ЗАДАНИЕ № 14 В

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ЧЕТЫРЁХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ.

Четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания служит в качестве привода электрогенератора. Основной механизм двигателя – кривошипно-ползунный, состоящий из трёх подвижных звеньев: 1 - коленчатый вал, 2 – шатун, 3 – поршень. Вал электрогенератора связан с коленчатым валом. Цикл работы четырёхтактного двигателя совершается за 2 оборота коленчатого вала.

Кулачковые механизмы предназначены для открытия и закрытия впускного и выпускного клапанов. Кулачки – дисковые, вращающиеся, закреплены на распределительном валу, кинематически связанном с коленчатым валом зубчатыми передачами. Число оборотов распределительного вала в 2 раза меньше числа оборотов коленчатого вала. Толкатели роликовые, поступательно движущиеся, с внеосностью e. Исходные данные приведены в таблице 1.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Таблица 1

параметр	обозначение	размерность	значение
Средняя скорость поршня	Vср.	м/с	3,33
Число оборотов коленчатого вала	n1	об/мин	500
Отношение длины шатуна к длине кривошипа	LAB/LOA	-	4
Положение ц. т. звена 2 и 2	LAS2 /LAB	-	0,38
Диаметр цилиндра	d	м	0,25
Максимальное давление в цилиндре	Pmax	кг/см2	26
Вес шатуна	G2	кг	14
Вес плунжера	G3	кг	23
Момент инерции шатуна относительно оси, проходящей через его ц. т.	IS2	кг·м·с2	0,067
Коэффициент неравномерности вращения вала I		-	1/80
Момент инерции вращающихся звеньев, приведённый к валу кривошипа	I вр пр	кг·м·с2	2,0
Закон изменения ускорения толкателя (рис. 14-3)	-	-	А
Величина подъёма толкателя впускного клапана	h	м	0,009
Угловая координата кривошипа для силового расчёта	1	град	30
Число зубьев колёс 6 и 7	Z6	-	12
	Z7	-	24
Модуль колес 6 и 7	m	мм	5
Угол наклона зубьев	b	град	10
Угол поворота кулачка, соответствующий дальнему стоянию толкателя	fвыст	град	0
Внеосность толкателя кулачкового механизма	e	м	0,006
Максимально допустимый угол давления в кулачковом механизме	доп.	град	35
Рабочий угол профиля кулачка впускного клапана	раб.	град	120
Параметры исходного контура реечного инструмента	a	град	20
	ha*	-	1
	c*	-	0,25

1. Определение закона движения механизма

1.1 Определение размеров механизма.

Согласно формулам:

По заданному соотношению:

и

Отсюда определим длину шатуна:

Теперь определяем положение центра масс шатуна:

На листе вычерчиваем схему механизма.

Возьмём масштаб:

С учетом масштаба:

L_OA=50 мм L_AB=200 мм L_AS=76 мм

1.2 Построение индикаторной диаграммы.

Индикаторную диаграмму строим по заданной таблице значений давления в цилиндре двигателя.

Путь поршня (в долях хода)	0	0.05	0.0665	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1
Всасывание	0	-0,01	-0,01	-0,01	-0,01	-0,01	-0,01	-0,01	-0,01	-0,01	-0,01	-0,01	-0,01
Сжатие	0,46	0,31	0,28	0,245	0,17	0,104	0,066	0,038	0,02	0,01	0,01	0	-0,01
Расширение	0,46	0,9	1	0,85	0,56	0,4	0,31	0,245	0,2	0,16	0,12	0,097	0,047
Выхлоп	0	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01	0,047

1.3 Силы, действующие на звенья механизма.

На звенья механизма действуют следующие силы и моменты:

1. движущие силы F_Д или моменты М_Д, развиваемые двигателем. Сила считается движущей, если её работа за один период цикла положительна (даже в том случае, когда она знакопеременна);

2. силы F_C или моменты М_С полезного сопротивления – силы (моменты), возникновение которых предопределяется технологическим процессом рабочей машины. Работа этих сил (моментов) за один период цикла отрицательна;

3. силы тяжести G_i отдельных звеньев механизма.

1.4 Построение графика силы f.

Рассмотрим построение графика силы F по ходу поршня S_B.

Траекторию движения точки А кривошипа 1 разобьем на 12 равных частей и найдем соответствующие положения точки.

p_max = 26 кг/см² = 2,6 МПа

Выбирается масштаб: _p =130 мм / 2,6 МПа = 50 мм/МПа

Для определения силы давления на поршень F необходимо умножить давление в цилиндре на площадь поршня. При построении графика силы, действующей на поршень, ординаты этого графика принимаем равными ординатам индикаторной диаграммы, т. к. сила пропорциональна давлению в цилиндре.

Максимальная сила, действующая на поршень:

F_max = p_max · Sп , где

Sп = d²/4 = (3,14*0,25²)/4 = 0,0491 м² – площадь поршня

F_max = 2,6 · 10⁶ · 0,0491 = 127660 Н ~128 кН Определяем масштаб силы:

_F = 128 мм / 128 · 10³ = 10^-3 мм/Н

Масштаб хода поршня _S = ,где 0.2 м – это ход поршня,

равный двум диаметрам кривошипа: Н_В=2·L_OA=2 · 0.1=0.2 м