3.2 Компановка кривошипно – шатуннго механізму
Величина інерційних зусиль, що діють у двигуні , залежить від типу прийнятого КШМ його розмірів і співвідношення цих розмірів. У проектованому двигуні застосовуємо центральний кривошипно-шатунний механізм, який характеризується відношенням радіуса
кривошипа до довжини
шатуна
.
При зменшеній ( за рахунок збільшення Lш ) відбувається зниження інерційних і нормальних сил, але при цьому збільшується висота двигуна і його маса. Враховуючи це при проектуванні двигуна знаходиться в межах (0,23…0,30). Для визначення мінімального значення розробляємо компановочну схему з таким розрахунком, щоб не допустити задівання шатуна за нижню кромку циліндра. Виконуємо наступним чином: на вертикальній осі циліндра наносимо центр колінчастого вала О, з якого радіусом R = S / 2 проводимо коло обертання центра шатунної шийки.
Далі користуючись конструктивними розмірами колінчастого вала з точки В ( центр кривошипа, що знаходиться в н.м.т.) радіусом rш.ш. проводимо коло шатунної шийки, із центра О радіусом r1 проводимо коло обертання точки щоки .
(3.49)
Для визначення мінімально допустимого приближення нижньої кромки поршня до осі колінчатого вала проводимо лінію А-А на відстані 6…8 мм від точки С . Від лінії А-А вверх наносимо контур поршня , в тому числі і центр поршневого пальця ( точка А ) .
Заміряємо відстань між точками А і В по якій і визначаємо мінімальну довжину шатуна Lш.міn. Нижня кромка гільзи циліндра знаходиться на 10…15 мм вище нижньої кромки поршня при його положенні в н.м.т. (лінія Е – Е).
По компановочній схемі уточнюємо довжину гільзи.
(3.50)
Значення = 0,26 використовуємо у динамічному розрахунку проектованого двигуна.
3.3 Динамічний розрахунок двигуна
3.2.1 Розрахунок до побудови теоретичної індикаторної діаграми
Таблиця 3.5 – Вихідні дані
|
D,мм |
S,мм |
|
|
n1 |
n2 |
Ро, МПа |
Ра, МПа |
Рс, МПа |
Рz, МПа |
Рв, МПа |
|
76 |
76 |
8,8 |
0,95 |
1,34 |
1,22 |
0,1013 |
0,086 |
1,58 |
6,64 |
0,4 |
Приймаємо Vs = S =76 мм.
Визначаємо відрізок приведений до об’єму камери згоряння, мм:
,
(3.51)
Визначаємо відрізок приведений в кінці згоряння, мм:
,
(3.52)
Приймаємо масштаб по осі ординат 1МПа = 20мм
Визначаємо значення тиску в характерних точках циклу
атмосферний
тиск
,
(3.53)
,
(3.54)
,
(3.55)
,
(3.56)
Визначаємо кути нахилу промінів до осі ординат
;
(3.57)
;
(3.58)
Для отримання достатньої кількості точок на політропах приймаємо tg = 20
Визначаємо площу діаграми, мм2:
Визначаємо площу діаграми графічним методом (підраховуємо кількість повних клітинок на міліметрівці, мм2)
Визначаємо середній індикаторний тиск, МПа
,
(3.59)
де m – масштаб
Визначаємо неточність розрахунку теоретичного індикаторного тиску
%
(3.60)
Висновок: в результаті розрахунку отримана неточність 0,86 % знаходиться в допустимих межах для даного типу двигуна.
3.2.2 Розрахунок до побудови діаграми сил
Приймаємо масштаб питомих сил по осі ординат 1МПа = 20 мм , а також масштаб кута обертання колінчастого вала по осі абсцис 30 = 20 мм.
Приймаємо відношення радіуса кривошипа до довжини шатуна
(3.61)
Приймаємо λ1 = 0,26
Визначаємо радіус кривошипа, м:
,
(3.62)
Визначаємо поправку Брикса:
(3.63)
3.2.3 Розрахунок до побудови діаграми сил інерції поступально – рухомих мас
Визначаємо кутову швидкість обертання колінчастого валу,с-1:
(3.64)
Приймаємо відношення маси поступово рухомих деталей до площі поршня, кг/м2:
(3.65)
де Gпост – маси поступово рухомих деталей
Ап – площа поршня.
Визначаємо ординати діаграми сил інерції, МПа:
,
(3.66)
Таблиця 3.6 – Визначення ординат питомих сил інерції
|
|
Gпост / Ап кг/м2 |
2 , с-1 |
R , м |
-10-6Gпост/ Ап2 R |
cos cos |
Рj , МПа |
Рj , мм |
|
0 |
110 |
560 |
0,038 |
-1,3 |
1,2600 |
-1,638 |
-32,76 |
|
30 |
0,9960 |
-1,29 |
-25,8 |
||||
|
60 |
0,3700 |
-0,48 |
-9,62 |
||||
|
90 |
-0,2600 |
0,338 |
6,76 |
||||
|
120 |
-0,6300 |
0,82 |
16,2 |
||||
|
150 |
-0,7360 |
0,957 |
19,13 |
||||
|
180 |
-0,7400 |
0,96 |
19,24 |
||||
|
|
|
||||||