Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет

,,Харківський політехнічний інститут”

Кафедра двигунів внутрішнього згорання

Пояснювальна записка до курсового проекту

,,Динамічний розрахунок кривошипно-шатунного механізму двигуна”

по курсу ,,Конструкція і динаміка ДВЗ ”

Виконав: студент гр. ТМ-47а

Перетятько С.В.

Перевірив: Васильченко І.Д.

Харків 2010

ЗАВДАННЯ

Виконати динамічний розрахунок двигуна 3ДТ для мінітехніки, визначити сили й моменти, що діють у відсіку двигуна, а також навантаження, які діють на шатунні і корінні шийки і підшипники, крутні моменти, що передаються до корінних шийок.

На основі динамічного розрахунку визначити ступінь нерівномірності обертання колінчатого валу.

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка: 52 с., 12 рис., 8 табл., 4 джерела.

Ключові слова: КРИВОШИПНО-ШАТУННИЙ МЕХАНІЗМ, ДВИГУН, КОЛІНЧАСТИЙ ВАЛ, ВІДСІК ДВИГУНА, КОРІННА ШИЙКА, ШАТУННА ШИЙКА, ШАТУННИЙ ПІДШИПНИК, КОРІННИЙ ПІДШИПНИК, ГОДОГРАФ, НЕРІВНОМІРНІСТЬ ОБЕРТАННЯ.

В даній роботі виконаний динамічний розрахунок тракторного двигуна на базі 3ДТ, визначені сили та моменти діючі у відсіку двигуна, а також навантаження діючі на шатунну шийку та підшипник, обертові моменти на корінних шийках. На основі вихідних даних побудовані годографи навантажень.

На основі динамічного розрахунку визначено ступінь нерівномірності обертання колінчатого валу. Перевірено вал на міцність.

ЗМІСТ

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

ВСТУП

1. ПІДГОТОВКА ВИХІДНИХ ДАННИХ

1.1 Дані двигуна

1.2 Дані шатунно-поршневой группи

1.3 Дані колінчатого валу

1.4 Підготовка додаткових вихідних даних

1.5 Скругленння індикаторної діаграми

2. РОЗРАХУНОК СИЛ І ОБЕРТОВОГО МОМЕНТУ У ВІДСІЦІ ДВИГУНА

3. ВИЗНАЧЕННЯ КРУТНИХ МОМЕНТІВ, ЩО ПЕРЕДАЮТЬСЯ ДО КОРІННИХ ШІЙОК

4. РОЗРАХУНОК НАВАНТАЖЕНЬ НА ШАТУННІ ШІЙКИ ТА ПІДШИПНИКИ

5. РОЗРАХУНОК НАВАНТАЖЕНЬ НА КОРІННІ ШИЙКИ ТА ПІДШИПНИКИ

6. ОЦІНКА НЕРІВНОМІРНОСТІ ОБЕРТАННЯ КОЛІНЧАТОГО ВАЛУ

7. АНАЛІЗ ЗОВНІШНЬОЇ ЗРІНОВАЖЕНОСТІ

8. РОЗРАХУНОК КОЛІНЧАТОГО ВАЛУ НА МІЦНІСТЬ

ЗАКЛЮЧЕННЯ

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

ДВЗ - двигун внутрішнього згорання;

КШМ - кривошипно-шатунний механізм;

ПРЦД - порядок роботи циліндрів двигуна.

ВСТУП

Динамічний розрахунок кривошипно-шатунного механізму (КШМ) є одним з найважливіших етапів проектування нових та модернізації існуючих двигунів внутрішнього згорання (ДВЗ).

Умови роботи деталей КШМ характеризуються зусиллями, що виникають в них за різних режимів роботи двигуна. Величина і характер зміни механічних навантажень, що приходяться на ці деталі визначається на основі дослідження кривошипно-шатунного механізму. Динамічному розрахунку передує тепловий розрахунок, що забезпечує можливість вибору основних розмірів двигуна і знаходження тиску газів в циліндрі двигуна.

Аналіз усіх сил, діючих в КШМ, необхідний для розрахунку двигуна на міцність і визначення навантажень в підшипниках. Сили, діючі в КШМ поділяються на сили тиску газів, сили інерції рухомих мас в механізмі і сили тертя. У свою чергу сили інерції рухомих мас поділяються на сили інерції возвратно-поступово рухающихся мас і сили інерції обертаючихся мас. При цьому також проводиться аналіз врівноваженості двигуна.

