Проект тракторного дизеля
Проект тракторного дизеля потужністю 120 кВт на базі двигуна СМД–19Т. Вибір основних конструктивних та режимних параметрів двигуна, його робочий процес та розрахунок основних деталей на міцність. Економічне обгрунтування необхідності проектування дизеля.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | дипломная работа |
Язык | английский |
Дата добавления | 21.03.2011 |
Размер файла | 8,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Количество свежей смеси: 1,047E-4 кмоль/цикл
Количество смеси в конце наполнения: 1,1128E-4 кмоль/цикл
Объем в конце наполнения: 1,689E-3 м куб
Температура в конце наполнения: 353 К
Давление в конце наполнения: 0,1958 МПа
Коэффициент утечки продувочного воздуха: 0
ПАРАМЕТРЫ СЖАТИЯ
Показатель адиабаты сжатия: 1,366
Количество рабочего тела в конце сжатия: 1,128E-4 кмоль/цикл
Объем в конце сжатия: 1,056E-4 м куб
Температура в конце сжатия: 975 К
Давление в конце сжатия: 8,6611 МПа
ПАРАМЕТРЫ СГОРАНИЯ
Степень повышения давления: 1,39
Полный коэффициент молекулярного изменения:1,032
Количество смеси в конце сгорания: 1,164E-4 кмоль/цикл
Объем в конце сгорания: 1,570E-4 м куб
Температура в конце сгорания: 1946К
Максимальное давление цикла: 12 МПа
Угол максимального давления цикла: 18,9 гр
ПАРАМЕТРЫ РАСШИРЕНИЯ
Показатель адиабаты расширения: 1,274
Количество рабочего тела в конце расширения: 1,164E-4 кмоль/цикл
Объем в конце расширения: 1,416E-3 м куб
Температура в конце расширения: 1066 К
Давление в конце расширения: 0,7287 МПа
ИНДИКАТОРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
Полная степень расширения: 10,758
Среднее индикаторное давление: 1,3886 МПа
Индикаторная работа: 2198,6 Дж/цикл
Индикаторная мощность: 139,24 кВт
Индикаторный КПД: 0,480
Удельный индикаторный расход топлива: 177,2 г/кВтч
Среднее давление насосных ходов: -0,0475 МПа
Работа насосных ходов: -75 Дж/цикл
Мощность насосных ходов: -4,76 кВт
Доля насосных ходов: -0,016
ЭФФЕКТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
Средняя скорость поршня: 8,87 м/с
Среднее давление механических потерь: 0,1936 МПа
Работа механических потерь: 306,6 Дж/цикл
Мощность механических потерь: 19,42 кВт
Доля механических потерь: 0,067
Среднее эффективное давление: 1,1468 МПа
Эффективная работа: 1816,8Дж/цикл
Эффективная мощность: 115,06 кВт
Эффективный КПД: 0,397
Удельный эффективный расход топлива: 214,6 г/кВтч
Механический КПД: 0,826
Часовой расход топлива: 24,69 кг/ч
Цикловая подача: 1,083E-04 кг/цикл
Коэфф. наполн. по параметрам перед клапанами: 0,933
ПАРАМЕТРЫ ТУРБОКОМПРЕССОРА
Мощность нагнетателя: 17,17 кВт
Температура перед турбиной: 874 К
Температура после турбины: 797 К
Мощность турбины: 17,52 кВт
КПД турбины: 0,72
Механический КПД турбокомпрессора: 0,98
Таблица 1.1.1 - ДИАГРАММА СЖАТИЯ-СГОРАНИЯ-РАСШИРЕНИЯ
alfa V p
180 1,689E-3 0,196
190 1,680E-3 0,197
200 1,654E-3 0,202
210 1,611E-3 0,209
220 1,549E-3 0,221
230 1,471E-3 0,237
240 1,376E-3 0,259
250 1,266E-3 0,291
260 1,142E-3 0,334
270 1,008E-3 0,397
280 8,673E-4 0,487
290 7,243E-4 0,623
300 5,845E-4 0,835
310 4,534E-4 1,182
320 3,366E-4 1,776
330 2,393E-4 2,830
340 1,663E-4 4,655
350 1,209E-4 7,193
360 1,056E-4 8,661
360 1,056E-4 12,000
379 1,570E-4 12,000
380 1,663E-4 11,154
390 2,393E-4 7,0,12
400 3,366E-4 4,541
410 4,534E-4 3,107
420 5,845E-4 2,248
430 7,243E-4 1,710
440 8,673E-4 1,360
450 1,008E-3 1,122
460 1,142E-3 0,957
470 1,226E-3 0,840
480 1,376E-3 0,755
490 1,471E-3 0,693
500 1,549E-3 0,649
510 1,611E-3 0,618
520 1,654E-3 0,597
530 1,680E-3 0,585
540 1,689E-3 0,582
Таблица 1.1.2 - ДИАГРАММА насосных ходов
alfa p V M T
492 0.726 1,488Е-3 1,164Е-4 1062
500 0.644 1,549Е-3 1,163Е-4 1033
510 0.608 1,611Е-3 1,157Е-4 1018
520 0.576 1,654Е-3 1,140Е-5 1005
530 0,541 1,680Е-3 1,104Е-5 990
540 0,503 1,689Е-3 1,050Е-5 973
