5.2.Расчёт момента инерции, массы и размеров маховика
Расчёт момента инерции J, обеспечивающего требуемое значение степени неравномерности вращения δ производим по уравнению
J=4,025(Аизб/Аср)Ni106/(δn3) кг*м2,
Где Ni-индикаторная мощность двигателя, кВт; Аизб/Аср- отношение избыточной работы к средней работе суммарной касательной силы за один рабочий цикл, которое определяем по диаграмме суммарного касательного усилия Тс, как отношение площадей фигур соответствующих Аизб и Аср:
J=4,025(300/1050)2933·106/(0,01·5003)=2218,84 кг*м2.
Для определения величины Jкшм необходимо рассчитать и суммировать моменты инерции элементов кривошипно – шатунного механизма (мотылёвой шейки, вращающихся частей шатуна, щек, рамовых шеек, противовесов коленчатого вала), а также приводимых коленчатым валом механизмов и устройств. Однако для этого можно использовать приближённую зависимость
Jкшм=k i D2 S3 103 кг*м2,
Где i-число цилиндров; D и S – диаметр и ход поршня, м; k – коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей КШМ. Для тронковых дизелей с чугунными и составными поршнями:
K=0,91+4,1(d/S)2
При наличии на коленчатом валу противовесов коэффициент следует увеличить в 1,3…1,8 раз. Примем увеличение в 1,8 раза:
K=1,8(0,91+4,1(0,208/0,48)2)=3,023.
Jкшм=3,023·6·0,422·0,483·103=353,94 кг*м2.
После расчёта момента инерции Jкшм определяем момент инерции маховика по уравнению:
Jм=J-Jкшм=2218,84 -353,94 =1864,9 кг*м2.
Массу Мм определяем, используя уравнение махового момента инерции маховика:
Jм= МмD2м/4
И задаваясь диаметром Dм. При этом учитываем условия размещения маховика на двигателе и то обстоятельство, что достаточная прочность маховика обеспечивается при окружной скорости его обода или диска Wм≤Wдоп, где Wдоп – допустимая скорость, равная 30…40 м/с для чугунных маховиков.
Мм=4·Jм/D2м=4·1864,9/1,6=2914 кг.
Скорость вращения обода или диска определяем по формуле:
Wм=πDмn/60=3,14·1,6·500/60=40 м/с.
Полученное значение скорости является допустимым по условию прочности маховика.
5.3. Выводы.
Для снижения степени неравномерности вращения установки до δ=0,01 необходимо установить на коленчатый вал дизеля маховик массой Мм=2914 кг, при диаметре Dм=1,6 м.
Окружная скорость при таком диаметре равна Wм=40 м/с, что является допустимым значением для чугунного маховика по условию прочности
ПРИЛОЖЕНИЕ 1.
п.к.в. |
рг, Мпа |
Ри, МН |
рд, МПа |
рш, МПа |
N, МПа |
R, МПа |
T, МПа |
|
0,253 |
-0,241204 |