1. ПІДГОТОВКА ВИХІДНИХ ДАННИХ

1.1 Дані двигуна

Результати розрахунку робочого процесу дизеля з наддувом

---------------------------------------ВИХІДНІ ДАННІ------------------------------

Частота обертання к.в.: 3500 об/хв

Діаметр циліндра: 0,088 м

Ход поршня: 0,082 м

Ступінь стиску: 19,0

Число циліндрів: 3

Довжина шатуна: 0,137 м

----------------------------------------РОЗМІРИ ЦИЛІНДРА---------------------

Робочий об'єм циліндра: 4,987E-4 м куб

Об'єм камери стиску: 2,771E-5 м куб

---------------------------------------ПАРАМЕТРИ ПОВІТРЯ---------------------

Теор. необхід. кіл-ть повітря: 0,497 кмоль пов/кг пал

Хімічний коеф. молекулярної зміни: 1,046

Коеф. надлишку повітря: 1,42

Сумарний коеф. надлишку повітря: 1,42

--------------------------------------ПАРАМЕТРИ НАДДУВА-------------------

Тиск газів на випуску: 0,11 МПа

Температура після нагнітача: 326К

Температура після повітроохолоджувача: 293 К

Ефективність повітроохолоджувача: 0

-----------------------------------ПАРАМЕТРИ НАПОВНЕННЯ----------------

Підігрів заряду при наповненні: 9,8 К

Коефіцієнт наповнення: 0,912

Потенціальний заряд циліндра: 2,006Е-5

Коеэф. залишкових газів: 0,057

Кількість свіжої суміші: 1,829E-5 кмоль/цикл

Кількість суміші вкінці наповнення: 1,940E-5 кмоль/цикл

Об'єм вкінці наповнення: 5,264E-4 м куб

Температура вкінці наповнення: 317 К

Тиск вкінці наповнення: 0,097 МПа

Коэффициент утечки продувочного повітря: 0

---------------------------------------ПАРАМЕТРИ СТИСКУ-------------------

Показник адіабати стиску: 1,369

Кількість робочого тіла вкінці стиску: 1,940E-5 кмоль/цикл

Об'єм вкінці стиску: 2,771E-5 м куб

Температура вкінці стиску: 938 К

Тиск вкінці стиску: 5,462 МПа

-------------------------------------ПАРАМЕТРИ СГОРАННЯ------------------

Ступінь підвищення тиску: 1,74

Повний коефіцієнт молекулярної зміни: 1,044

Кількість суміші вкінці згоряння: 2,025E-5 кмоль/цикл

Об'єм вкінці згоряння: 3,735E-5 м куб

Температура вкінці згоряння: 2107 К

Максимальний тиск циклу: 9,5 МПа

Кут максимального тиску циклу: 15,9 гр

------------------------------------ПАРАМЕТРИ РОЗШИРЕННЯ----------------

Показник адіабати розширення: 1,216

Кількість робочого тіла вкінці розширення: 2,025E-5 кмоль/цикл

Об'єм вкінці розширення: 4,165E-4 м куб

Температура вкінці розширення: 1250 К

Тиск вкінці розширення: 0,5054 МПа

-----------------------------------ІНДИКАТОРНІ ПОКАЗНИКИ-----------------

Повна ступінь розширення: 14,094

Середній індикаторний тиск: 1,0299 МПа

Індикаторна робота: 513,6 Дж/цикл

Індикаторна потужність: 44,94 кВт

Індикаторний ККД: 0,468

Питома індикаторна витрата палива: 181,6 г/кВтч

Середній тиск насосних ходів: -0,0414 МПа

Робота насосних ходів: -20,7 Дж/цикл

Потужність насосних ходів: -1,81 кВт

Доля насосних ходів: -0,019

------------------------------------ЕФЕКТИВНІ ПОКАЗНИКИ-------------------

Середня швидкість поршня: 9,57 м/с

Середній тиск механічних втрат: 0,2089 МПа

Робота механічних втрат: 104,2Дж/цикл

Потужність механічних втрат: 9,12 кВт

Доля механічних втрат: 0,095

Середній ефективний тиск: 0,7791 МПа

Ефективна робота: 388,8 Дж/цикл

Ефективна потужність: 34,02 кВт

Ефективний ККД: 0,355

Питомі ефективні витрати палива: 240,1 г/кВтч

Механічний ККД: 0,757

Часові витрати палива: 8,17 кг/ч

Циклова подача: 2,592E-05 кг/цикл

Таблиця 1.2. Діаграмма стиску - горіння - розширення

alfa V p

180 5,264E-4 0,097

190 5,238E-4 0,098

200 5,158E-4 0,100

210 5,024E-4 0,104

220 4,835E-4 0,109

230 4,593E-4 0,117

240 4,297E-4 0,128

250 3,953E-4 0,144

260 3,566E-4 0,166

270 3,144E-4 0,197

280 2,700E-4 0,242

290 2,247E-4 0,311

300 1,804E-4 0,421

310 1,387E-4 0,603

320 1,015E-4 0,924

330 7,045E-5 1,523

340 4,711E-5 2,642

350 3,262E-5 4,368

360 2,771E-5 5,462

360 2,771E-5 9,500

376 3,735E-5 9,500

380 4,711E-5 7,164

390 7,044E-5 4,393

400 1,015E-4 2,819

410 1,387E-4 1,928

420 1,804E-4 1,401

430 2,247E-4 1,072

440 2,700E-4 0,858

450 3,144E-4 0,713

460 3,566E-4 0,612

470 3,953E-4 0,539

480 4,297E-4 0,487

490 4,593E-4 0,450

500 4,835E-4 0,422

510 5,024E-4 0,403

520 5,158E-4 0,390

530 5,238E-4 0,383

540 5,264E-4 0,381

Таблица 1.3. Діаграма насосних ходів

alfa p V M T

476 0,503 4,990E-4 2,024E-5 1246

480 0,483 4,297E-4 2,024E-5 1234

490 0,440 4,593E-4 2,012E-5 1207

500 0,401 4,835E-4 1,975E-5 1182

510 0,364 5,024E-4 1,902E-5 1155

520 0,325 5,158E-4 1,792E-5 1124

530 0,285 5,238E-4 1,649E-5 1091

540 0,247 5,264E-4 1,485E-5 1054

550 0,212 5,238E-4 1,315E-5 1016

560 0,178 5,158E-4 1,135E-5 975

570 0,151 5,024E-4 9,735E-6 936

580 0,132 4,835E-4 8,471E-6 906

590 0,121 4,593E-4 7,540E-6 887

600 0,117 4,297E-4 6,854E-6 879

610 0,116 3,953E-4 6,273E-6 878

620 0,117 3,566E-4 5,686E-6 879

630 0,118 3,144E-4 5,053E-6 881

640 0,119 2,700E-4 4,369E-6 883

650 0,120 2,247E-4 3,655E-6 885

660 0,120 1,804E-4 2,950E-6 886

670 0,122 1,387E-4 2,287E-6 889

680 0,124 1,015E-4 1,696E-6 893

690 0,127 7,045E-5 1,201E-6 898

700 0,132 4,711E-5 8,252E-7 906

710 0,136 3,262E-5 5,833E-7 912

720 0,116 2,771E-5 4,410E-7 878

010 0,092 3,272E-5 4,572E-7 789

020 0,078 4,711E-5 7,803E-7 563

030 0,074 7,044E-5 1,443E-6 435

040 0,075 1,015E-4 2,423E-6 379

050 0,078 1,387E-4 3,674E-6 352

060 0,080 1,804E-4 5,123E-6 337

070 0,081 2,247E-4 6,686E-6 329

080 0,082 2,704E-4 8,299E-6 323

090 0,083 3,148E-4 9,880E-6 319

100 0,084 3,570E-4 1,142E-5 316

110 0,085 3,957E-4 1,292E-5 315

120 0,087 4,301E-4 1,434E-5 314

130 0,089 4,595E-4 1,566E-5 314

140 0,091 4,837E-4 1,684E-5 314

150 0,093 5,025E-4 1,783E-5 315

160 0,094 5,159E-4 1,859E-5 315

170 0,096 5,238E-4 1,910E-5 316

180 0,097 5,264E-4 1,940E-5 317

190 0,098 5,237E-4 1,948E-5 318

200 0,100 5,157E-4 1,940E-5 319

210 0,103 5,022E-4 1,934E-5 322

212 0,104 4,990E-4 1,933E-5 322

1.2 Дані шатунно-поршневої групи

Маса поршня mп, кг: 1,165

Маса шатуна mL, кг: 1,04

Длина шатуна L, мм: 137

Відстань між віссю шатунного підшипника до центра

маси шатуна LB, мм: 80

1.3 Данні колінчатого валу

Матеріал колінчатого вала: Чавун спеціальний

Діаметр шатунної шийки d, мм: 51

Діаметр отвору в шатунній шийці d1, мм: 0

Довжина шатунної шийки с, мм: 35

Діаметр корінної шийки D, мм: 51

Діаметр отвору у корінній шийці D1 , мм: 0

Довжина корінних шийок а, мм: а0,1=32; а1,2= а2,3=32

Ширина щоки h, мм: 80

Висота щоки H, мм: 114

Товщина щоки b, мм: 18

Масовий момент інерції маховика ?м, кг*м2: 2,4

1.4 Підготовка додаткових вихідних даних

Площа поршня Fп, м2,

де Dц - діаметр циліндра двигуна.

Радіус кривошипа R, м,

де S - хід поршня, м.

Конструктивний параметр КШМ

Кутова швидкість обертання колінчатого валу щ, рад/с

Прямолінійно рухома маса в циліндрі двигуна ma, кг

Обертова маса шатуна mBL, кг

Маса шатунної шійки зведена до її осі mш, кг

де Е - зміщення осі отвору в шатунній шійці відносно шатунної шійки;

с - густина матеріалу колінчатого валу.

Маса щоки, зведена до осі шатунної шійки mщ, кг

де Хщ - відстань між віссю обертання кривошипу до центру маси щоки.

Приведена маса кривошипа mk, кг

Обертова маса у відсіці двигуна mВ, кг

Сила інерції обертової маси Рив, кн.

Сила інерції обертової частини шатуна РивL, кН

1.5 Скруглення індикаторної діаграми

Тиск при = 360?, МПа:



де рс - тиск в циліндрі вкінці такту стиснення;

рz-максимальний тиск циклу.

Рисунок 1.1 - Індикаторна діаграма

2. РОЗРАХУНОК СИЛ І ОБЕРТОВОГО МОМЕНТУ У ВІДСІЦІ

ДВИГУНА

Рисунок 2.1 - Схема сил у відсіці двигуна

Для розрахунку обертового моменту використовуються наступні залежності.

Сила тиску газів, кН:

де рг - тиск газів у циліндрі, Мпа.

Прискорення поршня, м/с2:

Сила інерції прямолінійно рухомої маси, кН,

.

Сумарна сила в точці А, кН,

.

Кут між віссю шатуна та віссю циліндра , градуси,

Нормальна сила, що передається поршнем на стінки циліндра, кН,

Сила, що передається по шатуну на кривошип, кН,

.

Радіальна складова сили QA на кривошипі, кН,

Повна радіальна сила у відсіці двигуна, кН,

Тангенціальна складова сили QA на кривошипі, кН,

.

Крутний момент на кривошипі, кН•м,

.

Результати розрахунку представлені у таблиці 2.1.