550 0,461 1,680Е-3 9,781Е-5 953
560 0,418 1,654Е-3 8,933Е-5 930
570 0,374 1,611Е-3 8,000Е-5 905
580 0,332 1,549Е-3 7,036Е-5 879
590 0,295 1,471Е-3 6,113Е-5 855
600 0,258 1,376Е-3 5,171Е-5 827
610 0,230 1,266Е-3 4,354Е-5 803
620 0,209 1,142Е-3 3,657Е-5 784
630 0,195 1,008Е-3 3,067Е-5 771
640 0,187 8,673Е-4 2,557Е-5 763
650 0,183 7,243Е-4 2,100Е-5 759
660 0,181 5,845Е-4 1,681Е-5 757
670 0,180 4,534Е-4 1,299Е-5 756
680 0,181 3,366Е-4 9,683Е-6 757
690 0,183 2,393Е-4 6,926Е-6 759
700 0,183 1,663Е-4 4,828Е-6 759
710 0,179 1,209Е-4 3,490Е-6 748
720 0,174 1,056Е-4 3,209Е-6 687
010 0,167 1,212Е-4 4,225Е-6 578
020 0,162 1,663Е-4 6,718Е-6 482
030 0,160 2,393Е-4 1,087Е-5 424
040 0,161 3,366Е-4 1,660Е-5 393
050 0,164 4,534Е-4 2,377Е-5 377
060 0,168 5,845Е-4 3,215Е-5 367
070 0,171 7,243Е-4 4,134Е-5 361
080 0,174 8,687Е-4 5,096Е-5 357
090 0,176 1,009Е-3 6,034Е-5 355
100 0,178 1,143Е-3 6,943Е-5 353
110 0,180 1,267Е-3 7,810Е-5 352
120 0,183 1,377Е-3 8,622Е-5 351
130 0,186 1,472Е-3 9,360Е-5 351
140 0,188 1,550Е-3 1,000Е-5 351
150 0,191 1,611Е-3 1,051Е-5 351
160 0,192 1,654Е-3 1,089Е-5 352
170 0,194 1,680Е-3 1,114Е-4 352
180 0,196 1,689Е-3 1,128Е-4 353
190 0,197 1,680Е-3 1,127Е-4 353
200 0,199 1,654Е-3 1,120Е-4 354
210 0,205 1,610Е-3 1,112Е-5 357
220 0,215 1,549Е-3 1,106Е-5 361
228 0,226 1,488Е-3 1,488Е-5 366
З представлених результатів розрахунку робочого процесу видно, що проектований двигун розвиває задану потужність Ne=115кВт при питомій витраті палива ge=177,2
4. ДИНАМІЧНИЙ РОЗРАХУНОК
Динамічний розрахунок кривошипно-шатунного механізму полягає у визначенні сумарних сил і моментів, що виникають від тиску газів і від сил інерції. По цих силах виробляються розрахунки основних деталей на міцність і зношування, а також визначення нерівномірності крутного моменту й ступеня нерівномірності ходу двигуна.
Під час роботи двигуна на деталі кривошипно-шатунного механізму діють: сили від тиску газів у циліндрі; сили інерції поступально, що рухаються мас; відцентрові сили; сили від тиску на поршень із боку картера й сили ваги.
Протягом кожного робочого циклу сили, що діють у кривошипно-шатунному механізмі, безупинно змінюються по величині й напрямку. Тому для визначення характеру зміни цих сил по куті повороту колінчатого вала їхньої величини визначають для ряду окремих положень вала. Динамічний розрахунок двигуна виконаний за методикою [3].
4.1 Вихідні дані для динамічного розрахунку
Основні дані двигуна
Заводська марка двигуна СМД-20
Позначення за ДСТ 4395-48 4ЧН 12/14
Частота обертання колінчастого вала двигуна, хв-1 1900
Призначення двигуна автотракторний
Порядок роботи циліндрів 1-3-4-2
Дані кривошыпно-шатунного механізму
Маса поршня mп, кг 3,1
Маса шатуна m, кг 4,3
Довжина шатуна L, мм 250
Відстань від осі ваги шатунного підшипника
до центра ваги шатуна LB, мм 80
Дані колінчатого вала
Матеріал колінчатого вала Сталь 45
Діаметр шатунної шийки d, мм 78
Діаметр отвору в шатунній шийці d1, мм 31
Довга шатунної шийки з, мм 51
Діаметр корінної шийки D, мм 92
Діаметр отвору в корінній шийці D1 , мм 84
Довга корінних шийок а, мм а0,1=58; а1,2= а3,4=44; а2,3=64; а4,до=65
Ширина щоки h, мм 150
Висота щоки H, мм 175
Товщина щоки b, мм b1,1= b4,2=28,5; b2,2= b3,1=27,5;
B1,2= b2,1= b3,2= b4,1=25,5
Масовий момент інерції маховика ?м, кг*м2 2,4
4.2 Допоміжні розрахунки
Площа поршня Fп, м2
,
де Dц - діаметр циліндра двигуна.
.
Радіус кривошипа R, м,
,
де S - хід поршня, м.
Конструктивний параметр КШМ
;
.
Кутова частота в обертання колінчатого вала двигуна ?, радий/з,
;
радий/с.
Прямолінійно, що рухається маса, у циліндрі двигуна ma, кг,
;
кг.
Обертова маса шатуна у відсіку двигуна mBL, кг,
;
кг.
Маса шатунної шийки наведена до її осі mшш, кг,
;
кг.
Маса щоки, наведена до осі шатунній шийці mщ, кг,
;
Наведена маса кривошипа mк, кг,
mк= mшш+2 mщ;
mк=1,631+2*2,132=5,895 кг.