-1,319 |
-1,319 |
0 |
-1,319 |
0 |
10 |
0,253 |
-0,235651 |
-1,279 |
-1,28 |
-0,047 |
-1,251 |
-0,268 |
20 |
0,253 |
-0,219388 |
-1,163 |
-1,166 |
-0,083 |
-1,064 |
-0,476 |
30 |
0,253 |
-0,193566 |
-0,979 |
-0,984 |
-0,103 |
-0,796 |
-0,579 |
40 |
0,253 |
-0,159974 |
-0,739 |
-0,746 |
-0,101 |
-0,501 |
-0,553 |
50 |
0,253 |
-0,120865 |
-0,459 |
-0,465 |
-0,075 |
-0,237 |
-0,4 |
60 |
0,253 |
-0,07874 |
-0,158 |
-0,161 |
-0,029 |
-0,054 |
-0,151 |
70 |
0,253 |
-0,036111 |
0,146 |
0,149 |
0,029 |
0,022 |
0,147 |
80 |
0,253 |
0,004722 |
0,438 |
0,448 |
0,092 |
-0,015 |
0,447 |
90 |
0,253 |
0,041862 |
0,703 |
0,719 |
0,151 |
-0,151 |
0,703 |
100 |
0,253 |
0,073953 |
0,932 |
0,952 |
0,196 |
-0,355 |
0,884 |
110 |
0,253 |
0,100247 |
1,12 |
1,143 |
0,226 |
-0,595 |
0,975 |
120 |
0,253 |
0,120602 |
1,265 |
1,287 |
0,234 |
-0,836 |
0,978 |
130 |
0,253 |
0,135404 |
1,371 |
1,389 |
0,225 |
-1,053 |
0,906 |
140 |
0,253 |
0,145436 |
1,443 |
1,456 |
0,198 |
-1,232 |
0,776 |
150 |
0,253 |
0,151704 |
1,488 |
1,496 |
0,156 |
-1,367 |
0,609 |
160 |
0,253 |
0,155252 |
1,513 |
1,517 |
0,108 |
-1,459 |
0,416 |
170 |
0,253 |
0,156976 |
1,525 |
1,526 |
0,056 |
-1,512 |
0,21 |
180 |
0,253 |
0,15748 |
1,529 |
1,529 |
0 |
-1,529 |
0 |
190 |
0,255 |
0,156976 |
1,527 |
1,528 |
-0,056 |
-1,514 |
-0,21 |
200 |
0,261 |
0,155252 |
1,521 |
1,525 |
-0,109 |
-1,467 |
-0,418 |
210 |
0,271 |
0,151704 |
1,506 |
1,514 |
-0,158 |
-1,383 |
-0,616 |
220 |
0,287 |
0,145436 |
1,477 |
1,491 |
-0,202 |
-1,261 |
-0,794 |
230 |
0,309 |
0,135404 |
1,427 |
1,446 |
-0,234 |
-1,096 |
-0,943 |
240 |
0,34 |
0,120602 |
1,352 |
1,375 |
-0,251 |
-0,893 |
-1,046 |
250 |
0,383 |
0,100247 |
1,25 |
1,275 |
-0,252 |
-0,664 |
-1,088 |
260 |
0,442 |
0,073953 |
1,121 |
1,146 |
-0,236 |
-0,427 |
-1,063 |
270 |
0,524 |
0,041862 |
0,974 |
0,996 |
-0,209 |
-0,209 |
-0,974 |
280 |
0,643 |
0,004722 |
0,828 |
0,846 |
-0,174 |
-0,028 |
-0,846 |
290 |
0,817 |
-0,036111 |
0,71 |
0,724 |
-0,143 |
0,108 |
-0,716 |
300 |
1,082 |
-0,07874 |
0,671 |
0,682 |
-0,124 |
0,228 |
-0,643 |
310 |
1,498 |
-0,120865 |
0,786 |
0,796 |
-0,129 |
0,407 |
-0,685 |
320 |
2,172 |
-0,159974 |
1,18 |
1,191 |
-0,162 |
0,8 |
-0,882 |
330 |
3,268 |
-0,193566 |
2,036 |
2,047 |
-0,214 |
1,656 |
-1,203 |
340 |
4,413 |
-0,219388 |
2,997 |
3,005 |
-0,215 |
2,743 |
-1,227 |
350 |
6,915 |
-0,235651 |
5,383 |
5,387 |
-0,197 |
5,267 |
-1,129 |
360 |
7,921 |
-0,241204 |
6,349 |
6,349 |
