- •Введение
- •Определение основных параметров двигателя
- •Основные параметры современных автотракторных двигателей
- •1.1. Выбор отношения радиуса кривошипа к длине шатуна .
- •1.2. Выбор размеров и числа цилиндров
- •1.3. Выбор коэффициента избытка воздуха и степени сжатия
- •2.2. Параметры окружающей среды и остаточных газов
- •2.3. Определение параметров рабочего цикла
- •2.3.1. Процесс впуска
- •2.3.2. Процесс сжатия
- •1.4. Обоснование необходимости наддува дизельного двигателя и определение его давления
- •2. Определение параметров рабочего цикла карбюраторного двигателя
- •2.1. Параметры рабочего тела
- •2.3.3. Процесс сгорания
- •2.3.4. Процесс расширения
- •2.4. Определение основных размеров двигателя, показателей топливной экономичности и кпд
- •2.5. Построение и анализ индикаторной диаграммы
- •2.6. Анализ результатов теплового расчета
- •Результаты теплового расчета
- •3. Построение теоретических характеристик двигателя
- •3.1.Теоретическая скоростная характеристика двигателя с искровым зажиганием
- •4. Динамический расчёт двигателя
- •4.1. Определение сил, действующих на поршень и поршневой палец
- •Результаты динамического расчёта
- •4.2. Определение сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала
- •4.3. Построение графика тангенциальной силы
- •Расчет суммарной тангенциальной силы
- •5. Техническая характеристика двигателя
- •Заключение
- •Литература
4.2. Определение сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала
На
шатунную шейку действуют две силы:
направленная по шатуну
,
как составляющая силы
,
приложенная к поршневому пальцу;
центробежная сила инерции
,
создаваемая редуцированной к кривошипу
частью массы шатуна.
Силу
найдем путем геометрического сложения
сил
и
.
Например: при
0.
![]()
Геометрическая
сумма
и
дает результирующую силу
,
действующую на шатунную шейку от одного
цилиндра.
Силы
и
рассчитываются по следующим формулам:
где
- угол отклонения оси шатена от оси
цилиндра при повороте коленчатого вала
на угол
;
;
с учетом правила знаков.
![]()
Силу
раскладываем на две составляющие: силу
,
направленную по радиусу кривошипа, и
тангенциальную силу
,
перпендикулярную радиусу кривошипа:
При
.
![]()
где
![]()
-
угол отклонения оси шатуна от оси
цилиндра при повороте коленчатого вала
на угол
.
Значение
и
принимаются по таблице.
Аналогично,
при
![]()
![]()
Сила
подсчитывается по формуле
при
![]()
По
результатам расчетов строится график
суммарной силы
нагружающей шатунную шейку.
Полученные значения искомых сил при разных углах поворота коленчатого вала заносятся в таблицу 4.1.
4.3. Построение графика тангенциальной силы
Строим
график тангенциальной силы
действующей на шатунную шейку коленчатого
вала от одного цилиндра за рабочий цикл.
Определяем среднюю ординату:
![]()
где
- суммарная площадь всех участков
диаграммы, расположенных над осью
абсцисс,
![]()
-
под осью абсцисс,
![]()
-
длина диаграммы в
![]()
![]()
Так
как у нас многоцилиндровый двигатель
то необходимо строить график суммарной
тангенциальной силы, приложенной к
коленчатому валу от всех цилиндров. Его
строят как для одноцилиндрового и на
общий график тонкими линиями наносятся
графики тангенциальных сил четырёх
цилиндров, смещенные по оси абсцисс на
(при порядке работы цилиндров
.
Ординаты графиков алгебраически
складываются и строится кривая суммарной
тангенциальной силы левого и правого
цилиндров
действующих на одну шейку коленчатого
вала.
Аналогично строится график суммарной силы для многоцилиндровых V-образных двигателей, при этом суммирование тангенциальных сил от восьми цилиндров осуществляется в интервале углов поворота 0…90о (наносится на график со сдвигом по фазе на 90о). В интервале углов 90…180о и т.д. на графике повторяется кривая только суммарной силы.
Строим
график тангенциальной силы
,
действующей на шатунную
шейку коленчатого вала от одного цилиндра за рабочий цикл.
Таблица 4.3
Расчет суммарной тангенциальной силы
|
Угол поворота коленвала
|
Значения тангенциальных сил для соответствующих цилиндров, Н |
|
|||
|
T1 |
T2 |
T3 |
T4 |
|
|
|
0 |
0 |
-2 |
6.1 |
0 |
3.9 |
|
30 |
-3.6 |
0.5 |
5.2 |
-2 |
15.6 |
|
60 |
-2.4 |
0.5 |
2.7 |
-3 |
7 |
|
90 |
1.2 |
0 |
0 |
-2 |
3.9 |
|
120 |
2.8 |
12.5 |
-2 |
0.5 |
15.6 |
|
150 |
1.8 |
6.9 |
-3 |
0.5 |
7 |
|
180 |
0 |
6.1 |
-1.4 |
0 |
3.9 |
|
210 |
-2 |
5.2 |
2.2 |
12.5 |
15.6 |
|
240 |
-3 |
2.7 |
3.5 |
6.9 |
7 |
|
270 |
-2 |
0 |
0 |
6.1 |
3.9 |
|
300 |
0.5 |
-2 |
-3.6 |
5.2 |
15.6 |
|
330 |
0.5 |
-3 |
-2.4 |
2.7 |
7 |
|
360 |
0 |
-1.4 |
1.2 |
0 |
3.9 |
|
390 |
12.5 |
2.2 |
2.8 |
-2 |
15.6 |
|
420 |
6.9 |
3.5 |
1.8 |
-3 |
7 |
|
450 |
6.1 |
0 |
0 |
-1.4 |
3.9 |
|
480 |
5.2 |
-3.6 |
-2 |
2.2 |
15.6 |
|
510 |
2.7 |
-2.4 |
-3 |
3.5 |
7 |
|
540 |
0 |
1.2 |
-2 |
0 |
3.9 |
|
570 |
-2 |
2.8 |
0.5 |
-3.6 |
15.6 |
|
600 |
-2 |
1.8 |
0.5 |
-2.4 |
7 |
|
630 |
-1.4 |
0 |
0 |
1.2 |
3.9 |
|
660 |
2.2 |
-2 |
12.5 |
2.8 |
15.6 |
|
690 |
3.5 |
-3 |
6.9 |
1.8 |
7 |
|
720 |
0 |
-2 |
6.1 |
0 |
3.9 |
Определяем
среднюю ординату этой диаграммы
которая и определяет среднее значение
суммарной тангенциальной силы
![]()
![]()
![]()
где
- принятый масштаб по оси ординат,
![]()
![]()
-
высота диаграммы в
![]()
По
величине
проверяем правильность построения
графика суммарной тангенциальной силы
и выполнение всего динамического расчета
двигателя.
Построение верно
если:
где
Отклонение
Погрешность
не должна превышать ±
Избыточная работа,
совершаемая двигателем, когда вращающий
момент больше значения момента
сопротивления:
![]()
- радиус кривошипа;
-
механический
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
- масштаб площади,
![]()
;
-
масштаб по оси абсцисс,
![]()
![]()
Принимаем
степень неравномерности вращения
коленчатого вала
определяем требуемый момент инерции
маховика:


Принимаем форму маховика в виде диска и находим его массу:
![]()
где
- диаметр диска,
![]()
![]()
