4.3.2.Расчёт силы рш, нормальной силы n,. Радиальной r и касательной t.
Расчёт удельной силы, действующей вдоль шатуна, выполняется по уравнению:
рш=рд/cosβ,
а расчёт удельной нормальной силы по уравнению:
N= рд·tgβ,
Где β=arcsin(λшsinφ) – угол поворота оси стержня шатуна от оси цилиндра при повороте кривошипа на угол φ от ВМТ.
Расчёт удельной радиальной силы выполняется по уравнению:
R= рдcos(φ+ β)/cos β.
Расчёт удельного касательного усилия выполняется по уравнению:
T= рдsin(φ+ β)/cos β.
Результаты расчёта сил представлены в приложении 1.
4.3.3. Расчёт суммарной касательной силы
Суммарное касательное усилие равно сумме касательных усилий, действующих на все кривошипы двигателя, при положении вала, определяемом положением первого кривошипа (углом φ), то есть:
Используя значения касательного усилия, полученные в подпункте 4.2.2. и, зная угол расклинки кривошипов (для шестицилиндрового он составляет 120о п.к.в.) можно определить значения касательного усилия в соответствии с порядком вспышек (1-2-4-6-5-3). Результаты расчёта представлены в табл. в приложении 2 . График касательного усилия для первого цилиндра, суммарного касательного усилия и среднего касательного усилия представлен на в приложении 2.
График усилий Тс используем для определения среднего касательного усилия Тср. для этого под диаграммой одного цикла изменения суммарного касательного усилия Тс (на длине L) планиметрируем площадь F, измеряя длину линии L и производим вычисления по формуле:
Тср=mт·F/L МПа
Где mт – масштаб оси ординат, принятый при построении диаграммы, МПа/мм.
Тср=0,04546·1050/35=1,4 МПа.
Средний индикаторный крутящий момент рассчитываем по уравнению:
Мiср= ТсрFпr=1,4·0,14·0,24=0,047 МН·м.
Индикаторную мощность двигателя – по формуле:
Niд=1000 Мiср ω=1000·0,047·52, 4=2461 кВт.
Полученное значение Niд необходимо сравнить с индикаторной мощностью двигателя Ni, определённой при расчёте рабочих процессов.
100*((2461-2933)/2933)=16
%.
5.Расчёт массы и конструктивных размеров маховика двигателя.
5.1.Задачи и исходные данные для расчёта
Угловая скорость коленчатого вала изменяется по углу его поворота по закону изменения суммарной касательной силы или суммарного крутящего момента. Увеличиние и уменьшение угловой скорости вращения вала от минимального до максимального значения за один цикл составляют неравномерность вращения вала двигателя, которая оценивается так назыавемой степенью (коэффициентом) неравномерности вращения коленчатого вала:
Неравномерность вращения вала отрицательно влияет на работу дизельной установки, определяя её пусковые свойства и устойчивость эксплуатационных режимов. А для некоторых приёмников энергии дизеля, например электрогенераторов, неравномерность вращения двигателя приводит к колебанию напряжения и частоты в электросети.
Чем меньше δ, тем выше равномерность вращения вала, тем благоприятнее работа двигателя. При определении максимальной допустимой неравномерности вращения вала исходят из обеспечения устойчивой работы двигателя на всех эксплуатационных режимах, надёжности пуска двигателя и требований к приёмнику энергии.
Для поддержания необходимой степени неравномерности вращения коленчатого вала двигатель оборудуют маховиком, который аккумулирует избыточную энергию рабочего хода и возвращает её системе в остальной период работы двигателя. Задачей расчёта является определение геометрических и массовых параметров маховика.
Двигатель 6ЧН42/48 устанавливается на судах в составе дизель-редукторного агрегата, что повышает требования к равномерности вращения. Принимаем степень неравномернсти вращения равной δ=1/100.
Для расчёта используем следующие данные: диаметр поршня D=0,42 м, ход поршня S=0,48 м, частота вращения коленчатого вала n=500 об/мин, индикаторная мощность Ni=2933 кВт.