2. Динамический расчет двигателя.
В целях уменьшения высоты двигателя без значительного увеличения инерционных и нормальных сил величина отношения радиуса кривошипа к длине шатуна принимается
λ = 0,27.
Для диаметра цилиндра D = 121,1 мм относительная масса поршневого комплекта Мп = 240 кг/м2, масса шатуна Мш = 300 кг/м2.
Для упрощения динамического расчета действительный кривошипно – шатунный механизм заменяется динамически эквивалентной системой сосредоточенных масс. При этом массу шатунной группы заменяют двумя массами, одна из которых сосредоточена на оси поршневого пальца
Мшп = 60 кг/м2,
а другая на оси кривошипа
Мшк = 240 кг/м2.
Система сосредоточенных масс, динамически эквивалентная кривошипно – шатунному механизму, состоит из массы
Мвп = Мшп + Мшк = 60 + 240 = 300 кг/м2,
совершающей возвратно – поступательное движение, и массы
Мвр = Мш - Мшп = 300 – 60 =240 кг/м2.
2.1. Методика динамического расчета
Рассмотрим методику выбора значений каждого дополнительного параметра для проведения динамического расчета.
1. Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна .
Значения =R/L для современных автомобильных двигателей принимаются в пределах =0,25-0,3 =1/4-1/3,3 .
С увеличением значений =R/L (более короткие шатуны ) происходит снижение инерционных сил, уменьшается высота двигателя и его масса, но увеличиваются нормальные боковые силы, действующие на зеркало цилиндра и увеличивающие износ деталей цилиндро-поршневой группы.
С повышением быстроходности двигателя стремятся принимать более короткие шатуны. Для дизелей выбирают более длинные шатуны.
При выборе m =S/D и =R/L в процессе курсового проектирования целесообразно ориентироваться на их значения у принятого прототипа.
2. Конструктивные массы подвижных частей к.ш.м.
А) поршневая группа: mпг = Mпг/Fn [кг/м2]
Конструктивная масса поршневой группы mпг выбирается в зависимости от типа двигателя(карбюраторный или дизель) , материала поршня(легкий алюминиевый сплав или чугун) и быстроходности мотора.
Карбюраторные двигатели высокой быстроходности с поршнями малых диаметров из легкого алюминиевого сплава имеют наименьшие значения mпг.
Б) Шатунная группа: mш = Mш/Fn [кг/м2] .
Конструктивная масса шатунной группы mш выбирается в зависимости от типа двигателя и его быстроходности с малым S/L наблюдаются наименьшие значения mш .
Распределение массы шатуна по осям верхней и нижней головок обычно составляет :
На ось верхней головки mшвг =(0,2-0,25) mш ,
На ось нижней головки mшнг =(0,75-0,8) mш .
С увеличением быстроходности целесообразно принимать меньшие значения массы шатуна, отнесенной к верхней головке.
В) Суммарная конструктивная масса подвижных частей клапанного механизма (mi)кл кг/м2.
Динамика клапанного механизма определяется профилем кулачка и рассматривается при расчете деталей газораспределительного механизма.
|
Элементы к.ш.м. |
Конструктивные массы кг/м2 |
|
Дизельные двигатели(D=65мм) |
|
|
Поршневая группа с поршнем из алюминиевого сплава mпг |
240 |
|
Шатун mш |
300 |
В расчете деталей газораспределительного механизма пользуются понятием суммарной конструктивной массы подвижных деталей клапанного механизма, отнесенной к единице площади горловины и приведенной к оси клапана (mi)к.
Суммарная масса подвижных деталей клапанного механизма учитывает массу клапана, 0,5 массы клапанной пружины с контрящими приспособлениями, момент инерции массы коромысла, массу штанги и массу толкателя.
Значения (mi) кл обычно колеблются в пределах :
Для верхних клапанов и нижнего распредвала (mi) =(230-300)кг/м2.
Для верхних клапанов и верхнего распредвала (mi) =(180-230) кг/м2.
Для нижних клапанов и нижнего распредвала (mi) =(220-250) кг/м2.
Для быстроходных двигателей со штангами сплошного сечения из легких сплавов или со штангами кольцевого сечения из стали целесообразно принимать меньшие значения (mi)кл из указанных пределов.
Результаты динамического расчета. Выводы.
Расчёт выполнен на программе, разработанной на кафедре «Автомобили и двигатели», результаты сведены в таблицу 6, в которой:
столбец 1- Такт;
столбец 2- Угол поворота коленчатого вала;
столбец 3- Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс:
;
столбец 4- Удельная сила сосредоточенная на оси поршневого пальца:
;
столбец 5- Значение удельной тангенциальной силы за цикл:
;
столбец 6- Индикаторный момент двигателя:
столбец 7- Сила действующая на шатунную шейку:
;
столбец 8- Суммарная сила действующая на шатунную шейку:
.