0 |
6,349 |
0 |
370 |
11,8 |
-0,235651 |
10,268 |
10,275 |
0,377 |
10,047 |
2,154 |
380 |
11,8 |
-0,219388 |
10,384 |
10,411 |
0,744 |
9,503 |
4,251 |
390 |
8,886 |
-0,193566 |
7,654 |
7,696 |
0,804 |
6,226 |
4,524 |
400 |
6,011 |
-0,159974 |
5,019 |
5,066 |
0,688 |
3,403 |
3,753 |
410 |
4,215 |
-0,120865 |
3,503 |
3,55 |
0,574 |
1,812 |
3,052 |
420 |
3,085 |
-0,07874 |
2,674 |
2,72 |
0,496 |
0,908 |
2,564 |
430 |
2,363 |
-0,036111 |
2,256 |
2,301 |
0,455 |
0,344 |
2,276 |
440 |
1,879 |
0,004722 |
2,064 |
2,109 |
0,435 |
-0,07 |
2,108 |
450 |
1,547 |
0,041862 |
1,997 |
2,042 |
0,428 |
-0,428 |
1,997 |
460 |
1,314 |
0,073953 |
1,993 |
2,037 |
0,42 |
-0,76 |
1,89 |
470 |
1,148 |
0,100247 |
2,015 |
2,056 |
0,406 |
-1,071 |
1,755 |
480 |
1,025 |
0,120602 |
2,037 |
2,072 |
0,378 |
-1,345 |
1,575 |
490 |
0,937 |
0,135404 |
2,055 |
2,082 |
0,337 |
-1,579 |
1,358 |
500 |
0,872 |
0,145436 |
2,062 |
2,081 |
0,282 |
-1,761 |
1,109 |
510 |
0,827 |
0,151704 |
2,062 |
2,073 |
0,217 |
-1,894 |
0,843 |
520 |
0,796 |
0,155252 |
2,056 |
2,061 |
0,147 |
-1,982 |
0,565 |
530 |
0,778 |
0,156976 |
2,05 |
2,051 |
0,075 |
-2,032 |
0,282 |
540 |
0,773 |
0,15748 |
2,049 |
2,049 |
0 |
-2,049 |
0 |
550 |
0,773 |
0,156976 |
2,045 |
2,046 |
-0,075 |
-2,027 |
-0,281 |
560 |
0,773 |
0,155252 |
2,033 |
2,038 |
-0,146 |
-1,96 |
-0,558 |
570 |
0,773 |
0,151704 |
2,008 |
2,019 |
-0,211 |
-1,845 |
-0,821 |
580 |
0,773 |
0,145436 |
1,963 |
1,981 |
-0,269 |
-1,677 |
-1,056 |
590 |
0,773 |
0,135404 |
1,891 |
1,916 |
-0,31 |
-1,453 |
-1,25 |
600 |
0,773 |
0,120602 |
1,785 |
1,815 |
-0,331 |
-1,179 |
-1,38 |
610 |
0,773 |
0,100247 |
1,64 |
1,673 |
-0,331 |
-0,872 |
-1,428 |
620 |
0,773 |
0,073953 |
1,452 |
1,484 |
-0,306 |
-0,553 |
-1,377 |
630 |
0,773 |
0,041862 |
1,223 |
1,251 |
-0,262 |
-0,262 |
-1,223 |
640 |
0,773 |
0,004722 |
0,958 |
0,979 |
-0,202 |
-0,032 |
-0,979 |
650 |
0,773 |
-0,036111 |
0,666 |
0,679 |
-0,134 |
0,102 |
-0,672 |
660 |
0,773 |
-0,07874 |
0,362 |
0,368 |
-0,067 |
0,123 |
-0,347 |
670 |
0,773 |
-0,120865 |
0,061 |
0,062 |
-0,01 |
0,032 |
-0,053 |
680 |
0,773 |
-0,159974 |
-0,219 |
-0,221 |
0,03 |
-0,148 |
0,164 |
690 |
0,773 |
-0,193566 |
-0,459 |
-0,462 |
0,048 |
-0,373 |
0,271 |
700 |
0,773 |
-0,219388 |
-0,643 |
-0,645 |
0,046 |
-0,588 |
0,263 |
710 |
0,773 |
-0,235651 |
-0,759 |
-0,76 |
0,028 |
-0,743 |
0,159 |
720 |
0,773 |
-0,241204 |
-0,799 |
-0,799 |
0 |
-0,799 |
0 |
0ПРИЛОЖЕНИЕ 2.
