4. Динамический расчёт
4.1. Сила давления газов
Избыточное давление газов на поршень определим по формуле
рг = рг – р0
Аналитически строим развернутую индикаторную диаграмму по углу кривошипа (рис.4.1). Расчет в таблице 4.1.
4.2. Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма
По табл.8.1. [1] с учетом диаметра цилиндра, отношения S/D, рядного расположения цилиндров и достаточно высокого значения pz устанавливаются:
- масса поршневой группы (для поршня из алюминиевого сплава принято m'п= 100 кг/м2)
mп=m'п*F п= 100*52,8*10-4 = 0,528 кг;
-масса шатуна (для стального кованого шатуна принято m'ш= 150кг/м2)
mш=m'ш*F п=150*52,8*10-4 = 0,792 кг;
-масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов (m'к= 140 кг/м2)
mк=m'к*F п=140*52,8*10-4 = 0,739 кг.
-масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца:
mш.п=0,275*mш=0,275*0,792=0,218 кг.
-масса шатуна, сосредоточенная на оси кривошипа:
mш.к=0,725*mш=0,725*0,792 = 0,574 кг.
-массы, совершающие возвратно-поступательное движение:
mj= mп+ mш.п= 0,528 + 0,218 = 0,746 кг.
-массы, совершающие вращательное движение:
mR= mк+ mш.к= 0,739 + 0,574 = 1,313 кг
4.3 Удельные и полные силы инерции
Удельные силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс:
pj=-j*mj/Fп=-j*0,746*10-6/52,8*10-4 =-j*0,000141 МПа.
Центробежная сила инерции вращающихся масс шатуна
KRш=-mш.к*R*ω2=- 0,574*0,035*6072*10-3=- 7,402 кН.
Центробежная сила инерции вращающихся масс кривошипа
KRк=-mк*R*ω2=- 0,739*0,035*6072*10-3= - 9,53 кН.
Центробежная сила инерции вращающихся масс
КR = KRш + KRк = -7,402 – 9,53 = - 16,93 кН
4.4 Удельные суммарные силы
Удельная сила, сосредоточенная на оси поршневого пальца:
р = Δрг + рj, МПа
Удельная нормальная сила рN = р*tgβ, МПа
Значения tg β определяют для λ=0,25 по табл.8.2. [1].
Удельная сила, действующая вдоль шатуна: ps=p*(1/cos β), МПа
Удельная сила, действующая по радиусу кривошипа:
pk=p*cos(φ+β)/cosβ, МПа
Удельная и полная тангенциальные силы:
pT = p*sin(φ+β)/cosβ, МПа Т = рТ*Fп= рТ*94,98*10-1, кН
Результаты расчетов заносим в таблицу 8. По результатам расчета строим диаграммы (Рис.4 )
Динамический расчет сил Таблица 8
, град |
0 |
30 |
60 |
90 |
120 |
150 |
180 |
210 |
240 |
270 |
300 |
330 |
360 |
380 |
390 |
420 |
450 |
480 |
510 |
540 |
570 |
600 |
630 |
660 |
690 |
720 |
рг, МПа |
0,086 |
0,086 |
0,086 |
0,086 |
0,086 |
0,086 |
0,086 |
0,1 |
0,12 |
0,19 |
0,36 |
0,95 |
6 |
6,82 |