За результатами розрахунку построєні графіки:

1) Рг,Риа,РА = f(б) - рис 2.2;

2) NA, QA, ZA, ТА = f(б) - рис 2.3;

3) Z, = f(б) - рис 2.4.

Похибка розрахунку

де Мi - значення індикаторного обертового моменту, кН•м,

де Рi - середній індикаторний тиск, МПа;

РНП - тиск насосних втрат, МПа;

Vh - об'єм двигуна;

Z0 - число циліндрів у відсіці двигуна;

ф - тактність двигуна;

Мкср - середнє поточне значення обертового моменту, кН•м

де Мкі - поточне значення крутного моменту, кН•м.

Розбіжність між і складає =3,07%, що допустимо.

Таблица 2.1 - Розрахунок сил і обертового моменту у відсіці двигуна

б, град	рц, МПа	Рг, МПа	в, град	а, м/с2	Риа, кН	Ра, кН	Na, кН	Qa, кН	Za, кН	Z, кН	Та, кН	Мк, кН
0	0,116	0,097	0	7151,56	-10,410	-10,313	0	-10,313	-10,313	-22,367	0	0
10	0,092	-0,049	2,9861	6968,46	-10,143	-10,192	-0,532	-10,206	-9,945	-21,999	-2,293	-0,094
20	0,078	-0,134	5,8893	6433,69	-9,365	-9,499	-0,980	-9,549	-8,591	-20,645	-4,169	-0,171
30	0,074	-0,158	8,6269	5589,36	-8,136	-8,294	-1,258	-8,389	-6,554	-18,608	-5,237	-0,215
40	0,075	-0,152	11,1184	4500,75	-6,551	-6,703	-1,317	-6,832	-4,288	-16,342	-5,318	-0,218
50	0,078	-0,134	13,2861	3249,52	-4,730	-4,864	-1,148	-4,998	-2,247	-14,301	-4,464	-0,183
60	0,08	-0,122	15,0586	1925,42	-2,803	-2,924	-0,787	-3,028	-0,781	-12,835	-2,926	-0,120
70	0,081	-0,116	16,3741	617,27	-0,899	-1,014	-0,298	-1,057	-0,067	-12,121	-1,055	-0,043
80	0,082	-0,109	17,1841	-595,56	0,867	0,757	0,234	0,793	-0,099	-12,153	0,787	0,032
90	0,083	-0,103	17,4576	-1650,36	2,402	2,299	0,723	2,410	-0,723	-12,777	2,299	0,094
100	0,084	-0,097	17,1841	-2506,11	3,648	3,551	1,098	3,717	-1,698	-13,752	3,306	0,136
110	0,085	-0,091	16,3741	-3145,77	4,579	4,488	1,319	4,677	-2,774	-14,828	3,766	0,154
120	0,087	-0,079	15,0586	-3575,78	5,205	5,126	1,379	5,308	-3,757	-15,811	3,750	0,154
130	0,089	-0,067	13,2861	-3822,69	5,564	5,497	1,298	5,649	-4,528	-16,582	3,377	0,138
140	0,091	-0,055	11,1184	-3927,58	5,717	5,662	1,113	5,771	-5,053	-17,107	2,787	0,114
150	0,093	-0,043	8,6269	-3939,00	5,734	5,691	0,863	5,756	-5,360	-17,414	2,098	0,086
160	0,094	-0,036	5,8893	-3905,19	5,684	5,648	0,583	5,678	-5,507	-17,561	1,384	0,057
170	0,096	-0,024	2,9861	-3866,80	5,629	5,604	0,292	5,612	-5,570	-17,624	0,685	0,028
180	0,097	-0,018	0	-3850,84	5,605	5,587	0	5,587	-5,587	-17,641	0	0
190	0,098	-0,012	-2,9861	-3866,80	5,629	5,616	-0,293	5,624	-5,582	-17,636	-0,687	-0,028
200	0,1	0,000	-5,8893	-3905,19	5,684	5,684	-0,586	5,715	-5,542	-17,596	-1,393	-0,057
210	0,104	0,024	-8,6269	-3939,00	5,734	5,758	-0,874	5,824	-5,423	-17,477	-2,122	-0,087
220	0,109	0,055	-11,1184	-3927,58	5,717	5,772	-1,134	5,882	-5,150	-17,204	-2,841	-0,116
230	0,117	0,103	-13,2861	-3822,69	5,564	5,668	-1,338	5,824	-4,668	-16,722	-3,481	-0,143
240	0,128	0,170	-15,0586	-3575,78	5,205	5,375	-1,446	5,566	-3,940	-15,994	-3,932	-0,161
250	0,144	0,268	-16,3741	-3145,77	4,579	4,847	-1,424	5,051	-2,996	-15,050	-4,067	-0,167
260	0,166	0,401	-17,1841	-2506,11	3,648	4,049	-1,252	4,238	-1,936	-13,990	-3,770	-0,155
270	0,197	0,590	-17,4576	-1650,36	2,402	2,992	-0,941	3,136	-0,941	-12,995	-2,992	-0,123
280	0,242	0,863	-17,1841	-595,56	0,867	1,730	-0,535	1,811	-0,226	-12,280	-1,797	-0,074
290	0,311	1,283	-16,3741	617,27	-0,899	0,384	-0,113	0,401	0,025	-12,029	-0,400	-0,016
300	0,421	1,952	-15,0586	1925,42	-2,803	-0,851	0,229	-0,881	-0,227	-12,281	0,851	0,035
310	0,603	3,058	-13,2861	3249,52	-4,730	-1,672	0,395	-1,718	-0,772	-12,826	1,534	0,063
320	0,924	5,010	-11,1184	4500,75	-6,551	-1,541	0,303	-1,571	-0,986	-13,040	1,223	0,050
330	1,523	8,652	-8,6269	5589,36	-8,136	0,516	-0,078	0,522	0,408	-11,646	-0,326	-0,013
340	2,642	15,455	-5,8893	6433,69	-9,365	6,090	-0,628	6,123	5,508	-6,546	-2,673	-0,110
350	4,368	25,949	-2,9861	6968,46	-10,143	15,806	-0,825	15,828	15,423	3,369	-3,557	-0,146
360	7,481	44,876	0	7151,56	-10,410	34,467	0	34,467	34,467	22,413	0	0
370	9,5	57,152	2,9861	6968,46	-10,143	47,009	2,452	47,073	45,869	33,815	10,578	0,434
380	7,164	42,949	5,8893	6433,69	-9,365	33,584	3,464	33,762	30,374	18,320	14,742	0,604
390	4,393	26,101	8,6269	5589,36	-8,136	17,966	2,726	18,171	14,196	2,142	11,343	0,465
400	2,819	16,532	11,1184	4500,75	-6,551	9,980	1,961	10,171	6,385	-5,669	7,918	0,325
410	1,928	11,114	13,2861	3249,52	-4,730	6,384	1,508	6,560	2,949	-9,105	5,860	0,240
420	1,401	7,910	15,0586	1925,42	-2,803	5,107	1,374	5,289	1,364	-10,690	5,110	0,210
430	1,072	5,910	16,3741	617,27	-0,899	5,011	1,472	5,223	0,330	-11,724	5,213	0,214
440	0,858	4,609	17,1841	-595,56	0,867	5,476	1,693	5,731	-0,717	-12,771	5,686	0,233
450	0,713	3,727	17,4576	-1650,36	2,402	6,129	1,928	6,425	-1,928	-13,982	6,129	0,251
460	0,612	3,113	17,1841	-2506,11	3,648	6,761	2,091	7,077	-3,233	-15,287	6,295	0,258
470	0,539	2,669	16,3741	-3145,77	4,579	7,248	2,130	7,555	-4,480	-16,534	6,083	0,249
480	0,487	2,353	15,0586	-3575,78	5,205	7,558	2,033	7,827	-5,540	-17,594	5,529	0,227
490	0,45	2,128	13,2861	-3822,69	5,564	7,692	1,816	7,904	-6,336	-18,390	4,725	0,194
500	0,422	1,958	11,1184	-3927,58	5,717	7,675	1,508	7,822	-6,849	-18,903	3,778	0,155
510	0,403	1,842	8,6269	-3939,00	5,734	7,576	1,149	7,663	-7,136	-19,190	2,793	0,114
520	0,39	1,763	5,8893	-3905,19	5,684	7,448	0,768	7,487	-7,261	-19,315	1,825	0,075
530	0,383	1,721	2,9861	-3866,80	5,629	7,349	0,383	7,359	-7,304	-19,358	0,899	0,037
540	0,381	1,708	0	-3850,84	5,605	7,314	0	7,314	-7,314	-19,368	0	0
550	0,212	0,681	-2,9861	-3866,80	5,629	6,309	-0,329	6,318	-6,271	-18,325	-0,771	-0,032
560	0,178	0,474	-5,8893	-3905,19	5,684	6,159	-0,635	6,191	-6,004	-18,058	-1,509	-0,062
570	0,151	0,310	-8,6269	-3939,00	5,734	6,044	-0,917	6,113	-5,692	-17,746	-2,228	-0,091
580	0,132	0,195	-11,1184	-3927,58	5,717	5,912	-1,162	6,025	-5,275	-17,329	-2,910	-0,119
590	0,121	0,128	-13,2861	-3822,69	5,564	5,692	-1,344	5,849	-4,688	-16,742	-3,496	-0,143
600	0,117	0,103	-15,0586	-3575,78	5,205	5,308	-1,428	5,497	-3,891	-15,945	-3,883	-0,159
610	0,116	0,097	-16,3741	-3145,77	4,579	4,676	-1,374	4,874	-2,891	-14,945	-3,924	-0,161
620	0,117	0,103	-17,1841	-2506,11	3,648	3,751	-1,160	3,927	-1,794	-13,848	-3,493	-0,143
630	0,118	0,109	-17,4576	-1650,36	2,402	2,512	-0,790	2,633	-0,790	-12,844	-2,512	-0,103
640	0,119	0,116	-17,1841	-595,56	0,867	0,982	-0,304	1,028	-0,129	-12,183	-1,020	-0,042
650	0,12	0,122	-16,3741	617,27	-0,899	-0,777	0,228	-0,810	-0,051	-12,105	0,808	0,033
660	0,12	0,122	-15,0586	1925,42	-2,803	-2,681	0,721	-2,776	-0,716	-12,770	2,683	0,110
670	0,122	0,134	-13,2861	3249,52	-4,730	-4,596	1,085	-4,723	-2,123	-14,177	4,219	0,173
680	0,124	0,146	-11,1184	4500,75	-6,551	-6,405	1,259	-6,528	-4,098	-16,152	5,082	0,208
690	0,127	0,164	-8,6269	5589,36	-8,136	-7,972	1,209	-8,063	-6,299	-18,353	5,033	0,206
700	0,132	0,195	-5,8893	6433,69	-9,365	-9,170	0,946	-9,219	-8,294	-20,348	4,025	0,165
710	0,136	0,219	-2,9861	6968,46	-10,143	-9,924	0,518	-9,938	-9,684	-21,738	2,233	0,092
720	0,116	0,097	0	7151,56	-10,410	-10,313	0	-10,313	-10,313	-22,367	0	0