Обертова маса у відсіку двигуна mВ, кг,
mв= mк+ mBL;
mв=5,895 +2,924=8,819 кг.
Сила інерції обертових мас Рив, кН,
Рив= - mв•• R• ?2• 10-3;
Рив=-8,819• 0,07• 198.972• 10-3=-24,439 кН.
Сила інерції обертової частини шатуна Рив, кН,
Рив=- mв•• R• ?2• 10-3;
Рив=-2,924• 0,07• 198.972• 10-3=-8,103 кН.
4.3 Розрахунок сил і крутного моменту у відсіку двигуна
Малюнок 4.1 - Схема сил у відсіку двигуна
Для розрахунку сил і крутного моменту використаються наступні залежності.
Сила тиску газів, кн
Рг=(рг-0,1) Fп• 103,
де рг - тиск газів у циліндрі, МПа.
Прискорення прямолінійно, що рухається маси, м/с2
,
Сила інерції прямолінійно, що рухається маси, кН
Риа=-ma• а• 10-3.
Сумарна сила в крапці А, кН
РА= Рг+ Риа.
Нормальна сила передана поршнем на стінки циліндра
NA=PA• tg(?),
де =arcsin•sin.
Сила, передана по шатуні на кривошип, кН
QA= .
Радіальна складова сили QA на кривошипі, кН
Повна радіальна сила у відсіку двигуна, кН
z=ZA+ Ри= ZA- mв•• R• ?2• 10-3.
Тангенціальна складова сили QA на кривошипі, кН
.
Крутний момент у двигуні, кН·м
М=ТА• R.
Результати розрахунку представлені в табл 4,1. За результатами розрахунку побудовані графіки: 1) Рг ,Риа ,РА=f(?) - рис 4,1; 2) NA,QA,z = f(?) - рис 4.2.
Погрішність розрахунку
,
де Мi - значення індикаторного крутного моменту, кН• м,
,
де Рi - середній індикаторний тиск, МПа;
РНП - тиск насосних втрат, МПа;
Vh - обсяг двигуна;
Z0 - число циліндрів у відсіку двигуна;
? - тактність двигуна;
;
Мкср - середнє значення крутного моменту, кН• м,
,
де Мкі - поточне значення крутного моменту, кН• м,
.
Розбіжність між Мi і Мср становить 0,36%, що припустимо.
Розрахунок сил і крутного моменту у відсіку двигуна представлені в табл.4.1. і на рис4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6.
Таблиця 4.1 - Розрахунок сил і крутного моменту у відсіку двигуна
?,град |
рц ,МПа |
Рг ,МПа |
а,м/с^2 |
Риа ,кН |
Ра ,кН |
?,град |
Na, кН |
Qa, кН |
Та,кН |
Za, кН |
Z,кН |
Мк*м, кН |
|
0 |
0,1740 |
0,837 |
3547,1 |
-15,877 |
-15,040 |
0,0 |
0,000 |
-15,040 |
0,000 |
-15,040 |
-35,858 |
0,000 |
|
10 |
0,1670 |
0,758 |
3458,2 |
-15,479 |
-14,721 |
2,8 |
-0,717 |
-14,739 |
-3,262 |
-14,373 |
-35,191 |
-0,228 |
|
20 |
0,162 |
0,701 |
3198,4 |
-14,316 |
-13,615 |
5,5 |
-1,310 |
-13,678 |
-5,887 |
-12,346 |
-33,164 |
-0,412 |
|
30 |
0,16 |
0,679 |
2787,9 |
-12,478 |
-11,800 |
8,0 |
-1,668 |
-11,917 |
-7,345 |
-9,385 |
-30,203 |
-0,514 |
|
40 |
0,161 |
0,690 |
2257,6 |
-10,105 |
-9,415 |
10,4 |
-1,723 |
-9,571 |
-7,371 |
-6,105 |
-26,923 |
-0,516 |
|
50 |
0,164 |
0,724 |
1646,5 |
-7,370 |
-6,646 |
12,4 |
-1,459 |
-6,804 |
-6,029 |
-3,154 |
-23,972 |
-0,422 |
|
60 |
0,168 |
0,769 |
997,6 |
-4,465 |
-3,696 |
14,0 |
-0,924 |
-3,810 |
-3,663 |
-1,048 |
-21,866 |
-0,256 |
|
70 |
0,171 |
0,803 |
353,4 |
-1,582 |
-0,779 |
15,3 |
-0,212 |
-0,807 |
-0,805 |
-0,067 |
-20,885 |
-0,056 |
|
80 |
0,174 |
0,837 |
-247,9 |
1,110 |
1,947 |
16,0 |
0,558 |
2,025 |
2,014 |
-0,212 |
-21,030 |
0,141 |
|
90 |
0,176 |
0,860 |
-775,9 |
3,473 |
