6.4. Розрахунок маховика

Розміри маховика при проектуванні автомобільного двигуна визна­чають, виходячи з конструктивних міркувань, пов'язаних із установкою зчеплення; після цього маховик перевіряють на забезпечення припус­тимих значень коефіцієнта нерівномірності ходу двигуна і зрушення ав­томобіля з місця.

6.4.1. Розрахунок маховика за припустимим коефіцієнтом нерівномірності ходу двигуна

Статистичні дані [1; 2; 7; 16] свідчать, що момент інерції маховика автомобільного двигуна

Крім того, для маховиків у формі диска (рис. 6.10, а)

де т_м — маса маховика; D_{м cep} — середній діаметр обода маховика, D_{м cep} = D_м – h.

Враховуючи відзначене вище, порядок розрахунку маховика за прийнятим значенням δ може бути таким. За залежністю (6.43) обчис­люється значення J₀, а за ним J_м. Виходячи з конструктивних мірку­вань приймаємо D_{м cep} і визначаємо т_м , яка порівнюється з масою ма­ховиків двигунів-прототипів.

Для автомобільних двигунів D_м =(2...3)S , де S - хід поршня. Ши­рина обода маховика b= (1,0...2,0)h, де h — висота обода, вибирається з конструктивних міркувань.

Визначений маховик перевіряється на припустиму колову швид­кість його обода, м/с:

яка не повинна перевищувати для маховиків з чавуну 25...ЗО м/с, а з сталі 40...45 м/с.

6.4.2. Розрахунок маховика з умови забезпечення зрушення автомобіля з місця

При розрахунку визначається достатність махового моменту маховика (т_мD²_мсер) для зрушення автомобіля з місця, яка оцінюється за припустимим падінням частоти обертання колінчастого вала n₁/n₂ наприкінці зрушення, де п₁ — частота обертання колінчастого вала до вклю­чення зчеплення, яка забезпечує необхідний М₁ для зрушення автомо­біля з місця без зупинки двигуна; п₂ - найменше значення сталої час­тоти обертання колінчастого вала після включення зчеплення, при яко­му автомобіль рухається на першій передачі.

Моделі розрахунку залежать від типу двигуна, а умовна розрахун­кова схема автомобіля для цього випадку наведена на рис. 6.10, б, де ω, ω_c і ω_a — відповідно кутові швидкості обертання колінчастого вала, первинного та вторинного вала коробки передач; М_е, М_с, М_а — від­повідно ефективний крутний момент ДВЗ, момент тертя зчеплення і момент опору рухові автомобіля; j₀, j_а — моменти інерції ДВЗ і авто­мобіля.

Автомобіль із карбюраторним двигуном. При виводі розрахун­кової залежності для цього випадку приймається ряд припущень, а са­ме:

• автомобіль зрушує на першій передачі при незмінному положенні дросельної заслінки карбюратора, тобто завдяки кінетичній енергії мас двигуна, яка звільняється при падінні частоти обертання колінчастого вала;

• при зрушенні автомобіля ввімкнення зчеплення миттєве;

• момент тертя зчеплення М₃ дорівнює моменту опору, прикладе­ному до первинного вала коробки передач, і залежить від опору тертя в механізмі передач і опору руху автомобіля; для надійності його звичай­но беруть однаковим із найбільшим значенням крутного моменту двигуна M_Eмакс

При прийнятих припущеннях проф. Е.Д. Львовим отримана розра­хункова залежність у вигляді [7; 16]

де β — коефіцієнт запасу зчеплення, для вантажних автомобілів β =1,3÷5 ; для легкових автомобілів β =1,2 ÷ 1,4; і_кІ — передаточне число першої передачі автомобіля.

Момент інерції автомобіля:

де m_а - маса автомобіля, кг; r_к - радіус колеса з урахуванням дефор­мації шини, м; i₀ — передаточне число головної передачі автомобіля.

Для автомобільних двигунів співвідношення n₂/n₁=ω₂/ω₁ приймається рівним:

• для вантажних автомобілів - 0,15÷0,40;

• для легкових автомобілів — 0,05÷0,12.

Автомобіль з дизелем. Особливості і відмінності у моделі розра­хунку маховика автомобільного дизеля порівняно з розглянутою для карбюраторного двигуна пов'язані з рядом особливостей у їх роботі і прийнятими припущеннями. Основні з них такі: дизелі переважно обла­днуються механічними регуляторами роботи ПНВТ, через що збільшен­ня крутного моменту ДВЗ у процесі розгону автомобіля залежить від динамічних властивостей регулятора; зрушення автомобіля з дизелем повинно забезпечуватися при повному навантаженні з урахуванням причепа; ввімкнення зчеплення на миттєве.

• Відома залежність, одержана академіком В.І. Болтинським для роз­рахунку маховика тракторного дизеля [7], в основному, враховує пере­лічені особливості. Але вона дуже громіздка й тому не завжди зручна для практичного використання.

• Розрахунки, виконані на кафедрі ДВЗ ХНАДУ, показали, що з при­пустимою для практики похибкою маховик автомобільного дизеля може бути розрахований за залежністю (6.47), в яку додатково введений кое­фіцієнт ψ, що ураховує перелічені особливості і припущення [15]. Тоді

де ψ = 1,1...1,4; β = 1,5...3,0; n₂/n₁ = 0,5...0,7; i_кI - передаточне числі першої передачі автомобіля; J_а — підраховується за залежністю (6.49).