ФГБ ОУ ВПО
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»
Институт транспортной техники и систем управления (ИТТСУ)
Кафедра "Локомотивы и локомотивное хозяйство"
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине
Локомотивные энергетические установки
на тему
«РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА И ВЫБОР
ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛОВОЗНОГО ДИЗЕЛЯ»
Выполнил:
студент группы ТПЛ – 412
Иванов А.Ю.
Принял:
профессор Балабин В.Н
Москва – 2015
Оглавление
4.РАСЧЕТ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ В КРИВОШИПНО-ШАТУННОМ МЕХАНИЗМЕ ДИЗЕЛЯ 2
5 ПРИБЛИЖЕННЫЙ РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ КШМ ДИЗЕЛЯ 13
5.1. Коленчатый вал 13
5.2. Поршни 16
5.3. Шатун. 18
6. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ВЕКТОРНОЙ ДИАГРАММЫ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ШАТУННУЮ ШЕЙКУ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ДИЗЕЛЯ 21
4.Расчет сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме дизеля
Определение сил и моментов, действующих в кривошипно-шатунном механизме (КШМ) двигателя, необходимо для расчета деталей на прочность, определения основных размеров подшипников, оценки уравновешенности, а также для сравнения его нагруженности с аналогичными серийно выпускаемыми двигателями.
Задаемся геометрическими размерами шатуна и радиуса кривошипно-шатунного механизма. Радиус кривошипа R определяется по величине хода поршня:
Длину шатуна L, определяем из соотношения:
Сила воздействия избыточного давления газа на поршень:
где:
–площадь
поршня, м2;
–давление
в цилиндре, Па;
–барометрическое
давление, Па;
Получаем функцию силы давления газа от давления в цилиндре:
Сила инерции поступательно движущихся масс поршня и шатуна, направленная вдоль оси цилиндра определяется по формуле:
где:
–масса
поступательно движущихся частей, кг;
–удельная
масса,
;
Рисунок 1 – Сил, действующие в КШМ рядного двигателя
–угловая
частота вращения коленчатого вала,
;
Имеем уравнение для силы инерции:
Суммарная сила действующая на палец вдоль оси цилиндра, рассчитывается по формуле:
Нормальная
составляющая от разложения силы
направленная
перпендикулярно к оси цилиндра,
определяется по формуле:
Так же рассчитываем силы:
где:
В результате расчёта получаем массив значений, который целесообразно представить в виде таблицы:
Таблица 1 – Значения сил, действующих в КШМ
|
ϕ |
β |
Pц изб, Н |
Рj, Н |
PΣ,H |
N,H |
K, Н |
Т, Н |
Z, Н |
Мкр, Нм |
Х, м |
Мопр, Нм |
|
0 |
0,00 |
6520,81 |
64088,49 |
70609,30 |
0,00 |
70609,30 |
0,00 |
-70609,30 |
0,00 |
0,94 |
0,00 |
|
10 |
1,99 |
6520,81 |
62645,31 |
69166,12 |
-2403,21 |
69207,85 |
-14377,27 |
-67698,02 |
-2242,85 |
0,93 |
-2242,58 |
|
20 |
3,92 |
6520,81 |
58410,76 |
64931,57 |
-4449,40 |
65083,84 |
-26388,98 |
-59493,93 |
-4116,68 |
0,92 |
-4114,66 |
|
30 |
5,73 |
6520,81 |
51663,24 |
58184,05 |
-5840,34 |
58476,43 |
-34149,91 |
-47468,69 |
-5327,39 |
0,91 |
-5321,72 |
|
40 |
7,37 |
6520,81 |
42844,31 |
49365,12 |
-6385,92 |
49776,45 |
-36623,19 |
-33711,09 |
-5713,22 |
0,89 |
-5702,99 |
|
50 |
8,79 |
7013,79 |
32524,23 |
39538,02 |
-6111,52 |
40007,57 |
-34216,29 |
-20732,86 |
-5337,74 |
0,87 |
-5323,87 |
|
60 |
9,94 |
8278,43 |
21353,33 |
29631,76 |
-5190,96 |
30083,00 |
-28257,33 |
-10320,38 |
-4408,14 |
0,85 |
-4393,11 |
|
70 |
10,78 |
10029,34 |
10002,10 |
20031,44 |
-3815,41 |
20391,57 |
-20128,34 |
-3265,85 |
-3140,02 |
0,82 |
-3127,03 |
|
80 |
11,30 |
12472,53 |
-903,90 |
11568,63 |
-2312,35 |
11797,46 |
-11794,41 |
268,35 |
-1839,93 |
0,79 |
-1831,29 |
|
90 |
11,48 |
15940,39 |