п.к.в. |
T1, МПа |
T4, МПа |
T2, МПа |
T6, МПа |
T3, МПа |
T5, МПа |
Tс, МПа |
0 |
0 |
-1,38 |
1,575 |
0 |
-1,046 |
0,978 |
0,127 |
10 |
-0,268 |
-1,428 |
1,358 |
2,154 |
-1,088 |
0,906 |
1,634 |
20 |
-0,476 |
-1,377 |
1,109 |
4,251 |
-1,063 |
0,776 |
3,22 |
30 |
-0,579 |
-1,223 |
0,843 |
4,524 |
-0,974 |
0,609 |
3,2 |
40 |
-0,553 |
-0,979 |
0,565 |
3,753 |
-0,846 |
0,416 |
2,356 |
50 |
-0,4 |
-0,672 |
0,282 |
3,052 |
-0,716 |
0,21 |
1,756 |
60 |
-0,151 |
-0,347 |
0 |
2,564 |
-0,643 |
0 |
1,423 |
70 |
0,147 |
-0,053 |
-0,281 |
2,276 |
-0,685 |
-0,21 |
1,194 |
80 |
0,447 |
0,164 |
-0,558 |
2,108 |
-0,882 |
-0,418 |
0,861 |
90 |
0,703 |
0,271 |
-0,821 |
1,997 |
-1,203 |
-0,616 |
0,331 |
100 |
0,884 |
0,263 |
-1,056 |
1,89 |
-1,227 |
-0,794 |
-0,04 |
110 |
0,975 |
0,159 |
-1,25 |
1,755 |
-1,129 |
-0,943 |
-0,433 |
120 |
0,978 |
0 |
-1,38 |
1,575 |
0 |
-1,046 |
0,127 |
130 |
0,906 |
-0,268 |
-1,428 |
1,358 |
2,154 |
-1,088 |
1,634 |
140 |
0,776 |
-0,476 |
-1,377 |
1,109 |
4,251 |
-1,063 |
3,22 |
150 |
0,609 |
-0,579 |
-1,223 |
0,843 |
4,524 |
-0,974 |
3,2 |
160 |
0,416 |
-0,553 |
-0,979 |
0,565 |
3,753 |
-0,846 |
2,356 |
170 |
0,21 |
-0,4 |
-0,672 |
0,282 |
3,052 |
-0,716 |
1,756 |
180 |
0 |
-0,151 |
-0,347 |
0 |
2,564 |
-0,643 |
1,423 |
190 |
-0,21 |
0,147 |
-0,053 |
-0,281 |
2,276 |
-0,685 |
1,194 |
200 |
-0,418 |
0,447 |
0,164 |
-0,558 |
2,108 |
-0,882 |
0,861 |
210 |
-0,616 |
0,703 |
0,271 |
-0,821 |
1,997 |
-1,203 |
0,331 |
220 |
-0,794 |
0,884 |
0,263 |
-1,056 |
1,89 |
-1,227 |
-0,04 |
230 |
-0,943 |
0,975 |
0,159 |
-1,25 |
1,755 |
-1,129 |
-0,433 |
240 |
-1,046 |
0,978 |
0 |
-1,38 |
1,575 |
0 |
0,127 |
250 |
-1,088 |
0,906 |
-0,268 |
-1,428 |
1,358 |
2,154 |
1,634 |
260 |
-1,063 |
0,776 |
-0,476 |
-1,377 |
1,109 |
4,251 |
3,22 |
270 |
-0,974 |
0,609 |
-0,579 |
-1,223 |
0,843 |
4,524 |
3,2 |
280 |
-0,846 |
0,416 |
-0,553 |
-0,979 |
0,565 |
3,753 |
2,356 |
290 |
-0,716 |
0,21 |
-0,4 |
-0,672 |
0,282 |
3,052 |
1,756 |
300 |
-0,643 |
0 |
-0,151 |
-0,347 |
0 |
2,564 |
1,423 |
310 |
-0,685 |
-0,21 |
0,147 |
-0,053 |
-0,281 |
2,276 |
1,194 |
320 |
-0,882 |
-0,418 |
0,447 |
0,164 |
-0,558 |
2,108 |
0,861 |
330 |
-1,203 |
-0,616 |
0,703 |
0,271 |
-0,821 |
1,997 |
0,331 |
340 |
-1,227 |
-0,794 |
0,884 |
0,263 |
-1,056 |
1,89 |
-0,04 |
350 |
-1,129 |
-0,943 |
0,975 |
0,159 |
-1,25 |
1,755 |
