Расчет сил и крутящего момента в отсеке V-образного двигателя
Этот расчёт выполняется на основе схемы сил, показанной на рис 2.1. Для расчёта сил и крутящего момента используют зависимости, приведенные ниже.
Сила давления газов, кН:
где рГ - давление газов в цилиндре, МПа.
Ускорение прямолинейно движущейся массы, м/с²:
,
где а - угол поворота кривошипа, градусы.
Сила инерции прямолинейно движущейся массы, кН:
.
Суммарная сила, действующая в точке сочленения поршня с шатуном, кН:
.
Нормальная сила, передаваемая поршнем на стенку цилиндра, кН:
.
где β - угол отклонения шатуна от вертикали, градусы:
.
Сила, передаваемая по шатуну на кривошип, кН:
.
Радиальная составляющая силы QА на кривошипе, кН:
.
Тангенциальная составляющая силы QА на кривошипе, кН:
.
Суммарная радиальная сила в отсеке V-образного двигателя, кН:
.
Суммарная тангенциальная сила, кН:
.
Крутящий момент на кривошипе, кН∙м:
.
Расчёт сил и крутящего момента в отсеке двигателя на интервале углов поворота кривошипа от 0˚ до 714º с шагом Δα = 6º приведен в таблице 2.1 На рисунках 2.2, 2.3 изображены графики зависимостей рассчитанных сил от угла поворота кривошипа.
Индикаторный крутящий момент, кН∙м:
где pнп - среднее давление при наполнении, МПа;
pвп - среднее давление при выпуске, МПа;
Z0 - число цилиндров в отсеке.
Крутящий момент отсека двигателя вычисленный по формуле:
,
где Мi - текущее значение крутящего момента отсека двигателя
Mкр=12,31 кН∙м.
Погрешность расчета крутящего момента на кривошипе:
двигатель кривошипный шатунный механизм
Расчет крутящих моментов, передаваемых коренными шейками
Для расчёта крутящих моментов, передаваемых коренными шейками нужно знать порядок работы цилиндров и углы их взаимного расположения. Начальные значения углов поворота кривошипов для расчёта будут:
α1 = 0˚; α2 = 600˚; α3 = 120˚; α4 = 480˚; α5 = 240˚; α6 = 360˚;
Крутящий момент на носке коленчатого вала определяют по формуле:
,
где Neo - мощность, кВт, отбираемая с носка вала или подводимая к валу.
Если Neo меньше 5% от индикаторной мощности, то её можно не учитывать.
Крутящий момент М1,2 на коренной шейке 1,2 равен моменту М1, создаваемому на первом кривошипе. Крутящие моменты на каждой последующей коренной шейке складываются из момента на предыдущей коренной шейке и момента на предыдущем кривошипе. То есть, М2,3 = М1,2 +М2; М3,4 = М2,3 + М3 и так далее. Крутящий момент на последней коренной шейке равен общему крутящему моменту Мкр, создаваемому двигателем.
Расчёт приведен в таблице 3.1.
Графики Мкр (α) и Мотс. (α) представлены на рисунке 3.1.
Индикаторный крутящий момент, кН∙м:
где pнп - среднее давление при наполнении, МПа;
pвп - среднее давление при выпуске, МПа;
Z0 - число цилиндров в отсеке.
Крутящий момент отсека двигателя вычисленный по формуле:
,
где Мi - текущее значение крутящего момента отсека двигателя
Mкр=73,86 кН∙м.
Погрешность расчета крутящего момента на кривошипе:
