- •1. Выбор исходных данных
- •2. Тепловой расчет
- •2.1 Топливо
- •2.2 Параметры рабочего тела
- •2.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы
- •2.4 Процесс впуска
- •2.5 Процесс сжатия
- •2.6 Процесс сгорания
- •2.8 Индикаторные параметры рабочего цикла
- •2.9 Эффективные показатели двигателя
- •2.10 Основные параметры цилиндра и двигателя
- •2.11 Построение индикаторной диаграммы
- •2.7 Процессы расширения и выпуска
- •2.12 Тепловой баланс
- •Составляющие теплового баланса в Дж/с и процентах представлены в табл. 2.3.
- •3. Расчет внешней скоростной характеристики
- •4. Кинематика и динамика двигателя
- •4.1 Кинематический расчёт кшм
- •4.1.1 Выбор отношения радиуса кривошипа к длине шатуна и длины шатуна
- •4.1.2 Перемещение поршня
- •Определяем угловую скорость вращения коленчатого вала:
- •4.1.3 Скорость поршня
- •4.1.4 Ускорение поршня
- •4.2. Динамический расчет двигателя
- •4.2.1 Силы давления газов
- •4.2.2 Приведение масс частей кшм
- •4.2.3 Удельные и полные силы инерции
- •4.2.4 Суммарные силы давления газов
- •4.2.5 Крутящие моменты
- •4.2.6 Силы, действующие на шатунную шейку коленчатого вала
- •4.2.7 Силы, действующие на колено вала
- •4.3 Уравновешивание двигателя
- •4.3.1 Уравновешивание четырехцилиндрового рядного двигателя
- •4.3.2 Равномерность крутящего момента и равномерность хода двигателя
- •5. Расчёт основных деталей двигателя
- •5.1 Расчёт цилиндропоршневой группы
- •5.1.1 Расчёт поршня
- •5.1.2 Расчет поршневого кольца
- •5.1.3 Расчет поршневого пальца
- •5.1.4 Расчет гильзы цилиндра
- •6. Расчет систем двигателя
- •6.1 Расчет элементов системы смазки
- •6.2 Расчет элементов системы охлаждения
4.2.5 Крутящие моменты
Крутящий момент одного цилиндра
Мкр.ц.= Т × R , H×м ; (114)
Мкр.ц.= Т × 0,043 ,H×м .
Значения Мкр.ц заносим в графу 11, табл 7.
Определяем период изменения крутящего момента чутырехтактного двигателя с равными интервалами между величинами:
θ = 720 / i , град ; (115)
θ = 720 / 4 = 180˚.
Суммирование значений крутящих моментов всех четырех цилиндров двигателя осуществляется табличным методом (табл.4.3.) через каждые 10˚ угла поворота коленчатого вала.
Таблица 4.3. Результаты расчета крутящего момента
По полученным в табл 8. данным Мкр строим график в масштабе
Мм=
и
Мφ=3º
в мм.
Определяем средний крутящий момент двигателя:
– по данным теплового расчета:
Мкр.ср.= Мi = Ме / ηм , Н×м ; (116)
Мкр.ср.= 220,81 / 0,879 = 251,2 Н×м.
– по площади, заключенной под кривой Мкр:
Мкр.ср= (F1-F2) ·Мм / АО, Н×м ; (117)
Мкр.ср = (904-40) · 16,878 / 60 = 243 Н×м.
– определяем ошибку:
Δ = (251,2-243) ·100 / 251,2 = 3,3 %.
Определяем максимальные и минимальные крутящие моменты:
Мкр.max = 636,1 Н×м ;
Мкр.min = -104,9 Н×м.
4.2.6 Силы, действующие на шатунную шейку коленчатого вала
Для проведения расчета результирующей силы, действующей на шатунную шейку рядного двигателя составляем табл. 8. Значения силы Т переносим из табл. 7, в табл. 9.
Суммарная сила, действующая по радиусу кривошипа:
Рк = К + КRш = (К - 5858), Н. (118)
Результирующая сила Rшш подсчитывается графическим сложением векторов сил Т и Рк при построении полярной диаграммы.
Масштаб сил на полярной диаграмме: Мр/ = Мр/2 = 392,5/2 = 196,25 Н в мм чертежа.
Значения Rшш для различных φ заносим в таблицу 9 и по ним же строим диаграмму Rш.ш в прямоугольных координатах.
По развернутой диаграмме Rш.ш определяем :
Rш.ш.ср= Мр/ · F / ОB, Н, (119)
где ОВ=240мм – длина развёрнутой диаграммы;
F = 10552 мм2 – площадь под кривой Rш.ш.
Rш.ш.ср = 196,25 . 10552 / 240 = 10552 Н;
Rш.ш.max = 16247 Н ; Rш.ш.min = 200 Н.
По полярной
диаграмме строим диаграмму износа
шейки. Сумму сил Rш.ш.i,
действующих по каждому лучу диаграммы
износа (от 1 до 12), определяем с помощью
таблицы 10. По диаграмме износа определяем
положение оси масляного отверстия
(
м=75º).
4.2.7 Силы, действующие на колено вала
Определяем суммарную силу, действующую на колено вала по радиусу кривошипа:
Kpk = Рk + KRk = Рk-8082 , Н ; (120)
Результаты заносим в табл.9.