4,333 |
16,3 |
1,264 |
4,513 |
4,333 |
-1,264 |
-22,082 |
0,303 |
|
100 |
0,178 |
0,882 |
-1210,3 |
5,417 |
6,300 |
16,0 |
1,807 |
6,554 |
5,890 |
-2,874 |
-23,692 |
0,412 |
|
110 |
0,18 |
0,905 |
-1542,2 |
6,903 |
7,808 |
15,3 |
2,129 |
8,093 |
6,608 |
-4,671 |
-25,490 |
0,463 |
|
120 |
0,183 |
0,939 |
-1773,5 |
7,938 |
8,877 |
14,0 |
2,219 |
9,150 |
6,578 |
-6,360 |
-27,178 |
0,460 |
|
130 |
0,186 |
0,973 |
-1916,0 |
8,576 |
9,549 |
12,4 |
2,097 |
9,776 |
5,967 |
-7,744 |
-28,562 |
0,418 |
|
140 |
0,188 |
0,995 |
-1988,1 |
8,899 |
9,894 |
10,4 |
1,810 |
10,058 |
4,973 |
-8,743 |
-29,561 |
0,348 |
|
150 |
0,191 |
1,029 |
-2011,9 |
9,005 |
10,035 |
8,0 |
1,419 |
10,134 |
3,789 |
-9,400 |
-30,218 |
0,265 |
|
160 |
0,192 |
1,040 |
-2009,6 |
8,995 |
10,036 |
5,5 |
0,966 |
10,082 |
2,525 |
-9,761 |
-30,579 |
0,177 |
|
170 |
0,194 |
1,063 |
-1999,9 |
8,952 |
10,015 |
2,8 |
0,488 |
10,027 |
1,259 |
-9,947 |
-30,766 |
0,088 |
|
180 |
0,196 |
1,086 |
-1995,2 |
8,931 |
10,016 |
0,0 |
0,000 |
10,016 |
0,000 |
-10,016 |
-30,835 |
0,000 |
|
190 |
0,197 |
1,097 |
-1999,9 |
8,952 |
10,049 |
-2,8 |
-0,489 |
10,061 |
-1,263 |
-9,981 |
-30,799 |
-0,088 |
|
200 |
0,199 |
1,120 |
-2009,6 |
8,995 |
10,115 |
-5,5 |
-0,973 |
10,162 |
-2,545 |
-9,838 |
-30,656 |
-0,178 |
|
210 |
0,205 |
1,188 |
-2011,9 |
9,005 |
10,193 |
-8,0 |
-1,441 |
10,294 |
-3,848 |
-9,548 |
-30,366 |
-0,269 |
|
220 |
0,215 |
1,301 |
-1988,1 |
8,899 |
10,199 |
-10,4 |
-1,866 |
10,369 |
-5,126 |
-9,013 |
-29,831 |
-0,359 |
|
230 |
0,237 |
1,549 |
-1916,0 |
8,576 |
10,125 |
-12,4 |
-2,224 |
10,367 |
-6,327 |
-8,212 |
-29,030 |
-0,443 |
|
240 |
0,259 |
1,798 |
-1773,5 |
7,938 |
9,737 |
-14,0 |
-2,434 |
10,036 |
-7,215 |
-6,976 |
-27,794 |
-0,505 |
|
250 |
0,291 |
2,160 |
-1542,2 |
6,903 |
9,063 |
-15,3 |
-2,472 |
9,394 |
-7,671 |
-5,422 |
-26,241 |
-0,537 |
|
260 |
0,334 |
2,646 |
-1210,3 |
5,417 |
8,064 |
-16,0 |
-2,313 |
8,389 |
-7,540 |
-3,678 |
-24,497 |
-0,528 |
|
270 |
0,397 |
3,359 |
-775,9 |
3,473 |
6,832 |
-16,3 |
-1,993 |
7,117 |
-6,832 |
-1,993 |
-22,811 |
-0,478 |
|
280 |
0,487 |
4,377 |
-247,9 |
1,110 |
5,487 |
-16,0 |
-1,574 |
5,708 |
-5,677 |
-0,597 |
-21,416 |
-0,397 |
|
290 |
0,623 |
5,915 |
353,4 |
-1,582 |
4,333 |
-15,3 |
-1,182 |
4,491 |
-4,476 |
0,372 |
-20,447 |
-0,313 |
|
300 |
0,835 |
8,313 |
997,6 |
-4,465 |
3,847 |
-14,0 |
-0,962 |
3,966 |
-3,813 |
1,091 |
-19,727 |
-0,267 |
|
310 |
1,182 |
12,237 |
1646,5 |
-7,370 |
4,867 |
-12,4 |
-1,069 |
4,983 |
-4,416 |
2,310 |
-18,509 |
-0,309 |
|
320 |
1,776 |
18,955 |
2257,6 |
-10,105 |
8,850 |
-10,4 |
-1,619 |
8,997 |
-6,929 |
5,739 |
-15,080 |
-0,485 |
|
330 |
2,83 |
30,876 |
2787,9 |
-12,478 |
18,397 |
-8,0 |
-2,601 |
18,580 |
-11,451 |
14,632 |
-6,187 |
-0,802 |
|
340 |
4,657 |
51,538 |
3198,4 |
-14,316 |
37,222 |
-5,5 |
-3,581 |
37,394 |
-16,096 |
33,753 |
12,934 |
-1,127 |
|
350 |
8,363 |
93,452 |
3458,2 |
-15,479 |
77,973 |
-2,8 |
-3,796 |
78,066 |
-17,278 |
76,130 |
55,311 |
-1,209 |
|
360 |
10,228 |
