Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

kontr1_2

.pdf
Скачиваний:
28
Добавлен:
26.02.2016
Размер:
420.54 Кб
Скачать

 

Pсум,

N,

Pш ,

T,

Z,

Pс ,

 

кН

кН

кН

кН

кН

кН

Аналитический расчет

 

 

 

 

 

 

Графический расчет

 

 

 

 

 

 

От действия силы Рш через шатун на шатунную шейку коленчатого вала возникают радиальная сила Z, действующая по радиусу кривошипа:

21

Z = Рш cos (j + b)= Pсум ·cos(j + b)/cos b, Н;

(4.6)

и тангенциальная сила ,Тдействующая по касательной к окружности

радиуса R:

 

Т = Рш sin(j + b)= Pсум · sin (j + b) / cos b, Н.

(4.7)

Если радикальную силуZ перенести в центр О(Z¢) коренной шейки и приложить две взаимно уравновешенные силы¢ иТ Т², параллельные и равные силе Т, то в результате получим пару сил Т и Т¢, которые приводят во вращение коленчатый вал. Момент этой пары сил называют крутящим моментом (Мк) двигателя данного цилиндра:

Мк = Т · R, Н·м

 

(4.8)

Максимальное значение силы Т

наблюдается

приj = 390...4000. Для

карбюраторных двигателей Тmax = 0,4 рz , а для дизелей Тmax = 0,6 рz. Максимальное значение силы инерции Pj определяется из формулы (4.2)

при j = 0, то есть когда поршень находится в ВМТ в конце такта сжатия или выпуска.

Максимальное значение сил давления газов обычно принимается для положения поршня в ВМТ, хотя в действительности максимальное давление при сгорании (следовательно, и максимальная газовая нагрузка) развивается после прохождения поршнем ВМТ.

Равнодействующая от сил инерции вращающихся масс направлена по радиусу кривошипа и проложена к центру шатунной шейки:

 

 

Pс = - mв · R · w2, Н

где mв

- масса вращающихся частей КШМ, кг mв = mшк + mк ,

mшк

- неуравновешенная масса шатуна(кг), приведенная к

 

 

кривошипу, mшк = 0,725 mш (mш - масса шатуна в сборе,

 

 

прилож.2,3);

F п

-

площадь поршня, F п = p · D2/4, м2;

mк

-

неуравновешенная масса шатунной шейки (кг), которую

можно определить по эмпирическим зависимостям:

mк = (150...200)·F п

для бензиновых ДВС с D = 0,06…0,10 м.

mк = (200...400)·F п

для дизелей c D = 0,80…0,12 м.

22

Определение всех сил при заданном положении кривошипа j (рис.2) наиболее просто проводится графоаналитическим методом для чего необходимо

а) начертить схему КШМ при заданном положении кривошипа (заданном j) в масштабе Мкшм= 1:2 или 1:1.

б) определить силы Рг , Рj и Рс (4.1; 4.2; 4.3) при заданном j и нанести векторы этих сил на схему КШМ в выбранном масштабе;

в) графически разложить векторы сил, согласно рис.2;

г) по построенным векторам определить графически силы Рс, N, Рш, Т, Z; д) рассчитать значения этих же сил для заданногоj по формулам и

сравнить затем их аналитические значения с графическими.

4.2. Построение графиков сил КШМ

Текущие значения всех сил, а следовательно и динамику нагружения деталей КШМ, удобно анализировать по графику изменения сил за полный рабочий цикл двигателя. Образцы таких графиков приведены на рис.3.

Для построения необходимо рассчитать текущие значения точек через 30° поворота кривошипа и свести их в табл. 4.1., где

рц - текущее значение давления газов, МПа на единицу площади поршня, определяется из индикаторной диаграммы (рис.3.3.1) с помощью дополнительно построенной шкалы;

Рг - сила давления газов на поршень, Н, подсчитанная по формуле

(4.1);

А - тригонометрическая функция (cosj + lк·cos2j) в формуле (4.2), определяется при данном lк из табл.4.2, либо подсчитывается;

Рj - сила инерции возвратно движущихся частей, Н приведенная к центру поршневого пальца (4.2);

Pсум- суммарная сила от давления газов и сил инерции (Н), приведенная

кцентру пальца (4.4);

В- тригонометрическая функция sin(φ+β)/cosβ в формуле (4.7),

определяется при конкретном lк из табл.4.3 либо расчетом;

Т, Мк - тангенциальная сила и момент рассчитаны по формулам (4.7, 4.8).