4,22 |
1,73 |
0,94 |
0,65 |
0,54 |
0,5 |
0,22 |
0,106 |
0,106 |
0,106 |
0,106 |
0,106 |
рг, МПа |
-0,014 |
-0,014 |
-0,014 |
-0,014 |
-0,014 |
-0,014 |
-0,014 |
0 |
0,02 |
0,09 |
0,26 |
0,85 |
5,9 |
6,72 |
4,12 |
1,63 |
0,84 |
0,55 |
0,44 |
0,4 |
0,12 |
0,006 |
0,006 |
0,006 |
0,006 |
0,006 |
jп , м/с2 |
16120 |
12780 |
4836 |
-3224 |
-8060 |
-8500 |
-9672 |
-9556 |
-8060 |
-3224 |
4836 |
12780 |
16120 |
14588 |
12780 |
4836 |
-3224 |
-8060 |
-8500 |
-9672 |
-9556 |
-8060 |
-3224 |
4836 |
12780 |
16120 |
рj, МПа |
-2,27 |
-1,8 |
-0,68 |
0,45 |
1,14 |
1,35 |
1,36 |
1,35 |
1,14 |
0,45 |
-0,68 |
-1,8 |
-2,27 |
-2,06 |
-1,8 |
-0,68 |
0,45 |
1,14 |
1,35 |
1,36 |
1,35 |
1,14 |
0,45 |
-0,68 |
-1,8 |
-2,27 |
р, МПа |
-2,29 |
-1,82 |
-0,7 |
0,44 |
1,12 |
1,33 |
1,35 |
1,35 |
1,16 |
0,54 |
-0,42 |
-0,95 |
3,63 |
4,66 |
2,32 |
0,95 |
1,29 |
1,69 |
1,79 |
1,76 |
1,47 |
1,14 |
0,46 |
-0,68 |
-1,8 |
-2,27 |
tg |
0 |
0,13 |
0,22 |
0,26 |
0,22 |
0,13 |
0 |
-0,13 |
-0,22 |
-0,26 |
-0,22 |
-0,13 |
0 |
0,09 |
0,13 |
0,22 |
0,26 |
0,22 |
0,13 |
0 |
-0,13 |
-0,22 |
-0,26 |
-0,22 |
-0,13 |
0 |
(рад) |
0 |
0,125 |
0,217 |
0,251 |
0,217 |
0,125 |
0 |
-0,125 |
-0,217 |
-0,251 |
-0,217 |
-0,125 |
0 |
0,086 |
0,125 |
0,217 |
0,251 |
0,217 |
0,125 |
0 |
-0,125 |
-0,217 |
-0,251 |
-0,217 |
-0,125 |
0 |
рN, МПа |
0 |
-0,23 |
-0,15 |
0,11 |
0,25 |
0,17 |
0 |
-0,17 |
-0,25 |
-0,14 |
0,09 |
0,15 |
0 |
0,4 |
0,29 |
0,21 |
0,33 |
0,37 |
0,23 |
0 |
-0,18 |
-0,25 |
-0,12 |
0,15 |
0,23 |
0 |
рS, МПа |
-2,29 |
-1,83 |
-0,71 |
0,45 |
1,15 |
1,34 |
1,35 |
1,36 |
1,18 |
0,56 |
-0,43 |
-0,96 |
3,63 |
4,68 |
2,34 |
0,97 |
1,34 |
1,73 |
1,8 |
1,76 |
1,48 |
1,17 |
0,48 |
-0,69 |
-1,81 |
-2.27 |
рк, МПа |
-2,29 |
-1.46 |
-0,22 |
-0,11 |
-0,78 |
-1.24 |
-1,35 |
-1,25 |
-0,8 |
-0,14 |
-0,13 |
-0,75 |
3,63 |
4,24 |
1,86 |
0,29 |
-0,33 |
-1,16 |
-1,66 |
-1,76 |
-1,36 |
-0,79 |
-0,12 |
-0,21 |
-1,44 |
-2,27 |
рт, МПа |
0 |
-1,11 |
-0,68 |
0,44 |
0,85 |
0,52 |
0 |
-0,53 |
-0,87 |
-0,54 |
0,41 |
0,61 |
0 |
1,97 |
1,41 |
0,93 |
1,29 |
1,28 |
0,7 |
0 |
-0,57 |
-0,86 |
-0,46 |
0,66 |
1,09 |
0 |
Т, кН |
0 |
-5,8 |
-3,6 |
2,3 |
4,5 |
2,8 |
0 |
-2,8 |
-4,6 |
-2,9 |
2,2 |
3,2 |
0 |
10,4 |
7,5 |
4,9 |
6,8 |
6,7 |
3,7 |
0 |
-3 |
-4,6 |
-2,4 |
3,5 |
5,8 |
0 |
Мкр.ц., Н*м |
0 |
-204 |
-126 |
81 |
157 |
96 |
0 |
-97 |
-162 |
-101 |
76 |
113 |
0 |
364 |
261 |
171 |
239 |
236 |
129 |
0 |
-106 |
-160 |
-85 |
122 |
202 |
0 |
