності двигуна (z = 1,0 – для 2-тактних, z = 0,5 – для 4- тактних двигунів).

Оцінимо похибку результатів за допомогою виразу:

Якщо різниця не перевищує 5 %, динамічні розрахунки виконані правильно.

3.6. Визначення надлишкової роботи крутильного моменту та основних розмірів маховика.

Основне призначення маховика – зменшення різниці між максимальною та мінімальною кутовими швидкостями, тобто забезпечення необхідної нерівномір- ності обертання колінчастого вала.

Надлишкова робота сумарного крутного моменту двигуна чається величиною площі діаграми сумарного крутного моменту над лінією середнього сумарного крутного моменту Ця площа обчислюється методом нерівнобоких трапецій.

Дійсна надлишкова робота

де μ_T –масштаб діаграми сумарної дотичної сили, МПа/мм;

μ_φ–масштабвздовж кута поворотукривошипа, град/мм;

F_ц–площа поперечного перерізуциліндра, м²;

R –радіус кривошипа, м.

Загальний необхідний момент інерції для двигуна

де δ – ступень нерівномірності обертання колінчастого валу.

При виборі ступеню нерівномірності слід орієнтуватися на наступне:

δ = 1,20…1,30 – для головних МОД;

δ = 1,100…1,150 – для допоміжних двигунів у складі дизель-генераторів постійного струму;

δ = 1,200…1,250 – для допоміжних двигунів у складі дизель-генераторів змінного струму.

n – частота обертання колінчастого валу, хв^-1.

У зв’язку з тим, що в створенні загального моменту інерції приймають участь практично всі рухомі деталі двигуна (навіть поршні, крейцкопфи, шатуни та інші), а для дизель-генераторів додається ще й маса генератора , то необхідно величину моменту інерції маховика приймати

І_М = (0,3 … 0,5)  І_Д, кгм²

І_М = 1401,36 кгм²

Максимально допустимий зовнішній діаметр маховика (за умовою міцності)

де [v] – допустима величина лінійної швидкості на ободі маховика;

Приймається:

де [v] = 30...40 м/с – допустима лінійна швидкість на ободі чавунного маховика;

[v] = 50...60 м/с – для сталевого маховика.

Конструктивно можливий діаметр маховика

де S –х ід поршня, м.

Дійсний діаметр маховика приймається як менший з двох попередніх. Позначимо його D_м

Маса маховика

Якщо умовно припустити, що вся маса маховика знаходиться на зовнішньому діаметрі (Dм), то маса маховика буде

Основні розміри обода маховика

де ρ= 7800 кг/м3- густина матеріалу маховика.

При розрахунках слід приймати

Км= 1,0...2,0 – для СОД;

Км= 0,2...0,3 – для МОД.

Ширина обода буде