После заполнения таблицы4.1. строятся графики расчетных сил в координатах «P-j». Для чего следует правильно нанести шкалы. Шкалы сил

по оси ординат для r,ррj, рсум строятся через равные промежутки. Шкала должна несколько превысить максимальное значениег рв положительном направлении и максимальное значениеj рв отрицательном направлении. Шкала абсцисс строится в интервале от 0 до 720° через 30° п.к.в.

Таблица 4.1.

Расчетные значения параметров

 

 

Такт

 

 

j ° п.к.в.

 

 

 

рц,

 

Рг ,

А

Рj ,

 

Pсум,

 

В

 

Т,

Мк,

 

 

 

 

 

 

 

МПа

 

H

Н

 

Н

 

 

Н

Нм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Впуск

 

 

60

 

 

рц = рa

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

90

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

120

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

180

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

210

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

240

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сжатие

 

 

270

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

330

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

360

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

360

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

370

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расширение

 

 

380

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

390

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(рабочий

 

 

420

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ход)

 

 

450

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

480

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

510

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

540

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

570

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выпуск

 

 

630

 

 

рц = рr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

660

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

690

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

720

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4.2.

 

 

 

 

 

Значения тригонометрической функции А = (cosj + lcos2j)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в функции от lк (верхня строка таблицы)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

Знак

 

0,24

 

0,25

0,26

 

0,27

 

0,28

 

0,29

 

0,30

 

 

0,31

Знак

0

+

 

1,240

 

1,250

1,260

 

1,270

1,280

 

1,290

 

1,300

 

 

1,310

+360

30

+

 

0,986

 

0,991

0,996

 

1,001

1,006

 

1,011

 

1,016

 

 

1,021

+330

60

+

 

0,380

 

0,375

0,370

 

0,365

0,360

 

0,355

 

0,350

 

 

0,345

+300

90

-

 

0,240

 

0,250

0,260

 

0,270

0,280

 

0,290

 

0,300

 

 

0,310

-270

 

24

120

-

0,620

0,625

0,630

0,635

0,640

0,645

0,650

0,655

-240

150

-

0,746

0,741

0,736

0,731

0,726

0,721

0,716

0,711

-210

180

-

0,760

0,750

0,740

0,730

0,720

0,710

0,700

0,690

-180

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4.3.

 

 

Значения тригонометрической функции В = sin(j + b)

в функции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

от lк (верхняя строка таблицы)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

Знак

0,24

0,25

0,26

0,27

0,28

0,29

0,30

 

 

0,31

 

Знак

0

+

0

0

0

0

0

0

0

 

 

0

 

-360

30

+

0,605

0,609

0,613

0,618

0,622

0,627

0,631

 

0,636

 

-330

60

+

0,972

0,976

0,981

0,985

0,990

0,995

0,999

 

1,004

 

-300

90

+

1

1

1

1

1

1

1

 

 

1

 

-270

120

+

0,760

0,756

0,751

0,747

0,742

0,737

0,733

 

0,728

 

-240

150

+

0,395

0,391

0,387

0,382

0,378

0,373

0,369

 

0,364

 

-210

180

+

0

0

0

0

0

0

0

 

 

0

 

-180

Построение рr начинается с расчетных точек «r» при 0° и 720°, «а» при 180°, «с» и «z» при 360°, «b» при 540°. Если диаграмма строится для дизельного двигателя, то необходимо еще определить координаты и нанести расчетную точку «z», соответствующую концу расчетного периода сгорания. Ордината этой точки будет равна ординате промежуточной точке«z¢», а абсцисса определяется из диаграммы путем проектирования этой точки на

вспомогательную полуокружность и определения по ней угла поворота кривошипа, соответствующего концу расчетного периода сгорания. Затем по данным табл. 4.1 наносятся промежуточные точки и соединяются плавной линией. Построение рj производится по расчетным точкам табл. 4.1.

