2.10. Анализ полученных результатов
Проведя тепловой расчет, определили параметры рабочего тела в цилиндре двигателя, давление в камере сгорания и температуру рабочего тела, а также произвели оценочные показатели процесса, позволяющие определить размеры двигателя и оценить его мощностные и экономические показатели.
Так
как данные расчета не вышли за пределы
средней расчетной величины для каждого
значения (таблица 2.1) расчет выполнен
верно и погрешность расчетов является
минимальной величиной. Погрешность
вычислений
составила
,
а погрешность выбора температуры
составила
.
3. Динамический расчет двигателя
Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя выполняется с целью определения суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов и от сил инерции. Результаты динамического расчета используются при расчете деталей двигателя на прочность и износ.
В течение каждого рабочего цикла силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме, непрерывно изменяются по величине и направлению. Поэтому для характера изменения сил по углу поворота коленчатого вала их величины определяют для ряда различных положений вала через каждые 30 град ПКВ. В отдельных случаях через 10 град. ПКВ.
Последовательность выполнения расчета следующая:
Строим индикаторную диаграмму в координатах
.Перестраиваем индикаторную диаграмму, выполненную по результатам теплового расчета, в координаты
.Определяем силу давления газов на днище поршня для положений коленчатого вала, отстоящих друг от друга на 30° ПКВ в пределах (0…720) град. ПКВ.
За начало отсчета принимаем такое положение кривошипа, когда поршень находится в начале такта впуска.
Сила давления газов на днище поршня определяется по формуле:
Результаты расчета заносятся в табл.2.
Таблица 2 – Результат расчета сил давления газов и сил инерции
|
|
|
знак |
|
|
|
0 |
-425,59 |
0,5 |
- |
0,025 |
-3396,33 |
-3821,92 |
30 |
-661,08 |
-0,33 |
- |
-0,0165 |
-2655,87 |
-3316,95 |
60 |
-834,15 |
-0,94 |
- |
-0,047 |
-918,33 |
-1752,48 |
90 |
-845,50 |
-0,98 |
- |
-0,049 |
779,67 |
-65,83 |
120 |
-774,57 |
-0,73 |
- |
-0,0365 |
1697,20 |
922,63 |
150 |
-689,45 |
-0,43 |
- |
-0,0215 |
1873,47 |
1184,02 |
180 |
-624,20 |
-0,2 |
- |
-0,01 |
1832,82 |
1208,62 |
210 |
-578,80 |
-0,04 |
- |
-0,002 |
1873,32 |
1294,52 |
240 |
-470,98 |
0,34 |
- |
0,017 |
1700,09 |
1229,11 |
270 |
-122,00 |
1,57 |
+ |
0,0785 |
787,99 |
665,99 |
300 |
993,04 |
5,5 |
+ |
0,275 |
-906,80 |
86,23 |
330 |
6338,42 |
24,34 |
+ |
1,217 |
-2647,38 |
3691,04 |
360 |
30528,82 |
109,6 |
+ |
5,48 |
-3396,30 |
27132,52 |
368 |
51694,71 |
184,2 |
+ |
9,21 |
-3343,16 |
48351,55 |
390 |
14992,03 |
54,84 |
+ |
2,742 |
-2664,33 |
12327,71 |
420 |
3813,27 |
15,44 |
+ |
0,772 |
-929,86 |
2883,41 |
450 |
1350,53 |
6,76 |
+ |
0,338 |
771,32 |
2121,85 |
480 |
459,63 |
3,62 |
+ |
0,181 |
1694,27 |
2153,91 |
510 |
0,00 |
2 |
+ |
0,1 |
1873,61 |
1873,61 |
540 |
-283,73 |
1 |
+ |
0,05 |
1832,82 |
1549,10 |
570 |
-419,91 |
0,52 |
- |
0,026 |
1873,16 |
1453,25 |
600 |
-462,47 |
0,37 |
- |
0,0185 |
1702,96 |
1240,49 |
630 |
-425,59 |
0,5 |
- |
0,025 |
796,28 |
370,70 |
660 |
-351,82 |
0,76 |
- |
0,038 |
-895,28 |
-1247,10 |
690 |
-320,61 |
0,87 |
- |
0,0435 |
-2638,85 |
-2959,46 |
720 |
-425,59 |
0,5 |
- |
0,025 |
-3396,21 |
-3821,80 |
4. Определяем силу инерции от возвратно-поступательно движущихся масс:
Масса поступательно движущихся частей КШМ определяется из выражения:
где
- доля массы шатуна, отнесенная к
возвратно-поступательно движущимся
массам. Данная величина изменяется в
следующих пределах
.