Таблица 1
Здесь должна быть таблица, как сделаешь вставишь. Это пример табл.
|
fi |
Pj ,МПа |
|
|
Мi*10 |
|
Zp |
|
1.0000 |
-2.5621 |
-2.5621 |
0 |
0 |
-2.5621 |
-4.2218 |
|
11.0000 |
-2.4965 |
-2.4965 |
-0.5618 |
-0.0230 |
-2.4360 |
-4.0957 |
|
21.0000 |
-2.3049 |
-2.3049 |
-1.0118 |
-0.0415 |
-2.0846 |
-3.7443 |
|
31.0000 |
-2.0024 |
-2.0024 |
-1.2643 |
-0.0519 |
-1.5823 |
-3.2419 |
|
41.0000 |
-1.6124 |
-1.6124 |
-1.2792 |
-0.0525 |
-1.0315 |
-2.6912 |
|
51.0000 |
-1.1642 |
-1.1642 |
-1.0685 |
-0.0438 |
-0.5377 |
-2.1974 |
|
61.0000 |
-0.6898 |
-0.6898 |
-0.6902 |
-0.0283 |
-0.1842 |
-1.8438 |
|
71.0000 |
-0.2211 |
-0.2211 |
-0.2300 |
-0.0094 |
-0.0146 |
-1.6742 |
|
81.0000 |
0.2134 |
0.2134 |
0.2216 |
0.0091 |
-0.0279 |
-1.6876 |
|
91.0000 |
0.5913 |
0.5913 |
0.5913 |
0.0243 |
-0.1859 |
-1.8456 |
|
101.0000 |
0.8978 |
0.8978 |
0.8360 |
0.0343 |
-0.4293 |
-2.0890 |
|
111.0000 |
1.1270 |
1.1270 |
0.9458 |
0.0388 |
-0.6966 |
-2.3563 |
|
121.0000 |
1.2811 |
1.2811 |
0.9371 |
0.0384 |
-0.9390 |
-2.5987 |
|
131.0000 |
1.3695 |
1.3695 |
0.8412 |
0.0345 |
-1.1280 |
-2.7877 |
|
141.0000 |
1.4071 |
1.4071 |
0.6926 |
0.0284 |
-1.2556 |
-2.9153 |
|
151.0000 |
1.4112 |
1.4112 |
0.5202 |
0.0213 |
-1.3292 |
-2.9888 |
|
161.0000 |
1.3991 |
1.3991 |
0.3429 |
0.0141 |
-1.3641 |
-3.0237 |
|
171.0000 |
1.3853 |
1.3853 |
0.1694 |
0.0070 |
-1.3768 |
-3.0365 |
|
181.0000 |
1.3796 |
1.3796 |
0.0000 |
0.0000 |
-1.3796 |
-3.0393 |
,МПа
,
оС
Таблица 1(продолжение)
|
fi |
Pj ,МПа |
|
|
Мi*10 |
|
Zp |
|
180.0000 |
1.3797 |
1.3797 |
0.0169 |
0.0007 |
-1.3796 |
-3.0393 |
|
190.0000 |
1.3843 |
1.3849 |
-0.1524 |
-0.0063 |
-1.3780 |
-3.0377 |
|
200.0000 |
1.3976 |
1.3999 |
-0.3259 |
-0.0134 |
-1.3684 |
-3.0281 |
|
210.0000 |
1.4104 |
1.4161 |
-0.5045 |
-0.0207 |
-1.3394 |
-2.9991 |
|
220.0000 |
1.4087 |
1.4194 |
-0.6812 |
-0.0279 |
-1.2748 |
-2.9345 |
|
230.0000 |
1.3753 |
1.3932 |
-0.8390 |
-0.0344 |
-1.1584 |
-2.8181 |
|
240.0000 |
1.2926 |
1.3207 |
-0.9510 |
-0.0390 |
-0.9814 |
-2.6411 |
|
250.0000 |
1.1457 |
1.1877 |
-0.9846 |
-0.0404 |
-0.7491 |
-2.4088 |
|
260.0000 |
0.9243 |
0.9855 |
-0.9095 |
-0.0373 |
-0.4862 |
-2.1458 |
|
270.0000 |
0.6253 |
0.7135 |
-0.7095 |
-0.0291 |
-0.2368 |
-1.8964 |
|
280.0000 |
0.2540 |
0.3805 |
-0.3943 |
-0.0162 |
-0.0571 |
-1.7167 |
|
290.0000 |
-0.1757 |
0.0065 |
-0.0067 |
-0.0003 |
0.0003 |
-1.6594 |
|
300.0000 |
-0.6422 |
-0.3767 |
0.3792 |
0.0156 |
-0.0930 |
-1.7527 |
|
310.0000 |
-1.1174 |
-0.7241 |
0.6720 |
0.0276 |
-0.3208 |
-1.9804 |
|
320.0000 |
-1.5697 |
-0.9756 |
0.7879 |
0.0323 |
-0.6078 |
-2.2675 |
|
330.0000 |
-1.9669 |
-1.0573 |
0.6863 |
0.0282 |
-0.8212 |
-2.4808 |
|
340.0000 |
-2.2793 |
-0.9034 |
0.4150 |
0.0170 |
-0.8084 |
-2.4681 |
|
350.0000 |
-2.4829 |
-0.4624 |
0.1142 |
0.0047 |
-0.4488 |
-2.1085 |
|
360.0000 |
-2.5615 |
0.6935 |
-0.0157 |
-0.0006 |
0.6933 |
-0.9664 |
,МПа
,
оС