Построение кривой р можно проводить путем графического сложения ординат рг и рj либо по данным расчетных точек табл.4.1.

Кривую тангенциальной силы Т лучше строить в отдельных координатах несколько ниже, чтобы шкалы, оси абсцисс совпадали по своим значениям. Шкала Т по оси ординат строится через равные промежутки с некоторым превышением максимального (положительного и отрицательного) значения силы Т из табл.4.1. Затем по данным таблицы наносятся точки и соединяются плавной кривой (рис.4).

Полученная кривая характеризует изменение за рабочий цикл крутящего момента в одном цилиндре двигателя. По ней можно определить среднее

значение тангенциальной силы Т , а затем и значение среднего крутящего

ср

момента двигателя Мк за рабочий цикл.

Тср = Fт mт /LТ , H

(4.10)

25

Мк ид = Тср·R·hм , Н·м

(4.11)

где Fт = [(F2+F5+F7) - (F1+F3+F4+F6)] - суммарная площадь кривой, мм2, состоящая из положительных (F2, F5 и F7) и отрицательных (F1, F3, F4 и F6) участков (рис.4);

LТ

-

длина графика силы Т по оси абсцисс (рис.4), мм;

mт

-

масштаб силы Т, н/мм;

hм

-

механический КПД двигателя (рассчитан в к.р.№ 1);

R

-

радиус кривошипа, м (R=S/2, где S – ход поршня).

Средний крутящий момент всего двигателя Мкд определяют по формуле

Мкд = Тср·R·i·hм = Мк·i ,

(4.12)

где i - число цилиндров заданного двигателя.

Точность всех расчетов и построений определяют сравнением величин крутящего момента, рассчитанных по формулам 3.1 и 4.12, и расхождением этих значений, которое не должно превышать 10…15%.

В заключение следует рассчитать значение эффективной мощности по нижеприведенной формуле и сравнить полученное значение с заданнымNe в приложении 1

где n

Ne ид = Мкд· n / 9550, кВт

(4.13)

- частота вращения коленвала, об/мин (прилож.1)

26

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1.Программа курса «Тракторы и автомобили» для сельскохозяйственных высших учебных заведений. - М., 2000.

2.Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей.- М.: Высшая школа, 2002.

3.Гуревич А.М. и др. Конструкции тракторов и автомобилей. - М.: Агропромиздат, 1989.

4.Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет тракторных двигателей. - М.: Колос, 1992.

5.Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Конструкция автомобильных и тракторных двигателей. - М.: Высшая школа. 1986.

6.Тракторы и автомобили./ Под ред. Скотникова В.А. - М.: Агропром-

издат, 1985.

7.В.И.Суркин Основы теории и расчета автотракторных двигателей. Курс лекций. – Челябинск, 2004.

8.Контрольные вопросы для подготовки к экзаменам.

Дополнительная

 

 

 

 

1. Литература

по

отдельным

маркам

двигателей , трактор

автомобилей и комбайнов.

 

 

2.Стандарт предприятия. Проекты (работы) курсовые и дипломные. Общие требования к оформлению. СТП ЧГАУ -2 –2003. - Челябинск, 2003.

27

Приложение 1

ЗАДАНИЕ

к контрольным работам № 1 и 2 по ДВС

 

Марка

Марка

nдв

Pк

 

Ne

ge

 

трактора

об/ми

МПа

α

г/кВт

φ

двигателя

кВт

 

или

н

 

 

·ч

 

 

 

 

 

 

 

 

автомобиля

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

 