114,545 |
3547,1 |
-15,877 |
98,668 |
0,0 |
0,000 |
98,668 |
0,000 |
98,668 |
77,850 |
0,000 |
|
370 |
12 |
134,586 |
3458,2 |
-15,479 |
119,107 |
2,8 |
5,798 |
119,248 |
26,393 |
116,291 |
95,472 |
1,847 |
|
380 |
10,286 |
115,201 |
3198,4 |
-14,316 |
100,885 |
5,5 |
9,706 |
101,351 |
43,625 |
91,481 |
70,663 |
3,054 |
|
390 |
7,012 |
78,173 |
2787,9 |
-12,478 |
65,694 |
8,0 |
9,289 |
66,348 |
40,891 |
52,249 |
31,430 |
2,862 |
|
400 |
4,541 |
50,227 |
2257,6 |
-10,105 |
40,122 |
10,4 |
7,341 |
40,788 |
31,413 |
26,016 |
5,198 |
2,199 |
|
410 |
3,107 |
34,008 |
1646,5 |
-7,370 |
26,638 |
12,4 |
5,850 |
27,273 |
24,167 |
12,642 |
-8,177 |
1,692 |
|
420 |
2,248 |
24,293 |
997,6 |
-4,465 |
19,828 |
14,0 |
4,956 |
20,438 |
19,649 |
5,622 |
-15,196 |
1,375 |
|
430 |
1,71 |
18,209 |
353,4 |
-1,582 |
16,627 |
15,3 |
4,535 |
17,234 |
17,175 |
1,426 |
-19,393 |
1,202 |
|
440 |
1,36 |
14,250 |
-247,9 |
1,110 |
15,360 |
16,0 |
4,406 |
15,979 |
15,892 |
-1,672 |
-22,490 |
1,112 |
|
450 |
1,122 |
11,559 |
-775,9 |
3,473 |
15,032 |
16,3 |
4,384 |
15,658 |
15,032 |
-4,384 |
-25,203 |
1,052 |
|
460 |
0,957 |
9,692 |
-1210,3 |
5,417 |
15,110 |
16,0 |
4,335 |
15,719 |
14,128 |
-6,893 |
-27,711 |
0,989 |
|
470 |
0,84 |
8,369 |
-1542,2 |
6,903 |
15,272 |
15,3 |
4,165 |
15,830 |
12,926 |
-9,137 |
-29,956 |
0,905 |
|
480 |
0,755 |
7,408 |
-1773,5 |
7,938 |
15,346 |
14,0 |
3,836 |
15,818 |
11,372 |
-10,995 |
-31,813 |
0,796 |
|
490 |
0,693 |
6,707 |
-1916,0 |
8,576 |
15,283 |
12,4 |
3,356 |
15,647 |
9,550 |
-12,395 |
-33,213 |
0,668 |
|
500 |
0,649 |
6,209 |
-1988,1 |
8,899 |
15,108 |
10,4 |
2,764 |
15,359 |
7,594 |
-13,350 |
-34,168 |
0,532 |
|
510 |
0,618 |
5,858 |
-2011,9 |
9,005 |
14,864 |
8,0 |
2,102 |
15,012 |
5,612 |
-13,923 |
-34,742 |
0,393 |
|
520 |
0,597 |
5,621 |
-2009,6 |
8,995 |
14,616 |
5,5 |
1,406 |
14,684 |
3,678 |
-14,216 |
-35,034 |
0,257 |
|
530 |
0,582 |
5,451 |
-1999,9 |
8,952 |
14,403 |
2,8 |
0,701 |
14,420 |
1,811 |
-14,306 |
-35,124 |
0,127 |
|
540 |
0,43285 |
3,764 |
-1995,2 |
8,931 |
12,695 |
0,0 |
0,000 |
12,695 |
0,000 |
-12,695 |
-33,513 |
0,000 |
|
550 |
0,461 |
4,083 |
-1999,9 |
8,952 |
13,035 |
-2,8 |
-0,635 |
13,050 |
-1,639 |
-12,947 |
-33,765 |
-0,115 |
|
560 |
0,418 |
3,596 |
-2009,6 |
8,995 |
12,592 |
-5,5 |
-1,211 |
12,650 |
-3,168 |
-12,247 |
-33,065 |
-0,222 |
|
570 |
0,374 |
3,099 |
-2011,9 |
9,005 |
12,104 |
-8,0 |
-1,711 |
12,225 |
-4,570 |
-11,338 |
-32,157 |
-0,320 |
|
580 |
0,332 |
2,624 |
-1988,1 |
8,899 |
11,523 |
-10,4 |
-2,108 |
11,714 |
-5,792 |
-10,182 |
-31,000 |
-0,405 |
|
590 |
0,295 |
2,205 |
-1916,0 |
8,576 |
10,781 |
-12,4 |
-2,368 |
11,038 |
-6,737 |
-8,744 |
-29,562 |
-0,472 |
|
600 |
0,258 |
1,787 |
-1773,5 |
7,938 |
9,725 |
-14,0 |
-2,431 |
10,025 |
-7,207 |
-6,968 |
-27,786 |
-0,504 |
|
610 |
0,23 |
1,470 |
-1542,2 |
6,903 |
8,373 |
-15,3 |
-2,284 |
8,679 |
-7,087 |
-5,010 |
-25,828 |
-0,496 |
|
620 |
0,209 |
1,233 |
-1210,3 |
5,417 |
6,650 |
-16,0 |
-1,908 |
6,918 |
-6,218 |
-3,034 |