Рис. 2.2. - Залежність Рг, Ріа, Ра від кута повороту колінчатого валу



Рис. 2.3. - Залежність Nа, Qa, Za, Ta від кута повороту колінчатого валу



Рис. 2.4. - Залежність Z від кута повороту колінчатого валу

двигун вал шатунний підшипник

3. ВИЗНАЧЕННЯ КРУТНИХ МОМЕНТІВ, ЩО ПЕРЕДАЮТЬСЯ

ДО КОРІННИХ ШИЙОК

Крутний момент на носку колінчатого валу, кН•м,

де Neo - потужність, що відбирається з носка колінчатого валу або що подається до нього, кВт.

Якщо Neo невелике - менше 5% від індикаторної потужності, то М0,1 можна не враховувати.

Крутний момент на корінній шійці 1,2, кН•м,

де М1 - крутний момент, що виникає на 1му кривошипі, кН•м.

Крутний момент на корінній шійці 2,3, кН•м,

де М2 - крутний момент, що виникає на 2му кривошипі, кН•м.

Крутний момент на корінній шійці 4,к, кН•м,

де М3 - крутний момент, що виникає на 3му кривошипі, кН•м;

Мк - сумарний крутний момент на фланці колінчастого валу.

Визначаємо інтервал роботи суміжних циліндрів в градусах повороту колінчатого валу



де х - тактність двигуна;

z - число циліндрів двигуна.

Порядок роботи циліндрів двигуна:1-3-2.

Число циліндра у ПРЦД:1-2-3.

Визначаємо початкові значення кутів повороту кривошипів

де i - тактність двигуна;

Д - кут чергування роботи циліндрів;

z - число циліндрів;

n - число циліндра у порядку роботи циліндрів.

Результати розрахунку представлені у таблиці 3.1.

За результатами розрахунку построєні графіки Мк, Мкср, Мкі = f(a) - Рисунок 3.1.

Похибка розрахунку

де Мi - значення індикаторного крутного моменту, кН•м;

де Рi - середній індикаторний тиск, МПа;

РНП - тиск насосних втрат, МПа;

Vh - об'єм двигуна;

z - число циліндрів двигуна;

ф - тактність двигуна;

Мкср - середнє значення крутного моменту, кН•м;

де Мкі - поточне значення крутного моменту, кН•м.

Розбіжність між і складає =2,97%, що допускається.