3

5

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

00

Т-25

Д-120

1800

-

1,40

15

240

30

01

Т-25

Д-120

1900

-

1,45

17

243

60

02

Т-25

Д-120

2000

-

1,46

19

245

90

03

Т-25

Д-120

2100

-

1,48

21

248

120

04

Т-25

Д-120

2200

-

1,50

23

250

150

05

Т-40

Д-144

1800

-

1,50

40

240

180

06

Т-40

Д-144

1900

-

1,60

42

242

210

07

Т-40

Д-144

2000

-

1,70

44

242

240

08

Т-40

Д-144

2100

-

1,75

45

240

270

09

Т-40

Д-144

2200

-

1,80

46

238

300

10

Т-40А

Д-145Т

1800

0,13

1,50

54

230

330

11

Т-40А

Д-145Т

1900

0,14

1,60

56

240

360

12

Т-40А

Д-145Т

2000

0,15

1,70

58

235

390

13

Т-40А

Д-145Т

2100

0,16

1,75

60

232

420

14

Т-40А

Д-145Т

2200

0,17

1,80

62

231

450

15

ЛТЗ-145

Д-181Т

1800

0,14

1,50

115

252

480

16

ЛТЗ-145

Д-181Т

1900

0,15

1,60

116

251

510

17

ЛТЗ-145

Д-181Т

2000

0,16

1,70

117

250

540

18

ЛТЗ-145

Д-181Т

2100

0,17

1,80

118

249

570

19

ЛТЗ-145

Д-181Т

2200

-

1,75

120

248

600

20

ЗИЛ-130

ЗИЛ-130

3200

-

0,90

110

370

60

21

КамАЗ

КамАЗ-740

2200

0,18

1,70

191

224

120

22

Урал 4320

ЯМЗ-238

2100

0,16

1,80

240

238

150

23

ЮМЗ-6

Д-65Н

1850

-

1,55

45

249

720

24

ЮМЗ-6

Д-65Н

1900

-

1,60

58

248

30

25

МТЗ-80

Д-240

1800

-

1,30

50

252

60

26

МТЗ-80

Д-240

1900

-

1,40

52

250

90

28

27

МТЗ-80

Д-240

2000

-

1,50

53

248

120

28

МТЗ-80

Д-240

2100

-

1,55

54

247

150

29

МТЗ-80

Д-240

2200

-

1,60

55

245

180

30

МТЗ-100

Д-260Т

1800

0,14

1,40

100

235

210

31

МТЗ-100

Д-260Т

1900

0,15

1,45

110

233

240

32

МТЗ-100

Д-260Т

2000

0,16

1,50

112

232

270

33

МТЗ-100

Д-260Т

2100

0,17

1,55

114

231

300

34

МТЗ-100

Д-260Т

2200

0,18

1,60

118

230

330

35

ВАЗ-2108

ВАЗ-2108

5600

-

0,85

46

320

180

36

М-2141

АЗЛК-331

5500

-

0,87

52

330

210

37

ГАЗ-3102

ЗМЗ-4022

3600

-

0,87

77

340

240

38

ВАЗ-2105

ВАЗ-2105

5600

-

0,87

52

320

270

39

ВАЗ-2107

ВАЗ-2107

5400

-

0,87

54

320

300

40

ИЖ-2126

УЗАМ-3317

5400

-

0,95

62

320

390

41

МТЗ-142

Д-245

1900

0,14

1,55

65

238

540

42

МТЗ-142

Д-260Т

2000

0,15

1,60

110

222

570

43

МТЗ-142

Д-260Т

2100

0,16

1,65

115

221

600

44

МТЗ-142

Д-260Т

2200

0,17

1,70

117

220

630

45

ДТ-75

А-41

1800

-

1,50

69

248

660

46

ДТ-75

А-41

1850

-

1,55

70

249

690

47

ДТ-75

А-41

1900

-

1,60

68

250

720

48

ДТ-75

А-41

1950

-

1,65

70

251

60

49

ДТ-75

А-41

1750

-

1,70

69

252

90

50

ВТ-200

СМД-66

1800

0,15

1,50

125

242

30

51

ВТ-200

СМД-66

1900

0,15

1,60

128

241

60

52

ВТ-200

СМД-66

2000

0,16

1,65

130

240

90

53

ВТ-200

СМД-66

2100

0,17

1,70

131

239

120

54

ВТ-200

СМД-66

2200

0,18

1,80

132

238

150

55

Т-150

СМД-60