-23,852 |
-0,435 |
|
630 |
0,195 |
1,074 |
-775,9 |
3,473 |
4,547 |
-16,3 |
-1,326 |
4,737 |
-4,547 |
-1,326 |
-22,145 |
-0,318 |
|
640 |
0,187 |
0,984 |
-247,9 |
1,110 |
2,094 |
-16,0 |
-0,601 |
2,178 |
-2,166 |
-0,228 |
-21,046 |
-0,152 |
|
650 |
0,183 |
0,939 |
353,4 |
-1,582 |
-0,643 |
-15,3 |
0,175 |
-0,667 |
0,664 |
-0,055 |
-20,873 |
0,047 |
|
660 |
0,181 |
0,916 |
997,6 |
-4,465 |
-3,549 |
-14,0 |
0,887 |
-3,658 |
3,517 |
-1,006 |
-21,825 |
0,246 |
|
670 |
0,18 |
0,905 |
1646,5 |
-7,370 |
-6,465 |
-12,4 |
1,420 |
-6,619 |
5,865 |
-3,068 |
-23,886 |
0,411 |
|
680 |
0,181 |
0,916 |
2257,6 |
-10,105 |
-9,189 |
-10,4 |
1,681 |
-9,341 |
7,194 |
-5,958 |
-26,777 |
0,504 |
|
690 |
0,183 |
0,939 |
2787,9 |
-12,478 |
-11,540 |
-8,0 |
1,632 |
-11,655 |
7,183 |
-9,178 |
-29,996 |
0,503 |
|
700 |
0,183 |
0,939 |
3198,4 |
-14,316 |
-13,378 |
-5,5 |
1,287 |
-13,439 |
5,785 |
-12,131 |
-32,949 |
0,405 |
|
710 |
0,179 |
0,893 |
3458,2 |
-15,479 |
-14,585 |
-2,8 |
0,710 |
-14,603 |
3,232 |
-14,241 |
-35,059 |
0,226 |
|
720 |
0,174 |
0,837 |
3547,1 |
-15,877 |
-15,040 |
0,0 |
0,000 |
-15,040 |
0,000 |
-15,040 |
-35,858 |
0,000 |
4.4 Розрахунок крутних моментів, переданих корінними шейками
Крутний момент на носку колінчастого валу, кН·м,
М0,1=Neo/?,
де Neo - потужність відбирає з носка колінчастого валу або підведена до нього, кВт.
М0,1=0/198,97=0 кН• м.
Крутний момент на корінній шийці 1,2, кн м,
М1,2=М0,1+М1,
де М1 - крутний момент створюваний на 1м кривошипі, кН• м.
Крутний момент на корінній шийці 2,3, кн м,
М2,3=М1,2+М2,
де М2 - крутний момент створюваний на 2м кривошипі, кН• м.
Крутний момент на корінній шийці 3,4, кН м,
М3,4=М2,3+М3,
де М3 - крутний момент створюваний на 3м кривошипі, кН• м.
Крутний момент на корінній шийці 4,до, кН м,
М4,до=Мк= М3,4+М4,
де М2 - крутний момент створюваний на 2м кривошипі, кН• м;
Мк - сумарний крутний момент на фланці колінчастого валу.
Визначаємо інтервал роботи суміжних циліндрів у градусах повороту колінчастого валу,
,
де ? - тактність двигуна;
z - число циліндрів двигуна.
Визначаємо відставання роботи циліндрів двигуна від першого,
?і=?р• (S-1),
де й - номер циліндра;
S - номер іго циліндра в порядку роботи циліндра в послідовності роботи циліндрів двигуна (ПРЦД).
ПРЦД 1-3-4-2
S 1-2-3-4
?1=180• (1-1)=00;
?2=180• (4-1)=5400;
?3=180• (2-1)=1800;
?4=180• (3-1)=3600.
Початкове значення кутів повороту кривошипа,
? і=720-?і.
? 1=7200-0=7200;
? 2=7200-540=1800;
? 3=7200-180=5400;
? 4=7200-360=3600.
Результати розрахунку представлені в таблиці 4,2. За результатами побудовані графіки Мк, Мі= f(?) - малюнок 4.7.
Погрішність розрахунку
,
де Мi - значення індикаторного крутного моменту, кН• м,
,
де Рi - середній індикаторний тиск, МПа;
РНП - тиск насосних втрат, МПа;
Vh - обсяг двигуна;
z - число циліндрів двигуна;
? - тактність двигуна;
;
Мкср - середнє значення крутного моменту, кН• м,
,
де Мкі - поточне значення крутного моменту, кН• м,
;
.
Розбіжність між Мi. і Мср. становить 1,75%, що припустимо.