Принимаем
.
Приближенные
значения
и
определяем с помощью таблицы:
,
.
Тогда
принимаем
:
,
.
Угловая
скорость
:
При известной величине хода поршня S радиус кривошипа равен:
5.Находим суммарную силу, действующую в кривошипно-шатунном механизме. Определение этой силы ведем путем алгебраического сложения сил давления газов и сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс
Результаты
определения
,
а также
и
заносятся в таблицу 2.
6. Определяем нормальную силу К, направленную по радиусу кривошипа (см. рисунок 1)
Рисунок 1 – Схема сил, действующих на кривошипно-шатунный механизм
7. Определяем тангенциальную силу Т, направленную по касательной к окружности радиуса кривошипа (см. рисунок 1)
Результаты определения К и Т заносим в таблицу 3.
Таблица 3 – Расчет сил действующих на кривошипно–шатунный механизм
|
|
|
Знак силы |
|
Т, Н |
Знак силы |
0 |
1,000 |
-3821,9183 |
- |
0,000 |
0,00 |
+ |
30 |
0,791 |
-2622,4771 |
- |
0,631 |
-2091,90 |
- |
60 |
0,268 |
-470,43342 |
- |
1,000 |
-1752,27 |
- |
90 |
-0,313 |
20,573219 |
- |
1,000 |
-65,84 |
+ |
120 |
-0,732 |
-674,9423 |
- |
0,733 |
675,98 |
+ |
150 |
-0,941 |
-1114,5305 |
- |
0,370 |
438,09 |
+ |
180 |
-1,000 |
-1208,6207 |
- |
0,001 |
1,35 |
+ |
210 |
-0,942 |
-1219,5176 |
- |
-0,368 |
-476,05 |
- |
240 |
-0,733 |
-901,44768 |
- |
-0,731 |
-897,99 |
- |
270 |
-0,316 |
-210,26803 |
- |
-0,999 |
-665,49 |
- |
300 |
0,265 |
22,834183 |
- |
-1,001 |
-86,32 |
+ |
330 |
0,788 |
2909,2310 |
+ |
-0,634 |
-2339,84 |
+ |
Продолжение таблицы 3
|
|
|
Знак силы |
|
Т, Н |
Знак силы |
360 |
1,000 |
27132,297 |
+ |
-0,004 |
-112,27 |
+ |
368 |
0,977 |
47223,774 |
+ |
0,221 |
8522,07 |
+ |
390 |
0,793 |
9776,5879 |
+ |
0,627 |
7734,51 |
+ |
420 |
0,272 |
784,51903 |
+ |
0,999 |
2879,82 |
+ |
450 |
-0,309 |
-656,38957 |
- |
1,001 |
2124,48 |
+ |
480 |
-0,730 |
-1571,6266 |
- |
0,735 |
1582,56 |
+ |
510 |
-0,941 |
-1762,2417 |
- |
0,372 |
697,47 |
+ |
540 |
-1,000 |
-1549,0895 |
- |
0,003 |
5,19 |
+ |
570 |
-0,943 |
-1370,1302 |
- |
-0,365 |
-531,13 |
- |
600 |
-0,735 |
-912,10483 |
- |
-0,729 |
-903,73 |
- |
630 |
-0,319 |
-118,21409 |
- |
-0,998 |
-370,04 |
- |
660 |
0,261 |
-325,67917 |
- |
-1,002 |
1249,71 |
+ |
690 |
0,786 |
-2325,3448 |
- |
-0,637 |
1885,66 |
+ |
720 |
1,000 |
-3821,6778 |
- |
-0,008 |
31,63 |
+ |