Результирующую силу, действующую на колено вала Rk, определяем по диаграмме Rш.ш.. Векторы из полюса Ок до соответствующих точек на полярной диаграмме в масштабе Мр/ =196,25 Н в мм выражают силы Rk, значения которых для различных j° заносим в таблицу 9.
Таблица 9 Результаты расчета сил действующих на колено вала.
j° |
Силы, Н |
||||
Т |
РК |
Rш.ш |
КРК |
RK |
|
0 |
0 |
-16247 |
16247 |
-24329 |
24329 |
30 |
-5180 |
-12554 |
13581 |
-20636 |
21000 |
60 |
-3070 |
-6774 |
7437 |
-14856 |
14915 |
90 |
2147 |
-6452 |
6800 |
-14534 |
14719 |
120 |
3870 |
-9515 |
10272 |
-17597 |
18055 |
150 |
2289 |
-11446 |
11673 |
-19528 |
19625 |
180 |
0 |
-11838 |
11838 |
-19920 |
19920 |
210 |
-2289 |
-11446 |
11673 |
-19528 |
19527 |
240 |
-3935 |
-9576 |
10353 |
-17658 |
18055 |
270 |
-2626 |
-6585 |
7089 |
-14667 |
14719 |
300 |
1208 |
-6218 |
6334 |
-14300 |
14130 |
330 |
1248 |
-7472 |
7575 |
-15554 |
15602 |
360 |
0 |
882 |
882 |
-7200 |
7200 |
375 |
12888 |
31602 |
34129 |
23520 |
26886 |
390 |
13051 |
11014 |
17077 |
2932 |
13247 |
420 |
8608 |
-3289 |
9215 |
-11371 |
14130 |
450 |
7728 |
-7998 |
11122 |
-16080 |
17760 |
480 |
6869 |
-12348 |
14130 |
-20430 |
21588 |
510 |
3298 |
-13909 |
14295 |
-21991 |
22176 |
540 |
0 |
-13298 |
13298 |
-21380 |
21380 |
570 |
-2472 |
-11893 |
12147 |
-19975 |
20018 |
600 |
-4041 |
-9676 |
10486 |
-17758 |
18251 |
630 |
-2374 |
-6515 |
6934 |
-14597 |
14522 |
660 |
2846 |
-6707 |
7286 |
-14789 |
14326 |
690 |
5039 |
-12373 |
13360 |
-20455 |
21195 |
720 |
0 |
-16247 |
16247 |
-24329 |
24329 |
Таблица 10.- Значения Rш.шi , для лучей
Rш.шi |
Значения Rш.шi , кН , для лучей |
|||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
Rш.ш0 |
16,2 |
16,2 |
16,2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
16,2 |
16,2 |
Rш.ш30 |
13,6 |
13,6 |
13,6 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
– |
13,6 |
Rш.ш60 |
7,4 |
7,4 |
7,4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
– |
7,4 |
Rш.ш90 |
6,8 |
6,8 |
– |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
6,8 |
6,8 |
Rш.ш120 |
10,3 |
10,3 |
– |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
10,3 |
10,3 |
Rш.ш150 |
11,7 |
11,7 |
– |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
11,7 |
11,7 |
Rш.ш180 |
11,8 |
11,8 |
11,8 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
11,8 |
11,8 |
Rш.ш210 |
11,7 |
11,7 |
11,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
– |
11,7 |
Rш.ш240 |
10,4 |
10,4 |
10,4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
– |
10,4 |
Rш.ш270 |
7,1 |
7,1 |
7,1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
– |
7,1 |
Rш.ш300 |
6,3 |
6,3 |
– |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
6,3 |
6,3 |
Rш.ш330 |
7,6 |
7,6 |
– |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
7,6 |
7,6 |
Rш.ш360 |
– |
– |
– |
- |
- |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
- |
– |
– |
Rш.ш390 |
– |
- |
- |
- |
- |
- |
17,1 |
17,1 |
17,1 |
17,1 |
– |
– |
Rш.ш420 |
– |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
9,2 |
9,2 |
9,2 |
9,2 |
Rш.ш450 |
11,1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
11,1 |
11,1 |
11,1 |
Rш.ш480 |
14,1 |
14,1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
– |
14,1 |
14,1 |
Rш.ш510 |
14,3 |
14,3 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
14,3 |
14,3 |
Rш.ш540 |
13,3 |
13,3 |
13,3 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
13,3 |
13,3 |
Rш.ш570 |
12,1 |
12,1 |
12,1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
– |
12,1 |
Rш.ш600 |
10,5 |
10,5 |
10,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
– |
10,5 |
Rш.ш630 |
6,9 |
6,9 |
6,9 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
– |
6,9 |
Rш.ш660 |
7,3 |
7,3 |
– |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
7,3 |
7,3 |
Rш.ш690 |
13,4 |
13,4 |
13,4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
13,4 |
13,4 |
ΣRш.ш.i |
223,9 |
212,8 |
134,4 |
- |
- |
0,9 |
18 |
18 |
27,2 |
37,4 |
153,4 |
233,1 |
