6. Динамический расчет двигателя
В ходе динамического расчета определяются силы и моменты, действующие на детали кривошипно-шатунного механизма (КШМ).
6.1 Построение развернутой диаграммы
Развернутую диаграмму давления газов строят в координатах рГ - оп.к.в., используя построенную индикаторную диаграмму действительного цикла в ходе теплового расчета двигателя. Перестроение индикаторной диаграммы в развернутую выполняется графическим путем по методу .Ф.А. Брикса. На этой диаграмме наносят также давление от инерционных сил и давление от суммарных сил.
Рис. 6. Диаграмма давлений, приведенных к оси поршневого пальца:
-давление
газов,
-давление
на поршень от инерционных сил,
-суммарное
давление на поршень.
Результаты расчетов давлений приведенные к оси поршневого пальца приведены ниже.
6.2 Определение сил инерции
Силу инерции, действующую на детали КШМ, движущихся поступательно определяют по формуле:
Fj = - mj jn; (5.0)
где mj – масса деталей КШМ, движущихся поступательно:
, (5.1)
- масса поршневой
группы,
-масса
шатуна, отнесенная к поршневому пальцу:
-масса шатуна,
jn – ускорение поршня, определяется по формуле (38).
Массы поршневой группы и шатуна при расчете двигателя можно ориентировочно принимать из таблицы 5.
Таблица 5.
Приближенные значения масс и размеров деталей кривошипно-шатунного механизма.
|
mп (кг) |
3,44 |
|
mш (кг) |
4,16 |
|
mшп (кг) |
3,44 |
|
mj (кг) |
4,59 |
Подставив данные
таблицы 9 в формулы (41), (40), получим
значения сил инерции которые приведены
в таблице 10. Силы инерции делятся на 2
типа: суммарные и удельные. Суммарные
силы
(рис. 6) определяют алгебраическим
сложением сил давления газов и сил
возвратно-поступательно движущихся
масс, а удельные силы относятся к площади
поршня.
Таблица 6.
Силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс (Fj )
|
градусы |
суммарные, кН |
|
0 |
-13284,26295 |
|
30 |
-10491,99506 |
|
60 |
-3875,891447 |
|
90 |
2766,240029 |
|
120 |
6642,131475 |
|
150 |
7725,755034 |
|
180 |
7751,782894 |
|
210 |
7725,755034 |
|
240 |
6642,131475 |
|
270 |
2766,240029 |
|
300 |
-3875,891447 |
|
330 |
-10491,99506 |
|
360 |
-13284,26295 |
Для получения
значений инерционных сил действующих
на поршень (
)
необходимо
силы инерции от возвратно-поступательно
движущихся масс поделить на площадь
поршня, формула (5,2), а для получения
суммарных сил, необходимо сложить силы
давления газов и инерционные силы
действующие на поршень, формула (5,3):
(5.2)
(5.3)
Полученные значения (необходимые для построения графика (рис. 6)) приведены в таблице 7.
Таблица 7.
|
град. |
Pj, МПа |
j, м/с2 |
Pl, МПа |
Pг, МПа |
|
0 |
-1,12 |
2897,05 |
-0,96 |
0,16 |
|
30 |
-0,88 |
2288,10 |
-0,73 |
0,16 |
|
60 |
-0,33 |
845,26 |
-0,17 |
0,15 |
|
90 |
0,23 |
-603,26 |
0,39 |
0,15 |
|
120 |
0,56 |
-1448,52 |
0,71 |
0,15 |
|
150 |
0,65 |
-1684,84 |
0,80 |
0,15 |
|
180 |
0,65 |
-1690,52 |
0,82 |
0,16 |
|
210 |
0,65 |
-1684,84 |
0,83 |
0,18 |
|
240 |
0,56 |
-1448,52 |
0,78 |
0,22 |
|
270 |
0,23 |
-603,26 |
0,57 |
0,33 |
|
300 |
-0,33 |
845,26 |
0,37 |
0,70 |
|
330 |
-0,88 |
2288,10 |
1,45 |
2,34 |
|
360 |
-1,12 |
2897,05 |
4,72 |
11,19 |
|
390 |
-0,88 |
2288,10 |
4,66 |
5,54 |
|
420 |
-0,33 |
845,26 |
1,44 |
1,76 |
|
450 |
0,23 |
-603,26 |
1,10 |
0,87 |
|
480 |
0,56 |
-1448,52 |
1,14 |
0,58 |
|
510 |
0,65 |
-1684,84 |
1,12 |
0,47 |
|
540 |
0,65 |
-1690,52 |
1,10 |
0,44 |
|
570 |
0,65 |
-1684,84 |
1,05 |
0,40 |
|
600 |
0,56 |
-1448,52 |
0,91 |
0,35 |
|
630 |
0,23 |
-603,26 |
0,53 |
0,30 |
|
660 |
-0,33 |
845,26 |
-0,07 |
0,25 |
|
690 |
-0,88 |
2288,10 |
-0,68 |
0,20 |
|
720 |
-1,12 |
2897,05 |
-0,96 |
0,16 |