-10844,77 |
5095,62 |
-1034,71 |
5199,61 |
-5095,62 |
1034,71 |
-794,92 |
0,76 |
-790,93 |
|
100 |
11,30 |
20988,35 |
-19451,97 |
1536,38 |
-307,09 |
1566,77 |
-1459,71 |
569,22 |
-227,72 |
0,74 |
-226,57 |
|
110 |
10,78 |
28583,72 |
-26530,47 |
2053,25 |
-391,08 |
2090,16 |
-1795,67 |
1069,75 |
-280,12 |
0,71 |
-278,79 |
|
120 |
9,94 |
40490,38 |
-32053,71 |
8436,67 |
-1477,95 |
8565,15 |
-6567,40 |
5498,28 |
-1024,51 |
0,69 |
-1020,23 |
|
130 |
8,79 |
60078,59 |
-36134,54 |
23944,05 |
-3701,08 |
24228,40 |
-15963,20 |
18226,13 |
-2490,26 |
0,67 |
-2481,84 |
|
140 |
7,37 |
94020,90 |
-38980,03 |
55040,87 |
-7120,07 |
55499,48 |
-29925,30 |
46740,45 |
-4668,35 |
0,65 |
-4656,89 |
|
150 |
5,73 |
155350,06 |
-40840,50 |
114509,56 |
-11493,98 |
115084,98 |
-47300,70 |
104915,18 |
-7378,91 |
0,64 |
-7367,64 |
|
160 |
3,92 |
264665,30 |
-41961,68 |
222703,62 |
-15260,34 |
223225,85 |
-61829,10 |
214492,29 |
-9645,34 |
0,63 |
-9638,17 |
|
170 |
1,99 |
422783,13 |
-42546,08 |
380237,05 |
-13210,95 |
380466,48 |
-53017,22 |
376754,45 |
-8270,69 |
0,63 |
-8268,73 |
|
180 |
0,00 |
517405,96 |
-42725,66 |
474680,30 |
-0,70 |
474680,30 |
0,70 |
474680,30 |
0,11 |
0,62 |
-0,44 |
|
190 |
1,99 |
674202,70 |
-41901,62 |
632301,09 |
21970,49 |
632682,67 |
131434,64 |
618879,88 |
20503,80 |
0,63 |
13751,32 |
|
200 |
3,92 |
584232,81 |
-39458,30 |
544774,51 |
37331,15 |
546052,09 |
221403,66 |
499152,58 |
34538,97 |
0,63 |
23577,72 |
|
210 |
5,73 |
353065,12 |
-35479,65 |
317585,47 |
31878,69 |
319181,42 |
186400,49 |
259097,74 |
29078,48 |
0,64 |
20434,24 |
|
220 |
7,37 |
220662,11 |
-30098,26 |
190563,85 |
24651,73 |
192151,73 |
141376,40 |
130134,55 |
22054,72 |
0,65 |
16123,50 |
|
230 |
8,79 |
146001,70 |
-23486,69 |
122515,01 |
18937,64 |
123970,01 |
106024,83 |
64244,05 |
16539,87 |
0,67 |
12699,03 |
|
240 |
9,94 |
102215,39 |
-15848,69 |
86366,70 |
15129,99 |
87681,95 |
82360,75 |
30080,40 |
12848,28 |
0,69 |
10444,23 |
|
250 |
10,78 |
75233,82 |
-7412,43 |
67821,39 |
12918,04 |
69040,68 |
68149,48 |
11057,30 |
10631,32 |
0,71 |
9208,88 |
|
260 |
11,30 |
57822,50 |
1573,82 |
59396,32 |
11872,23 |
60571,22 |
60555,55 |
-1377,80 |
9446,67 |
0,74 |
8759,11 |
|
270 |
11,48 |
46138,03 |
10844,77 |
56982,80 |
11570,85 |
58145,72 |
56982,80 |
-11570,85 |
8889,32 |
0,76 |
8844,76 |
|
280 |
11,30 |
38045,57 |
20121,86 |
58167,43 |
11626,55 |
59318,01 |
55264,81 |
-21550,59 |
8621,31 |
0,79 |
9207,76 |
|
290 |
10,78 |
32305,54 |
29120,08 |
61425,62 |
11699,73 |
62529,92 |
53719,66 |
-32002,95 |
8380,27 |
0,82 |
9588,86 |
|
300 |
9,94 |
28168,92 |
37558,28 |
65727,20 |
11514,14 |
66728,11 |
51164,35 |
-42835,14 |
7981,64 |
0,85 |
9744,42 |
|
310 |
8,79 |
25167,56 |
45172,00 |
70339,56 |
10872,47 |
71174,89 |
46894,54 |
-53542,19 |
7315,55 |
0,87 |
9471,23 |
|
320 |
7,37 |
23994,18 |
51726,00 |
75720,18 |
9795,06 |
76351,09 |
41168,54 |
-64301,16 |
6422,29 |
0,89 |
8747,55 |
|
330 |
5,73 |
23994,18 |
57024,01 |
81018,19 |
8132,16 |
81425,30 |
33466,44 |
-74229,89 |
5220,76 |
0,91 |
7410,02 |
|
340 |
3,92 |
23994,18 |
60914,08 |
84908,27 |
5818,06 |
85107,36 |
23573,15 |
-81777,56 |
3677,41 |
0,92 |
5380,35 |
|
350 |
1,99 |
23994,18 |
63289,74 |
87283,92 |
3032,46 |
87336,58 |
12170,30 |
-86484,47 |
1898,57 |
0,93 |
2829,77 |
|
360 |
0,00 |
6520,81 |
64088,49 |
70609,30 |
0,00 |
70609,30 |
0,00 |
-70609,30 |
0,00 |
0,94 |
0,00 |
График 1 – Зависимость сил Pц,Pj, PΣ от угла поворота коленчатого вала.
График 2 - Зависимость сил N,K от угла поворота коленчатого вала.
График 3 - Зависимость сил T и Z от угла поворота коленчатого вала.