У табл..4.2. і на мал.4.7. представлений розрахунок крутних моментів діючих на кривошипи й передані корінним шийкам
Таблиця 4.2-крутні моменти діючі на кривошипи й передані корінним шийкам
?1,град |
М1,кН*м |
М1.2,кН*м |
?2,град |
М2,кН*м |
М2.3,кН*м |
?3,град |
М3,кН*м |
М3.4,кН*м |
?4,град |
М4,кН*м |
Мк,кН*м |
|
0 |
0,000 |
0,000 |
180 |
0,000 |
0,000 |
540 |
0,000 |
0,000 |
360 |
0,000 |
0,000 |
|
10 |
-0,220 |
-0,220 |
190 |
-0,091 |
-0,311 |
550 |
-0,090 |
-0,401 |
370 |
2,023 |
1,622 |
|
20 |
-0,395 |
-0,395 |
200 |
-0,184 |
-0,578 |
560 |
-0,180 |
-0,759 |
380 |
3,587 |
2,828 |
|
30 |
-0,488 |
-0,488 |
210 |
-0,278 |
-0,767 |
570 |
-0,270 |
-1,037 |
390 |
3,096 |
2,059 |
|
40 |
-0,484 |
-0,484 |
220 |
-0,372 |
-0,856 |
580 |
-0,356 |
-1,212 |
400 |
2,412 |
1,200 |
|
50 |
-0,387 |
-0,387 |
230 |
-0,458 |
-0,845 |
590 |
-0,429 |
-1,274 |
410 |
1,879 |
0,605 |
|
60 |
-0,221 |
-0,221 |
240 |
-0,524 |
-0,746 |
600 |
-0,476 |
-1,221 |
420 |
1,537 |
0,316 |
|
70 |
-0,022 |
-0,022 |
250 |
-0,561 |
-0,583 |
610 |
-0,482 |
-1,065 |
430 |
1,341 |
0,276 |
|
80 |
0,173 |
0,173 |
260 |
-0,560 |
-0,387 |
620 |
-0,435 |
-0,822 |
440 |
1,230 |
0,408 |
|
90 |
0,332 |
0,332 |
270 |
-0,518 |
-0,185 |
630 |
-0,329 |
-0,515 |
450 |
1,151 |
0,637 |
|
100 |
0,438 |
0,438 |
280 |
-0,448 |
-0,010 |
640 |
-0,169 |
-0,180 |
460 |
1,071 |
0,892 |
|
110 |
0,485 |
0,485 |
290 |
-0,379 |
0,106 |
650 |
0,025 |
0,131 |
470 |
0,972 |
1,103 |
|
120 |
0,478 |
0,478 |
300 |
-0,352 |
0,126 |
660 |
0,224 |
0,350 |
480 |
0,850 |
1,200 |
|
130 |
0,431 |
0,431 |
310 |
-0,421 |
0,010 |
670 |
0,390 |
0,400 |
490 |
0,712 |
1,111 |
|
140 |
0,358 |
0,358 |
320 |
-0,634 |
-0,276 |
680 |
0,486 |
0,210 |
500 |
0,564 |
0,774 |
|
150 |
0,272 |
0,272 |
330 |
-0,999 |
-0,727 |
690 |
0,490 |
-0,237 |
510 |
0,416 |
0,180 |
|
160 |
0,181 |
0,181 |
340 |
-1,366 |
-1,185 |
700 |
0,396 |
-0,789 |
520 |
0,273 |
-0,517 |
|
170 |
0,090 |
0,090 |
350 |
-1,209 |
-1,119 |
710 |
0,221 |
-0,898 |
530 |
0,135 |
-0,764 |
|
180 |
0,000 |
0,000 |
360 |
0,000 |
0,000 |
0 |
0,000 |
0,000 |
540 |
0,000 |
0,000 |
|
190 |
-0,091 |
-0,091 |
370 |
2,023 |
1,932 |
10 |
-0,220 |
1,712 |
550 |
-0,090 |
1,622 |
|
200 |
-0,184 |
-0,184 |
380 |
3,587 |
3,403 |
20 |
-0,395 |
3,008 |
560 |
-0,180 |
2,828 |
|
210 |
-0,278 |
-0,278 |
390 |
3,096 |
2,818 |
30 |
-0,488 |
2,330 |
570 |
-0,270 |
2,059 |
|
220 |
-0,372 |
-0,372 |
400 |
2,412 |
2,040 |
40 |
-0,484 |
1,556 |
580 |
-0,356 |
1,200 |
|
230 |
-0,458 |
-0,458 |
410 |
1,879 |
1,421 |
50 |
-0,387 |
1,034 |
590 |
-0,429 |
0,605 |
|
240 |
-0,524 |
-0,524 |
420 |
1,537 |
1,013 |
60 |
-0,221 |
0,791 |
600 |
-0,476 |
0,316 |
|
250 |
-0,561 |
-0,561 |
430 |
1,341 |
0,780 |
70 |
-0,022 |
0,758 |
610 |
-0,482 |
0,276 |
|
260 |
-0,560 |
-0,560 |
440 |
1,230 |
0,670 |
80 |
0,173 |
0,843 |
620 |
-0,435 |
0,408 |
|
270 |
-0,518 |
-0,518 |
450 |
1,151 |
0,633 |
90 |
0,332 |
0,966 |
630 |
-0,329 |
0,637 |
|
280 |
-0,448 |
-0,448 |
460 |
1,071 |
0,623 |
100 |
0,438 |
1,061 |
640 |
-0,169 |
0,892 |
|
290 |
-0,379 |
-0,379 |
470 |
0,972 |
0,593 |
110 |
0,485 |
1,078 |
650 |
0,025 |
1,103 |
|
300 |
-0,352 |
-0,352 |
480 |
0,850 |
0,498 |
120 |
0,478 |
0,976 |
660 |
0,224 |
1,200 |
|
310 |
-0,421 |
-0,421 |
490 |
0,712 |
0,290 |
130 |
0,431 |
0,721 |
670 |
0,390 |
1,111 |
|
320 |