Таблица 3.1 - Крутні моменти, що передаються через кривошипи

б1, град	М1=М1,2, кН*м	б2, град	М2, кН*м	М2.3, кН*м	б3, град	М3, кН*м	Мк, кН*м
0	0	240	-0,161	0	480	0,227	0,065
10	-0,094	250	-0,167	-0,261	490	0,194	-0,067
20	-0,171	260	-0,155	-0,326	500	0,155	-0,171
30	-0,215	270	-0,123	-0,337	510	0,114	-0,223
40	-0,218	280	-0,074	-0,292	520	0,075	-0,217
50	-0,183	290	-0,016	-0,199	530	0,037	-0,163
60	-0,120	300	0,035	-0,085	540	0,000	-0,085
70	-0,043	310	0,063	0,020	550	-0,032	-0,012
80	0,032	320	0,050	0,082	560	-0,062	0,021
90	0,094	330	-0,013	0,081	570	-0,091	-0,010
100	0,136	340	-0,110	0,026	580	-0,119	-0,093
110	0,154	350	-0,146	0,009	590	-0,143	-0,135
120	0,154	360	0,000	0,154	600	-0,159	-0,005
130	0,138	370	0,434	0,572	610	-0,161	0,411
140	0,114	380	0,604	0,719	620	-0,143	0,575
150	0,086	390	0,465	0,551	630	-0,103	0,448
160	0,057	400	0,325	0,381	640	-0,042	0,340
170	0,028	410	0,240	0,268	650	0,033	0,301
180	0	420	0,210	0	660	0,110	0,320
190	-0,028	430	0,214	0,186	670	0,173	0,359
200	-0,057	440	0,233	0,176	680	0,208	0,384
210	-0,087	450	0,251	0,164	690	0,206	0,371
220	-0,116	460	0,258	0,142	700	0,165	0,307
230	-0,143	470	0,249	0,107	710	0,092	0,198
240	-0,161	480	0,227	0,065	720	0,000	0,065
250	-0,167	490	0,194	0,027	10	-0,094	-0,067
260	-0,155	500	0,155	0,000	20	-0,171	-0,171
270	-0,123	510	0,114	-0,008	30	-0,215	-0,223
280	-0,074	520	0,075	0,001	40	-0,218	-0,217
290	-0,016	530	0,037	0,020	50	-0,183	-0,163
300	0,035	540	0,000	0,035	60	-0,120	-0,085
310	0,063	550	-0,032	0,031	70	-0,043	-0,012
320	0,050	560	-0,062	-0,012	80	0,032	0,021
330	-0,013	570	-0,091	-0,105	90	0,094	-0,010
340	-0,110	580	-0,119	-0,229	100	0,136	-0,093
350	-0,146	590	-0,143	-0,289	110	0,154	-0,135
360	0	600	-0,159	0	120	0,154	-0,005
370	0,434	610	-0,161	0,273	130	0,138	0,411
380	0,604	620	-0,143	0,461	140	0,114	0,575
390	0,465	630	-0,103	0,362	150	0,086	0,448
400	0,325	640	-0,042	0,283	160	0,057	0,340
410	0,240	650	0,033	0,273	170	0,028	0,301
420	0,210	660	0,110	0,320	180	0,000	0,320
430	0,214	670	0,173	0,387	190	-0,028	0,359
440	0,233	680	0,208	0,441	200	-0,057	0,384
450	0,251	690	0,206	0,458	210	-0,087	0,371
460	0,258	700	0,165	0,423	220	-0,116	0,307
470	0,249	710	0,092	0,341	230	-0,143	0,198
480	0,227	720	0,000	0,227	240	-0,161	0,065
490	0,194	10	-0,094	0,100	250	-0,167	-0,067
500	0,155	20	-0,171	-0,016	260	-0,155	-0,171
510	0,114	30	-0,215	-0,100	270	-0,123	-0,223
520	0,075	40	-0,218	-0,143	280	-0,074	-0,217
530	0,037	50	-0,183	-0,146	290	-0,016	-0,163
540	0	60	-0,120	0	300	0,035	-0,085
550	-0,032	70	-0,043	-0,075	310	0,063	-0,012
560	-0,062	80	0,032	-0,030	320	0,050	0,021
570	-0,091	90	0,094	0,003	330	-0,013	-0,010
580	-0,119	100	0,136	0,016	340	-0,110	-0,093
590	-0,143	110	0,154	0,011	350	-0,146	-0,135
600	-0,159	120	0,154	-0,005	360	0,000	-0,005
610	-0,161	130	0,138	-0,022	370	0,434	0,411
620	-0,143	140	0,114	-0,029	380	0,604	0,575
630	-0,103	150	0,086	-0,017	390	0,465	0,448
640	-0,042	160	0,057	0,015	400	0,325	0,340
650	0,033	170	0,028	0,061	410	0,240	0,301
660	0,110	180	0,000	0,110	420	0,210	0,320
670	0,173	190	-0,028	0,145	430	0,214	0,359
680	0,208	200	-0,057	0,151	440	0,233	0,384
690	0,206	210	-0,087	0,119	450	0,251	0,371
700	0,165	220	-0,116	0,049	460	0,258	0,307
710	0,092	230	-0,143	-0,051	470	0,249	0,198
720	0	240	-0,161	0	480	0,227	0,065

Рис. 3.1. - Залежність Мі, Мк, Мср від кута повороту колінчатого вал

4. РОЗРАХУНОК НАВАНТАЖЕНЬ НА ШАТУННІ ШИЙКИ ТА

ПІДШИПНИКИ

В однорядному двигуні шатунна шийка навантажена силою QA, яка в точці В (див. рис 2.1 ) замінюється силами ZA і ТА, а також силою інерції РивL обертаючої маси шатуна.

Радіальна складова навантаження на шийку, кН,

Тангенціальна складова навантаження, кН,

Повне навантаження на шатунну шийку, кН,

Шатунний підшипник навантажений реакціями шатунної шийки, кН

;

.

Розрахунок представлено у табл 4.1. Результати розрахунку представляють у обертаючійся системі координат Zш - Тш у вигляді годографу навантажень на шатунну шийку, рис 4.1, і в системі координат Rzш - Rтш у вигляді годографу навантажень на шатунний підшипник, рис 4.2.

Таблиця 4.1 - Розрахунок навантажень на шатунну шийку та підшипник

б, град	в, град	Zш, кН	Тш, кН	Кш, кН	Rzш, кН	Rтш, кН
0	0	-14,433	0	14,433	-14,433	0
10	2,9861	-14,065	-2,293	14,251	-14,221	0,926
20	5,8893	-12,711	-4,169	13,377	-13,256	1,799
30	8,6269	-10,674	-5,237	11,889	-11,608	2,572
40	11,1184	-8,409	-5,318	9,949	-9,418	3,208
50	13,2861	-6,367	-4,464	7,776	-6,850	3,681
60	15,0586	-4,901	-2,926	5,708	-4,091	3,981
70	16,3741	-4,187	-1,055	4,318	-1,317	4,112
80	17,1841	-4,220	0,787	4,292	1,308	4,088
90	17,4576	-4,843	2,299	5,361	3,646	3,931
100	17,1841	-5,818	3,306	6,692	5,599	3,665
110	16,3741	-6,894	3,766	7,856	7,121	3,318
120	15,0586	-7,878	3,750	8,725	8,225	2,911
130	13,2861	-8,648	3,377	9,284	8,952	2,463
140	11,1184	-9,173	2,787	9,587	9,378	1,990
150	8,6269	-9,481	2,098	9,710	9,593	1,502
160	5,8893	-9,627	1,384	9,726	9,674	1,005
170	2,9861	-9,690	0,685	9,714	9,701	0,503
180	0	-9,707	0	9,707	9,707	0
190	-2,9861	-9,702	-0,687	9,727	9,714	-0,503
200	-5,8893	-9,663	-1,393	9,762	9,711	-1,005
210	-8,6269	-9,544	-2,122	9,777	9,661	-1,502
220	-11,1184	-9,271	-2,841	9,696	9,490	-1,990
230	-13,2861	-8,789	-3,481	9,453	9,127	-2,463
240	-15,0586	-8,060	-3,932	8,968	8,483	-2,911
250	-16,3741	-7,116	-4,067	8,196	7,495	-3,318
260	-17,1841	-6,057	-3,770	7,134	6,121	-3,665
270	-17,4576	-5,061	-2,992	5,880	4,373	-3,931
280	-17,1841	-4,347	-1,797	4,704	2,326	-4,088
290	-16,3741	-4,095	-0,400	4,115	0,140	-4,112
300	-15,0586	-4,348	0,851	4,430	-1,944	-3,981
310	-13,2861	-4,893	1,534	5,128	-3,570	-3,681
320	-11,1184	-5,106	1,223	5,251	-4,157	-3,208
330	-8,6269	-3,713	-0,326	3,727	-2,697	-2,572
340	-5,8893	1,388	-2,673	3,012	2,416	-1,799
350	-2,9861	11,302	-3,557	11,849	11,813	-0,926
360	0	30,346	0	30,346	30,346	0
370	2,9861	41,748	10,578	43,068	43,058	0,926
380	5,8893	26,254	14,742	30,109	30,056	1,799
390	8,6269	10,075	11,343	15,172	14,952	2,572
400	11,1184	2,264	7,918	8,235	7,585	3,208
410	13,2861	-1,172	5,860	5,976	4,708	3,681
420	15,0586	-2,757	5,110	5,806	4,227	3,981
430	16,3741	-3,790	5,213	6,445	4,963	4,112
440	17,1841	-4,837	5,686	7,465	6,247	4,088
450	17,4576	-6,048	6,129	8,611	7,661	3,931
460	17,1841	-7,353	6,295	9,680	8,959	3,665
470	16,3741	-8,601	6,083	10,534	9,998	3,318
480	15,0586	-9,660	5,529	11,130	10,743	2,911
490	13,2861	-10,456	4,725	11,474	11,207	2,463
500	11,1184	-10,969	3,778	11,601	11,429	1,990
510	8,6269	-11,256	2,793	11,597	11,500	1,502
520	5,8893	-11,382	1,825	11,527	11,483	1,005
530	2,9861	-11,424	0,899	11,460	11,449	0,503
540	0	-11,434	0	11,434	11,434	0
550	-2,9861	-10,391	-0,771	10,420	10,408	-0,503
560	-5,8893	-10,125	-1,509	10,237	10,187	-1,005
570	-8,6269	-9,813	-2,228	10,063	9,950	-1,502
580	-11,1184	-9,396	-2,910	9,836	9,633	-1,990
590	-13,2861	-8,809	-3,496	9,477	9,152	-2,463
600	-15,0586	-8,011	-3,883	8,903	8,414	-2,911
610	-16,3741	-7,011	-3,924	8,035	7,318	-3,318
620	-17,1841	-5,914	-3,493	6,869	5,809	-3,665
630	-17,4576	-4,910	-2,512	5,515	3,869	-3,931
640	-17,1841	-4,249	-1,020	4,370	1,544	-4,088
650	-16,3741	-4,172	0,808	4,249	-1,070	-4,112
660	-15,0586	-4,836	2,683	5,530	-3,839	-3,981
670	-13,2861	-6,243	4,219	7,535	-6,575	-3,681
680	-11,1184	-8,218	5,082	9,662	-9,114	-3,208
690	-8,6269	-10,419	5,033	11,571	-11,282	-2,572
700	-5,8893	-12,414	4,025	13,050	-12,926	-1,799
710	-2,9861	-13,804	2,233	13,984	-13,953	-0,926
720	0	-14,433	0	14,433	-14,433	0



