- •1.Тепловой расчёт
- •Плотность заряда на впуске
- •Коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси
- •Тепловой баланс двигателя
- •2. Построение внешней скоростной характеристики двигателя
- •3.Кинематический расчет
- •4. Динамический расчёт
- •4.1. Сила давления газов
- •4.2.Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма
- •4.3 Удельные и полные силы инерции
- •4.4 Удельные суммарные силы
- •5.Крутящие моменты
- •4.6. Силы, действующие на шатунную шейку коленчатого вала
- •5. Расчет основных деталей двигателя
- •5.1.Расчет поршневой группы
- •5.1.1. Расчет поршня
- •Напряжения изгиба в днище поршня
- •Напряжения в верхней кольцевой перемычки
- •Удельное давление пальца на втулку поршневой головки шатуна
- •5.2.Расчет шатунной группы
- •5.2.1.Расчет поршневой головки Исходные данные для расчета
- •5.2.2. Расчет стержня шатуна Исходные данные для расчета
- •6.Расчет масляного насоса
- •7.Расчет водяного насоса системы охлаждения Исходные данные для расчета
- •Заключение
- •Список использованных литератур
4. Динамический расчёт
4.1. Сила давления газов
Избыточное давление газов на поршень определим по формуле
рг= рг– р0
Аналитически строим развернутую индикаторную диаграмму по углу кривошипа (рис.4.1). Расчет в таблице 4.1.
4.2.Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма
По табл.8.1. [1] с учетом диаметра цилиндра, отношения S/D, рядного расположения цилиндров и достаточно высокого значенияpzустанавливаются:
- масса поршневой группы (для поршня из алюминиевого сплава принято m'п= 100 кг/м2)
mп=m'п*F п= 100*54*10-4= 0,54 кг;
-масса шатуна (для стального кованого шатуна принято m'ш= 150кг/м2)
mш=m'ш*F п=150*54*10-4 = 0,81 кг;
-масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов (m'к= 140 кг/м2)
mк=m'к*F п=140*54*10-4 = 0,756 кг.
-масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца:
mш.п=0,275*mш=0,275*0,81=0,223 кг.
-масса шатуна, сосредоточенная на оси кривошипа:
mш.к=0,725*mш=0,725*0,81 = 0,587 кг.
-массы, совершающие возвратно-поступательное движение:
mj=mп+mш.п= 0,54 + 0,223 = 0,763 кг.
-массы, совершающие вращательное движение:
mR=mк+mш.к= 0,756 + 0,587 = 1,343 кг
4.3 Удельные и полные силы инерции
Удельные силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс:
pj=-j*mj/Fп=-j*0,763*10-6/54*10-4=-j*0,000141 МПа.
Центробежная сила инерции вращающихся масс шатуна
KRш=-mш.к*R*ω2=- 0,587*0,035*5652*10-3=- 6,558 кН.
Центробежная сила инерции вращающихся масс кривошипа
KRк=-mк*R*ω2=- 0,756*0,035*5652*10-3= - 8,45 кН.
Центробежная сила инерции вращающихся масс
КR=KRш+KRк= -6,558 – 8,45 = - 15,008 кН
4.4 Удельные суммарные силы
Удельная сила, сосредоточенная на оси поршневого пальца:
р = Δрг + рj, МПа
Удельная нормальная сила рN = р*tgβ, МПа
Значения tgβ определяют для λ=0,25 по табл.8.2. [1].