-0,433 |
360 |
0 |
-1,046 |
0,978 |
0 |
-1,38 |
1,575 |
0,127 |
370 |
2,154 |
-1,088 |
0,906 |
-0,268 |
-1,428 |
1,358 |
1,634 |
380 |
4,251 |
-1,063 |
0,776 |
-0,476 |
-1,377 |
1,109 |
3,22 |
390 |
4,524 |
-0,974 |
0,609 |
-0,579 |
-1,223 |
0,843 |
3,2 |
400 |
3,753 |
-0,846 |
0,416 |
-0,553 |
-0,979 |
0,565 |
2,356 |
410 |
3,052 |
-0,716 |
0,21 |
-0,4 |
-0,672 |
0,282 |
1,756 |
420 |
2,564 |
-0,643 |
0 |
-0,151 |
-0,347 |
0 |
1,423 |
430 |
2,276 |
-0,685 |
-0,21 |
0,147 |
-0,053 |
-0,281 |
1,194 |
440 |
2,108 |
-0,882 |
-0,418 |
0,447 |
0,164 |
-0,558 |
0,861 |
450 |
1,997 |
-1,203 |
-0,616 |
0,703 |
0,271 |
-0,821 |
0,331 |
460 |
1,89 |
-1,227 |
-0,794 |
0,884 |
0,263 |
-1,056 |
-0,04 |
470 |
1,755 |
-1,129 |
-0,943 |
0,975 |
0,159 |
-1,25 |
-0,433 |
480 |
1,575 |
0 |
-1,046 |
0,978 |
0 |
-1,38 |
0,127 |
490 |
1,358 |
2,154 |
-1,088 |
0,906 |
-0,268 |
-1,428 |
1,634 |
500 |
1,109 |
4,251 |
-1,063 |
0,776 |
-0,476 |
-1,377 |
3,22 |
510 |
0,843 |
4,524 |
-0,974 |
0,609 |
-0,579 |
-1,223 |
3,2 |
520 |
0,565 |
3,753 |
-0,846 |
0,416 |
-0,553 |
-0,979 |
2,356 |
530 |
0,282 |
3,052 |
-0,716 |
0,21 |
-0,4 |
-0,672 |
1,756 |
540 |
0 |
2,564 |
-0,643 |
0 |
-0,151 |
-0,347 |
1,423 |
550 |
-0,281 |
2,276 |
-0,685 |
-0,21 |
0,147 |
-0,053 |
1,194 |
560 |
-0,558 |
2,108 |
-0,882 |
-0,418 |
0,447 |
0,164 |
0,861 |
570 |
-0,821 |
1,997 |
-1,203 |
-0,616 |
0,703 |
0,271 |
0,331 |
580 |
-1,056 |
1,89 |
-1,227 |
-0,794 |
0,884 |
0,263 |
-0,04 |
590 |
-1,25 |
1,755 |
-1,129 |
-0,943 |
0,975 |
0,159 |
-0,433 |
600 |
-1,38 |
1,575 |
0 |
-1,046 |
0,978 |
0 |
0,127 |
610 |
-1,428 |
1,358 |
2,154 |
-1,088 |
0,906 |
-0,268 |
1,634 |
620 |
-1,377 |
1,109 |
4,251 |
-1,063 |
0,776 |
-0,476 |
3,22 |
630 |
-1,223 |
0,843 |
4,524 |
-0,974 |
0,609 |
-0,579 |
3,2 |
640 |
-0,979 |
0,565 |
3,753 |
-0,846 |
0,416 |
-0,553 |
2,356 |
650 |
-0,672 |
0,282 |
3,052 |
-0,716 |
0,21 |
-0,4 |
1,756 |
660 |
-0,347 |
0 |
2,564 |
-0,643 |
0 |
-0,151 |
1,423 |
670 |
-0,053 |
-0,281 |
2,276 |
-0,685 |
-0,21 |
0,147 |
1,194 |
680 |
0,164 |
-0,558 |
2,108 |
-0,882 |
-0,418 |
0,447 |
0,861 |
690 |
0,271 |
-0,821 |
1,997 |
-1,203 |
-0,616 |
0,703 |
0,331 |
700 |
0,263 |
-1,056 |
1,89 |
-1,227 |
-0,794 |
0,884 |
-0,04 |
710 |
0,159 |
-1,25 |
1,755 |
-1,129 |
-0,943 |
0,975 |
-0,433 |
720 |
0 |
-1,38 |
1,575 |
0 |
-1,046 |
0,978 |
0,127 |