Рис. 4.1. - Годограф навантажень на шатунну шийку



Рис. 4.2. - Годограф навантажень на шатунний підшипник

5. РОЗРАХУНОК НАВАНТАЖЕНЬ НА КОРІННІ ШИЙКИ ТА

ПІДШИПНИКИ

При розрахунку навантажень на корінну опору 1, 2 колінчатого валу використовують модель розрізної балки, що дозволяє вважати систему статично визначеною і враховувати тільки ті сили, що діють на суміжних з опорою кривошипах 1 і 2. При цьому доцільно розглядати окремо навантаження на опори від змінних сил Z1, T1, Z2, T2.

Розглядаючи моменти сил Z1, T1 відносно точки А і сил Z2, T2, відносно точки А1, знаходимо змінні навантаження на опору за формулами:

де д12 - кут між 1-м та 2-м кривошипом у напрямку обертання КВ.

Навантаження від сил інерції противаг, кН



де Рп1 - сила інерції противаг;

о - кут встановлення противаг, який відраховується від площини першого кривошипа;

Lпо -відстань від середини опори 0,1 до площини дії сили інерції противаг;

Розрахункові відстані, м

Кути встановлення противаг, град

Загальні навантаження на корінну шийку по осям Rx і Ry, кН,



Навантаження на корінний підшипник у нерухомій системі координат Х-У, кН,

Розрахунок представлено у табл.5.2. Результати розрахунку представлені у рухомій системі координат Rx-Ry у вигляді годографу навантажень на корінну шийку, рис. 5.2, і в нерухомій системі координат Х-У у вигляді годографу навантажень на корінний підшипник, рис. 5.3.

