3.4 Результаты расчета сил в кшм двигателя

Схема векторов сил в КШМ для положения механизма, указанного в задании, показана на рисунке 3.1. Модули векторов сил определены по распечатке результатов работы программы КРУИС, размещенной в ПРИЛОЖЕНИИ В к расчетно-пояснительной записке.

Диаграммы движущей силы , нормальной силы , силы, действующей по шатуну , радиальной силы , тангенциальной силы , действующей в одном цилиндре и диаграмма суммарной тангенциальной силы представлены соответственно на рисунках 3.2-3.7. Значения сил определены по распечатке результатов работы программы КРУИС (таблицы 1 и 3).

На диаграмме указана средняя суммарная тангенциальная сила . Она определена как отношение площади между линией и осью абсцисс к длине диаграммы.

Средний крутящий момент, , создаваемый многоцилиндровым двигателем:

Проверка правильности расчета и динамики двигателя в целом выполнена по расчетной индикаторной мощности двигателя, кВт:

где – частота вращения коленчатого вала, .

Рассчитанная по формуле отличается от индикаторной мощности, указанной в расчете рабочего цикла двигателя ( ), на 2 . Указанное различие свидетельствует о достаточно высокой точности расчетов и построений диаграмм сил.

Рисунок 3.1. – Схема сил, действующих в КШМ одного цилиндра

Рис. 3.2. – Движущая сила

Рис. 3.3. – Нормальная сила

Рис. 3.4. – Сила, действующая по оси шатуна

Рис. 3.5. – Радиальная составляющая Z

Рис. 3.6. – Тангенциальная составляющая t

Рис 3.7. – Суммарная тангенциальная сила

3.5 Расчет степени неравномерности вращения коленчатого вала двигателя

Примем, что суммарный момент всех сил сопротивления постоянен и равен (с обратным знаком), то есть в соответствии с формулой пропорционален . Тогда в диапазоне углов в п.к.в., в котором крутящий момент больше момента сил сопротивления , то есть при , создается положительная избыточная работа , которая тратится на увеличение кинетической энергии движущихся деталей, и в результате происходит увеличение . Напротив, в диапазоне углов в п.к.в., в котором , происходит уменьшение

Степень неравномерности вращения коленчатого вала проектируемого двигателя:

где – индикаторная мощность двигателя, кВт;

– приведенный момент инерции движущихся масс,

– частота вращения коленчатого вала двигателя,

– отношение избыточной площади диаграммы суммарной тангенциальной силы за один ее период к площади диаграммы за один оборот вала.

Приведенный момент инерции движущихся масс может включать в себя ряд составляющих:

где – приведенный момент инерции КШМ двигателя;

и – моменты инерции соответственно маховика и противовесов.

Приведенный момент инерции КШМ, рассчитанный по эмпирической формуле Терских:

где – число цилиндров;

– радиус кривошипа, м;

– расстояние между осями цилиндров, м;

– коэффициент, зависящий от и шатуна;

– диаметр цилиндра, м;

– диаметр шейки коленчатого вала, м;

– число цилиндров, приходящихся на одно колено вала.

Примем, что проектируемый двигатель предназначен для работы на гребной винт. Рассчитанная входит в рекомендуемые пределы 1/20 – 1/50. Делаем вывод, об отсутствии необходимости установки маховика.