Удельная сила, действующая вдоль шатуна: ps=p*(1/cosβ), МПа
Удельная сила, действующая по радиусу кривошипа:
pk=p*cos(φ+β)/cosβ, МПа
Удельная и полная тангенциальные силы:
pT =p*sin(φ+β)/cosβ, МПа Т = рТ*Fп= рТ*54,*10-1, кН
Результаты расчетов заносим в таблицу 8. По результатам расчета строим диаграммы (Рис.46 )
Таблица 8
, град |
0 |
30 |
60 |
90 |
120 |
150 |
180 |
210 |
240 |
270 |
300 |
330 |
360 |
380 |
390 |
420 |
450 |
480 |
510 |
540 |
570 |
600 |
630 |
660 |
690 |
720 |
рг, МПа |
0,086 |
0,086 |
0,086 |
0,086 |
0,086 |
0,086 |
0,086 |
0,1 |
0,12 |
0,19 |
0,36 |
0,95 |
6 |
6,88 |
4,18 |
1,7 |
0,92 |
0,64 |
0,53 |
0,5 |
0,22 |
0,104 |
0,104 |
0,104 |
0,104 |
0,104 |
рг, МПа |
-0,014 |
-0,014 |
-0,014 |
-0,014 |
-0,014 |
-0,014 |
-0,014 |
0 |
0,02 |
0,09 |
0,26 |
0,85 |
5,9 |
6,78 |
4,08 |
1,6 |
0,82 |
0,54 |
0,43 |
0,4 |
0,12 |
0,004 |
0,004 |
0,004 |
0,004 |
0,004 |
jп , м/с2 |
13966 |
11072 |
4190 |
-2793 |
-6983 |
-8279 |
-8380 |
-8279 |
-6983 |
-2793 |
4190 |
11072 |
13966 |
12639 |
11072 |
4190 |
-2793 |
-6983 |
-8279 |
-8380 |
-8279 |
-6983 |
-2793 |
4190 |
11072 |
13966 |
рj, МПа |
-1,97 |
-1,6 |
-0,59 |
0,39 |
0,98 |
1,17 |
1,18 |
1,17 |
0,98 |
0,39 |
-0,59 |
-1,6 |
-1,79 |
-1,78 |
-1,6 |
-0,59 |
0,39 |
0,98 |
1,17 |
1,18 |
1,17 |
0,98 |
0,39 |
-0,59 |
-1,6 |
-1,79 |
р, МПа |
-1,98 |
-1,61 |
-0,6 |
0,38 |
0,97 |
1,16 |
1,17 |
1,17 |
1 |
0,48 |
-0,33 |
-0,75 |
4,11 |
45 |
2,52 |
1,01 |
1,21 |
1,52 |
1,6 |
1,58 |
1,29 |
0,98 |
0,39 |
-0,59 |
-1,6 |
-1,8 |
tg |
0 |
0,13 |
0,22 |
0,26 |
0,22 |
0,13 |
0 |
-0,13 |
-0,22 |
-0,26 |
-0,22 |
-0,13 |
0 |
0,09 |
0,13 |
0,22 |
0,26 |
0,22 |
0,13 |
0 |
-0,13 |
-0,22 |
-0,26 |
-0,22 |
-0,13 |
0 |
(рад) |
0 |
0,125 |
0,217 |
0,251 |
0,217 |
0,125 |
0 |
-0,125 |
-0,217 |
-0,251 |
-0,217 |
-0,125 |
0 |
0,086 |
0,125 |
0,217 |
0,251 |
0,217 |
0,125 |
0 |
-0,125 |
-0,217 |
-0,251 |
-0,217 |
-0,125 |
0 |
рN, МПа |
0 |
-0,21 |
-0,13 |
0,1 |
0,21 |
0,15 |
0 |
-0,15 |
-0,22 |
-0,12 |
0,07 |
0,1 |
0 |
0,4 |
0,33 |
0,22 |
0,31 |
0,33 |
0,2 |
0 |
-0,17 |
-0,22 |
-0,1 |
0,13 |
0,2 |
0 |
рS, МПа |
-1,98 |
-1,62 |
-0,61 |
0,39 |
1,99 |
1,17 |
1,17 |
1,18 |
1,02 |
0,50 |
-0,34 |
-0,76 |
4,11 |
5,02 |
2,54 |
1,03 |
1,25 |
1,56 |
1,6 |
1,58 |
1,3 |
1,00 |
0,40 |
-0,60 |
-1,61 |
-1.8 |
рк, МПа |
-1,98 |
-1.29 |
-0,19 |
-0,1 |
-0,67 |
-1.08 |
-1,17 |
-1,09 |
-0,7 |
-0,12 |
-0,10 |
-0,60 |
4,11 |
4,55 |
2,02 |
0,31 |
-0,31 |
-1,05 |
-1,49 |
-1,58 |
-1,20 |
-0,68 |
-0,10 |
-0,18 |
-1,28 |
-1,8 |
рт, МПа |
0 |
-0,98 |
-0,59 |
0,38 |
0,73 |
0,45 |
0 |
-0,46 |
-0,76 |
-0,48 |
0,32 |
0,46 |
0 |
2,12 |
1,53 |
0,99 |
1,21 |
1,15 |
0,6 |
0 |
-0,51 |
-0,74 |
-0,39 |
0,58 |
0,97 |
0 |
Т, Кн |
0 |
-5,3 |
-3,2 |
2,1 |
3,9 |
2,4 |
0 |
-2,5 |
-4,1 |
-2,6 |
1,7 |
2,5 |
0 |
11,4 |
8,3 |
5,3 |
6,5 |
6,2 |
3,2 |
0 |
-3 |
-4 |
-2,1 |
3,1 |
5,2 |
0 |
Мкр.ц., Н*м |
0 |
-186 |
-112 |
74 |
137 |
84 |
0 |
-88 |
-144 |
-91 |
60 |
888 |
0 |
399 |
291 |
186 |
228 |
217 |
112 |
0 |
-105 |
-140 |
-74 |
109 |
282 |
0 |