Таблиця 5.1 - Розрахунок навантажень на корінну шийку та підшипник

б1, град	T1, кН	Z1, кН	б2, град	T2, кН	Z2, кН	Rx, кН	Ry, кН	K, кН	X, кН	У, кН	XПН, кН	УПН, кН
0	0,000	-22,367	240	-3,932	-15,994	-6,042	-4,896	7,777	-6,042	-4,896	-5,533	-5,998
10	-2,293	-21,999	250	-4,067	-15,050	-6,036	-5,607	8,238	-6,918	-4,473	-5,527	-6,709
20	-4,169	-20,645	260	-3,770	-13,990	-5,750	-6,165	8,430	-7,512	-3,827	-5,241	-7,267
30	-5,237	-18,608	270	-2,992	-12,995	-5,313	-6,465	8,368	-7,834	-2,943	-4,804	-7,567
40	-5,318	-16,342	280	-1,797	-12,280	-4,872	-6,496	8,120	-7,908	-1,844	-4,363	-7,598
50	-4,464	-14,301	290	-0,400	-12,029	-4,516	-6,307	7,757	-7,734	-0,595	-4,007	-7,409
60	-2,926	-12,835	300	0,851	-12,281	-4,259	-5,957	7,323	-7,289	0,710	-3,750	-7,059
70	-1,055	-12,121	310	1,534	-12,826	-4,060	-5,423	6,775	-6,485	1,960	-3,551	-6,525
80	0,787	-12,153	320	1,223	-13,040	-3,886	-4,509	5,953	-5,115	3,044	-3,377	-5,611
90	2,299	-12,777	330	-0,326	-11,646	-3,876	-2,746	4,750	-2,746	3,876	-3,367	-3,848
100	3,306	-13,752	340	-2,673	-6,546	-4,629	0,584	4,666	1,379	4,457	-4,120	-0,518
110	3,766	-14,828	350	-3,557	3,369	-7,288	5,373	9,054	7,541	5,011	-6,779	4,271
120	3,750	-15,811	360	0,000	22,413	-14,144	12,790	19,069	18,149	5,854	-13,635	11,688
130	3,377	-16,582	370	10,578	33,815	-22,033	14,916	26,608	25,589	7,291	-21,524	13,814
140	2,787	-17,107	380	14,742	18,320	-20,208	6,796	21,320	19,849	7,784	-19,699	5,694
150	2,098	-17,414	390	11,343	2,142	-14,796	0,235	14,798	12,931	7,195	-14,287	-0,868
160	1,384	-17,561	400	7,918	-5,669	-11,401	-2,675	11,711	9,799	6,413	-10,892	-3,777
170	0,685	-17,624	410	5,860	-9,105	-9,667	-4,010	10,465	8,823	5,628	-9,158	-5,112
180	0,000	-17,641	420	5,110	-10,690	-8,948	-4,860	10,182	8,948	4,860	-8,439	-5,962
190	-0,687	-17,636	430	5,213	-11,724	-8,729	-5,684	10,417	9,584	4,082	-8,220	-6,786
200	-1,393	-17,596	440	5,686	-12,771	-8,652	-6,617	10,893	10,394	3,259	-8,143	-7,720
210	-2,122	-17,477	450	6,129	-13,982	-8,480	-7,626	11,405	11,157	2,365	-7,971	-8,729
220	-2,841	-17,204	460	6,295	-15,287	-8,085	-8,602	11,805	11,723	1,392	-7,576	-9,704
230	-3,481	-16,722	470	6,083	-16,534	-7,435	-9,416	11,997	11,992	0,357	-6,926	-10,518
240	-3,932	-15,994	480	5,529	-17,594	-6,557	-9,967	11,931	11,910	-0,695	-6,048	-11,069
250	-4,067	-15,050	490	4,725	-18,390	-5,529	-10,180	11,585	11,457	-1,714	-5,020	-11,282
260	-3,770	-13,990	500	3,778	-18,903	-4,451	-10,016	10,960	10,636	-2,644	-3,942	-11,118
270	-2,992	-12,995	510	2,793	-19,190	-3,445	-9,500	10,105	9,500	-3,445	-2,936	-10,602
280	-1,797	-12,280	520	1,825	-19,315	-2,630	-8,707	9,096	8,118	-4,103	-2,121	-9,809
290	-0,400	-12,029	530	0,899	-19,358	-2,088	-7,787	8,062	6,603	-4,625	-1,579	-8,889
300	0,851	-12,281	540	0,000	-19,368	-1,820	-6,933	7,168	5,094	-5,043	-1,311	-8,035
310	1,534	-12,826	550	-0,771	-18,325	-2,021	-5,938	6,272	3,250	-5,365	-1,512	-7,040
320	1,223	-13,040	560	-1,509	-18,058	-1,873	-5,793	6,088	2,288	-5,642	-1,364	-6,895
330	-0,326	-11,646	570	-2,228	-17,746	-0,935	-6,256	6,326	2,319	-5,886	-0,426	-7,359
340	-2,673	-6,546	580	-2,910	-17,329	1,832	-7,087	7,320	4,145	-6,033	2,341	-8,189
350	-3,557	3,369	590	-3,496	-16,742	6,944	-7,128	9,951	8,076	-5,814	7,453	-8,230
360	0,000	22,413	600	-3,883	-15,945	16,523	-4,887	17,230	16,523	-4,887	17,032	-5,989
370	10,578	33,815	610	-3,924	-14,945	22,043	0,899	22,061	21,864	-2,942	22,552	-0,203
380	14,742	18,320	620	-3,493	-13,848	13,758	3,371	14,164	14,081	-1,538	14,267	2,269
390	11,343	2,142	630	-2,512	-12,844	4,911	1,847	5,247	5,176	-0,856	5,420	0,745
400	7,918	-5,669	640	-1,020	-12,183	0,150	0,031	0,153	0,135	-0,073	0,659	-1,071
410	5,860	-9,105	650	0,808	-12,105	-2,403	-1,435	2,799	-2,644	0,918	-1,894	-2,537
420	5,110	-10,690	660	2,683	-12,770	-3,854	-2,577	4,636	-4,159	2,049	-3,345	-3,679
430	5,213	-11,724	670	4,219	-14,177	-4,692	-3,528	5,870	-4,920	3,202	-4,183	-4,630
440	5,686	-12,771	680	5,082	-16,152	-5,099	-4,370	6,715	-5,189	4,263	-4,590	-5,472
450	6,129	-13,982	690	5,033	-18,353	-5,134	-5,096	7,234	-5,096	5,134	-4,625	-6,198
460	6,295	-15,287	700	4,025	-20,348	-4,849	-5,630	7,430	-4,702	5,753	-4,340	-6,732
470	6,083	-16,534	710	2,233	-21,738	-4,344	-5,892	7,321	-4,051	6,098	-3,835	-6,994
480	5,529	-17,594	720	0,000	-22,367	-3,744	-5,883	6,974	-3,223	6,184	-3,235	-6,985
490	4,725	-18,390	10	-2,293	-21,999	-3,236	-5,549	6,424	-2,171	6,046	-2,727	-6,651
500	3,778	-18,903	20	-4,169	-20,645	-3,017	-4,962	5,807	-0,878	5,741	-2,508	-6,064
510	2,793	-19,190	30	-5,237	-18,608	-3,209	-4,300	5,365	0,629	5,328	-2,700	-5,402
520	1,825	-19,315	40	-5,318	-16,342	-3,809	-3,777	5,364	2,287	4,852	-3,300	-4,879
530	0,899	-19,358	50	-4,464	-14,301	-4,719	-3,568	5,916	4,028	4,333	-4,210	-4,670
540	0,000	-19,368	60	-2,926	-12,835	-5,766	-3,769	6,889	5,766	3,769	-5,257	-4,871
550	-0,771	-18,325	70	-1,055	-12,121	-6,237	-4,319	7,587	6,893	3,170	-5,728	-5,421
560	-1,509	-18,058	80	0,787	-12,153	-6,900	-5,170	8,622	8,252	2,498	-6,391	-6,272
570	-2,228	-17,746	90	2,299	-12,777	-7,246	-6,187	9,528	9,368	1,735	-6,737	-7,289
580	-2,910	-17,329	100	3,306	-13,752	-7,229	-7,211	10,211	10,173	0,877	-6,720	-8,313
590	-3,496	-16,742	110	3,766	-14,828	-6,863	-8,093	10,611	10,611	-0,055	-6,354	-9,196
600	-3,883	-15,945	120	3,750	-15,811	-6,205	-8,714	10,698	10,649	-1,017	-5,696	-9,816
610	-3,924	-14,945	130	3,377	-16,582	-5,343	-8,978	10,447	10,264	-1,950	-4,834	-10,080
620	-3,493	-13,848	140	2,787	-17,107	-4,399	-8,841	9,875	9,470	-2,797	-3,890	-9,943
630	-2,512	-12,844	150	2,098	-17,414	-3,514	-8,306	9,019	8,306	-3,514	-3,005	-9,408
640	-1,020	-12,183	160	1,384	-17,561	-2,831	-7,437	7,958	6,833	-4,079	-2,322	-8,539
650	0,808	-12,105	170	0,685	-17,624	-2,471	-6,366	6,828	5,137	-4,499	-1,962	-7,468
660	2,683	-12,770	180	0,000	-17,641	-2,502	-5,254	5,820	3,299	-4,794	-1,993	-6,356
670	4,219	-14,177	190	-0,687	-17,636	-2,913	-4,304	5,197	1,424	-4,998	-2,404	-5,406
680	5,082	-16,152	200	-1,393	-17,596	-3,611	-3,672	5,150	-0,406	-5,134	-3,102	-4,774
690	5,033	-18,353	210	-2,122	-17,477	-4,433	-3,461	5,624	-2,109	-5,214	-3,924	-4,563
700	4,025	-20,348	220	-2,841	-17,204	-5,195	-3,669	6,360	-3,627	-5,224	-4,686	-4,771
710	2,233	-21,738	230	-3,481	-16,722	-5,738	-4,201	7,112	-4,922	-5,134	-5,229	-5,303
720	0,000	-22,367	240	-3,932	-15,994	-6,042	-4,896	7,777	-6,042	-4,896	-5,533	-5,998

Рис. 5.2. - Годограф навантажень на корінну шийку 1,2



Рис.5.3. - Годограф навантажень на корінний підшипник 1,2

6. ОЦІНКА НЕРІВНОМІРНОСТІ ОБЕРТАННЯ КОЛІНЧАТОГО

ВАЛУ

Ступінь нерівномірності обертання

, що допускається;

де А - надлишкова робота сумарного обертового моменту двигуна, кН•м;

- момент інерції рухомих мас КШМ в одному відсіці, кг•м2;

- момент інерції маховика, кг•м2.

Надлишкову роботу визначаємо за графіком сумарного обертового моменту, рис. 3.1.,

;

де F = 687мм2 площа найбільшої фігури;

- масштаб по осі градусів ПКВ, рад/мм;

- масштаб по осі моментів, кН•м/мм.

Момент інерції рухомих мас КШМ у одному відсіці, кг/м2,

,

де R - радіус кривошипа;

zп - середня кількість противаг на одному кривошипі;

Dц - діаметр циліндра;

Z0 - кількість циліндрів у відсіці;

Lк - довжина кривошипа, м;

;

де a - довжина корінної шийки, м;

b - товщина щоки, м;

с - довжина шатунної шийки, м; d - діаметр шатунної шийки, м.

7. АНАЛІЗ ЗОВНІШНЬОЇ ЗРІВНОВАЖЕНОСТІ

Аналіз сил і моментів у відсіці показав, що існує 3 неврівноважених фактори у вигляді: сил інерції обертових мас, сил інерції поступово рухомих мас і реактивного моменту. Ці сили і моменти передаються на опори двигуна, і будучи змінними за величиною викликають вібрації його корпусу. В багатоциліндровому двигуні ці фактори сумуються, а крім того рознесені по довжині двигуна сили створюють моменти: від від сил інерції обертових мас і від сил інерції поступово рухомих мас.

Сума сил інерції прямолінійно рухомих мас першого порядку, Н,

де - фіктивний вектор;

Згідно з аналогією до , сума сил інерції обертових мас .

Сума сил інерції прямолінійно рухомих мас другого порядку, Н,

Сума моментів від сил інерції прямолінійно рухомих мас, Нм,

Тобто УМI є неврівноваженим фактором, має амплітуду , і має максимум при б = 3300 .

Аналогічно УМI знаходимо

Згідно з аналогією до УМI , сума моментів від сил інерції обертових мас

Сума моментів від сил інерції прямолінійно рухомих мас другого порядку, Нм,

Тобто УМII є неврівноваженим фактором, має амплітуду , і має максимум при б = 150 .

Для кількісної оцінки зрівноваження двигуна використовується наступні критерії:

Таким чином в двигуні сили інерції поступально-рухомих мас 1 та 2 порядку врівноважені. Неврівноваженими являються в двигуні моменти від сил інерції 1 та 2 порядку, обертові маси.