1800

0,14

1,50

112

248

180

56

Т-150

СМД-60

1900

0,15

1,60

115

250

210

57

Т-150

СМД-60

2000

0,16

1,70

117

252

240

58

Т-150

СМД-60

2100

0,17

1,75

118

249

270

59

Т-150

СМД-60

2200

0,18

1,80

119

253

300

60

Т-150К

СМД-62

1800

0,15

1,50

118

245

330

61

Т-150К

СМД-62

1900

0,16

1,55

124

247

360

62

Т-150К

СМД-62

2000

0,17

1,60

125

249

390

63

Т-150К

СМД-62

2100

0,18

1,65

128

240

420

64

Т-150К

СМД-62

2200

0,19

1,70

130

238

450

65

Т-150КМ

СМД-62М

1800

0,15

1,50

118

253

480

66

Т-150КМ

СМД-62М

1900

0,16

1,55

120

252

510

67

Т-150КМ

СМД-62М

2000

0,17

1,60

122

248

540

68

Т-150КМ

СМД-62М

2100

0,18

1,65

128

245

570

29

69

Т-150КМ

СМД-62М

2200

0,19

1,70

130

240

600

70

К-701

ЯМЗ-240НБ

1700

0,15

1,55

258

236

630

71

К-701

ЯМЗ-240НБ

1800

0,16

1,60

260

235

680

72

К-701

ЯМЗ-240НБ

1900

0,17

1,70

263

234

690

73

К-701

ЯМЗ-240НБ

2000

0,18

1,75

265

232

720

74

К-701

ЯМЗ-240НБ

2100

0,19

1,80

270

230

30

75

К-701М

ЯМЗ-8403

1800

0,14

1,50

295

225

60

76

К-701М

ЯМЗ-8403

1900

0,15

1,60

300

224

90

77

К-701М

ЯМЗ-8403

2000

0,16

1,70

302

223

120

78

К-701М

ЯМЗ-8403

2100

0,17

1,75

303

222

150

79

К-701М

ЯМЗ-8403

2200

0,18

1,80

305

220

180

80

Т-130

Д-130

1070

0,14

1,60

90

244

210

81

Т-130

Д-130

1100

0,14

1,65

92

243

240

82

Т-130

Д-130

1150

0,15

1,70

95

242

270

83

Т-130

Д-130

1200

0,15

1,75

97

241

300

84

Т-130

Д-130

1250

0,16

1,50

100

240

330

85

Т-160.01

Д-160

1100

0,14

1,50

105

228

360

86

Т-160.01

Д-160

1150

0,15

1,60

110

227

390

87

Т-160.01

Д-160

1200

0,15

1,70

115

226

420

88

Т-160.01

Д-160

1250

0,16

1,80

117

224

450

89

Т-160.01

Д-160

1300

0,17

1,90

119

225

480

90

Т-4М

А-11Т

1800

0,14

1,50

160

227

510

91

Т-4М

А-11Т

1900

0,15

1,50

165

226

540

92

Т-4М

А-11Т

2000

0,16

1,60

167

223

570

93

Т-4М

А-11Т

2100

0,17

1,65

169

224

600

94

Т-4М

А-11Т

2200

0,18

1,70

170

225

630

95

Т-250(АТЗ)

А-11ТА

1800

0,15

1,50

176

225

660

96

Т-250(АТЗ)

А-11ТА

1900

0,16

1,60

179

217

690

97

Т-250(АТЗ)

А-11ТА

2000

0,17

1,70

179

218

30

98

Т-250(АТЗ)

А-11ТА

2100

0,18

1,75

180

220

60

99

Т-250(АТЗ)

А-11ТА

2000

0,19

1,80

182

221

90

- номер задания, соответствующий двум последним цифрам номера

 

 

зачетной книжки;

Ne

-

эффективная мощность двигателя, кВт;

nдв

-

номинальная частота вращения коленвала, об/мин;

ge

-

удельный эффективный расход топлива, г/кВт·ч;

α- коэффициент избытка воздуха;

φ- угол поворота кривошипа коленчатого вала двигателя, ° п.к.в.;

рк

- давление наддува, МПа (прочерк означает отсутствие наддува).

30

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]