Момент від сил інерції поступально-рухомих мас 1 порядку донному двигуні врівноважується системою Ланчестера. Момент від сил інерції поступально-рухомих мас 2 порядку в даному двигуні не врівноважується.

Момент від сил інерції обертових мас врівноважується постановкою противаг на кривошипах. В кожному відсіці двигуна врівноважується сила інерції обертових мас, що призводить до врівноважування моменту від цих сил.

8. РОЗРАХУНОК КОЛІНЧАТОГО ВАЛУ НА МІЦНІСТЬ

Результати динамічного розрахунку кривошипно-шатунного механізму використовують для розрахунків на міцність, найважливішим з яких є розрахунок на міцність колінчатого валу.

Значення границь втомленості для спеціального чавуну:

;

.

8.1 Розрахунок корінної шийки в перерізі по змащувальному

отвору

Корінні шийки розраховуються тільки на кручення. Найбільш напруженою є шийка, для якої найбільша величина:

Значення моментів занесені до таблиці 8.1.

Таблиця 8.1. - Моменти, що діють на корінних шийках

№КШ	1,2	2,3	3,K
Mkmax	0,604	0,719	0,575
Mkmin	-0,218	-0,337	-0,223
ДMk	0,822	1,056	0,798

Амплітуда дотичних напружень, МПа,

де: - момент опору корінної шийки при крученні, м3,

;

де: ц =0,8 - урахування послаблюючої дії змащувальних отворів;

- відношення діаметру отвору у корінній шийці до діаметру корінної шийки.

Запас міцності шийки по дотичним напруженням

де: - відношення ефективного коефіцієнту концентрації напруг для валу з поперечним свердленням кф до масштабного коефіцієнту Еф;

лд=1,07 - коефіцієнт динамічності, що враховує додаткові напруження від крутильних коливань в залежності від кількості кривошипів.

8.2 Розрахунок шатунної шийки в перерізі по змащувальному

отвору

Напруження згину у розрахунковому перерізі знаходять по згинаючому моменту Ми?, що діє у продольній площині, що проходить через вісь отвору, кНм

.

 тоді МИи=МИZ

;

де: Миz - згинаючий момент по осі сили Zк, кНм,

Амплітуда нормальних напружень уа, МПа,

де: - момент опору шатунної шийки, м3,

;

де: - відношення діаметру отвору у шатунній шийці до діаметру шатунної шийки.

.

Запас міцності для нормальних напружень nу:



Розрахунку на скручування підлягає шатунна шийка, для якої найбільшою є різниця:

.

Розрахунок цих різниць занесено до таблиці 8.2.

Таблиця 8.2. - Розрахунок скручуючих моментів, що діють на шатунні шийки

		2шш					3шш
610	0,434	-3,924	-0,087	0,347	610	0,572	-3,924	-0,087	0,486
620	0,604	-3,493	-0,077	0,527	620	0,719	-3,493	-0,077	0,642
630	0,465	-2,512	-0,055	0,410	630	0,551	-2,512	-0,055	0,496
270	-0,215	-2,992	-0,066	-0,281	500	-0,326	3,778	0,083	-0,242
280	-0,218	-1,797	-0,040	-0,258	510	-0,337	2,793	0,062	-0,276
290	-0,183	-0,400	-0,009	-0,192	520	-0,292	1,825	0,040	-0,251
370	0,138	10,578	0,233	0,372	370	-0,022	10,578	0,233	0,211
380	0,114	14,742	0,325	0,439	380	-0,029	14,742	0,325	0,296
390	0,086	11,343	0,250	0,336	390	-0,017	11,343	0,250	0,233
30	0,114	-5,237	-0,116	-0,001	30	-0,008	-5,237	-0,116	-0,124
40	0,075	-5,318	-0,117	-0,042	40	0,001	-5,318	-0,117	-0,116
50	0,037	-4,464	-0,098	-0,062	50	0,020	-4,464	-0,098	-0,078
0,527	-0,281	0,808	0,642	-0,276	0,917

Найбільша амплітуда дотичних напруг, МПа,

;

де:

Запас міцності:

.

Сумарний запас міцності:

8.3 Розрахунок щок у перерізах по галтелям шатунних шийок

Для визначення амплітуд нормальних напружень ?а і дотичних фа у розрахунковій точці щоки використовують сили Zmax і Tmax, Zmin і Tmin.

При розрахунку передньої щоки:

При розрахунку задньої щоки:



де: Wик - момент опору щоки, м3,

; ;

- коефіцієнт, що вибирається в залежності від значення h/b,

q1 = 0,28 ; q2 = 0,28;

kф, kу - коефіцієнти концентрації напружень,

kф = 1,500 ; kу = 1,750;

Еф, Еу = масштабні коефіцієнти,

Еф, Еу = 0,63.

Запас міцності у розрахункових точках щок по нормальним напруженням:

.

Запас міцності по дотичним напруженням:

.

Повний запас міцності:

.

Результати розрахунку втомленої міцності елементів колінчатого валу представлені у таблиці 8.3.

Таблиця 8.3. - Запаси міцності елементів колінчатого валу

Найменування і номера елементів колінчатого валу	Запаси міцності
	nу	nф	n	[n]
Корінна шийка №12	-	5,549	5,549	2…5
Шатунна шийка №2	1,397	3,902	1,315	1,7…3
Щока № 21	0,878	4,336	0,860	1,2...2

ЗАКЛЮЧЕННЯ

В даному курсовому проекті був виконаний динамічний розрахунок двигуна 3ДТ.

1. Для досліджуваного двигуна були визначені вихідні дані для динамічного розрахунку.

2. Виконано розрахунок сил у відсіці двигуна. Контроль виконано по середньому значенню обертового момента. Розбіжність між значеннями індикаторного і середнього обертового моментів складає 3,07%, що є допустимим.

3. Розраховувалися обертові моменти, що діють на кривошипи і передаються до корінних шийок. Контроль виконано по середньому значенню обертового моменту. Розбіжність між значеннями індикаторного і середнього обертового моментів складає 2,97%, що є допустимим.

4. Виконано розрахунок навантажень на шатунну шийку і підшипник. За результатами розрахунку построєні годографи навантажень.

5. Виконано розрахунок навантажень на корінну шийку і підшипник. За результатами розрахунку построєні годографи навантажень.

6. Було проведено аналіз нерівномірності обертання колінчатого валу. Визначено, що нерівномірність обертання колінчатого валу складає , що менше допустимого значення .

7. Було проведено розрахунок колінчатого валу на міцність. Визначено, що даний колінчатий вал не відповідає усім нормам по запасу міцності по усім видам навантажень, але дана методика розрахунку не враховує перекриття щік, тобто при експлуатації колінчастий вал двигуна 3ДТ витримує розрахункові навантаження, отже матеріал валу підібраний вірно і розрахунок можна вважати правильним.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Методичні вказівки до виконання дипломних проектів і випускних кваліфікаційних робіт бакалаврів "Розрахунок робочого процесу чотиритактного дизеля за допомогою ЕОМ" по курсу "Теорія Двигунів внутрішнього згоряння" / Уклад. А.О. Прохоренко. - Харків: НТУ "ХПІ", 2002. - 20с.

2. Методичні вказівки до курсової роботи "Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя" по курсу "Динаміка ДВЗ" для студентів спеціальності "Двигуни внутрішнього згоряння" / Сост. Ф.И. Абрамчук, И.Д. Васильченко, П.П. Мищенко. - Харьков: ХПИ, 1988, - 62с.

3. Методичні вказівки по динамічному розрахунку кривошипно-шатунного механізму двигуна на ЕОМ для студентів спеціальності "Двигуни внутрішнього згоряння" / Сост. Я.И. Драбкин, - Харьков: ХПИ, 1977, - 61с.

4. Текстові документи у сфері навчального процесу. Загальні вимоги до виконання СТВУЗ-ХПІ-3.01.2003.

Размещено на Allbest.ru