-0,634 |
-0,634 |
500 |
0,564 |
-0,070 |
140 |
0,358 |
0,288 |
680 |
0,486 |
0,774 |
|
330 |
-0,999 |
-0,999 |
510 |
0,416 |
-0,582 |
150 |
0,272 |
-0,311 |
690 |
0,490 |
0,180 |
|
340 |
-1,366 |
-1,366 |
520 |
0,273 |
-1,094 |
160 |
0,181 |
-0,913 |
700 |
0,396 |
-0,517 |
|
350 |
-1,209 |
-1,209 |
530 |
0,135 |
-1,075 |
170 |
0,090 |
-0,985 |
710 |
0,221 |
-0,764 |
|
360 |
0,000 |
0,000 |
540 |
0,000 |
0,000 |
180 |
0,000 |
0,000 |
0 |
0,000 |
0,000 |
|
370 |
2,023 |
2,023 |
550 |
-0,090 |
1,933 |
190 |
-0,091 |
1,842 |
10 |
-0,220 |
1,622 |
|
380 |
3,587 |
3,587 |
560 |
-0,180 |
3,407 |
200 |
-0,184 |
3,223 |
20 |
-0,395 |
2,828 |
|
390 |
3,096 |
3,096 |
570 |
-0,270 |
2,826 |
210 |
-0,278 |
2,548 |
30 |
-0,488 |
2,059 |
|
400 |
2,412 |
2,412 |
580 |
-0,356 |
2,056 |
220 |
-0,372 |
1,684 |
40 |
-0,484 |
1,200 |
|
410 |
1,879 |
1,879 |
590 |
-0,429 |
1,450 |
230 |
-0,458 |
0,992 |
50 |
-0,387 |
0,605 |
|
420 |
1,537 |
1,537 |
600 |
-0,476 |
1,062 |
240 |
-0,524 |
0,537 |
60 |
-0,221 |
0,316 |
|
430 |
1,341 |
1,341 |
610 |
-0,482 |
0,859 |
250 |
-0,561 |
0,298 |
70 |
-0,022 |
0,276 |
|
440 |
1,230 |
1,230 |
620 |
-0,435 |
0,795 |
260 |
-0,560 |
0,235 |
80 |
0,173 |
0,408 |
|
450 |
1,151 |
1,151 |
630 |
-0,329 |
0,822 |
270 |
-0,518 |
0,304 |
90 |
0,332 |
0,637 |
|
460 |
1,071 |
1,071 |
640 |
-0,169 |
0,902 |
280 |
-0,448 |
0,454 |
100 |
0,438 |
0,892 |
|
470 |
0,972 |
0,972 |
650 |
0,025 |
0,997 |
290 |
-0,379 |
0,619 |
110 |
0,485 |
1,103 |
|
480 |
0,850 |
0,850 |
660 |
0,224 |
1,075 |
300 |
-0,352 |
0,722 |
120 |
0,478 |
1,200 |
|
490 |
0,712 |
0,712 |
670 |
0,390 |
1,101 |
310 |
-0,421 |
0,680 |
130 |
0,431 |
1,111 |
|
500 |
0,564 |
0,564 |
680 |
0,486 |
1,051 |
320 |
-0,634 |
0,416 |
140 |
0,358 |
0,774 |
|
510 |
0,416 |
0,416 |
690 |
0,490 |
0,907 |
330 |
-0,999 |
-0,092 |
150 |
0,272 |
0,180 |
|
520 |
0,273 |
0,273 |
700 |
0,396 |
0,669 |
340 |
-1,366 |
-0,697 |
160 |
0,181 |
-0,517 |
|
530 |
0,135 |
0,135 |
710 |
0,221 |
0,356 |
350 |
-1,209 |
-0,854 |
170 |
0,090 |
-0,764 |
|
540 |
0,000 |
0,000 |
0 |
0,000 |
0,000 |
360 |
0,000 |
0,000 |
180 |
0,000 |
0,000 |
|
550 |
-0,090 |
-0,090 |
10 |
-0,220 |
-0,310 |
370 |
2,023 |
1,713 |
190 |
-0,091 |
1,622 |
|
560 |
-0,180 |
-0,180 |
20 |
-0,395 |
-0,575 |
380 |
3,587 |
3,012 |
200 |
-0,184 |
2,828 |
|
570 |
-0,270 |
-0,270 |
30 |
-0,488 |
-0,759 |
390 |
3,096 |
2,338 |
210 |
-0,278 |
2,059 |
|
580 |
-0,356 |
-0,356 |
40 |
-0,484 |
-0,840 |
400 |
2,412 |
1,572 |
220 |
-0,372 |
1,200 |
|
590 |
-0,429 |
-0,429 |
50 |
-0,387 |
-0,816 |
410 |
1,879 |
1,063 |
230 |
-0,458 |
0,605 |
|
600 |
-0,476 |
-0,476 |
60 |
-0,221 |
-0,697 |
420 |
1,537 |
0,840 |
240 |
-0,524 |
0,316 |
|
610 |
-0,482 |
-0,482 |
70 |
-0,022 |
-0,504 |
430 |
1,341 |
0,837 |
250 |
-0,561 |
0,276 |
|
620 |
-0,435 |
-0,435 |
80 |
0,173 |
-0,262 |
440 |
1,230 |
0,967 |
260 |
-0,560 |
0,408 |
|
630 |
-0,329 |
-0,329 |
90 |
0,332 |
0,003 |
450 |
1,151 |
1,154 |
270 |
-0,518 |
0,637 |
|
640 |
-0,169 |
-0,169 |
100 |
0,438 |
0,269 |
460 |
1,071 |
1,340 |
280 |
-0,448 |
0,892 |
|
650 |
0,025 |
0,025 |
110 |
0,485 |
0,510 |
470 |
0,972 |
1,482 |
290 |
-0,379 |
1,103 |
|
660 |
0,224 |
0,224 |
120 |
0,478 |
0,702 |
480 |
0,850 |
1,552 |
300 |
-0,352 |
1,200 |
|
670 |
0,390 |
0,390 |
130 |
0,431 |
0,821 |
490 |
0,712 |
1,532 |
310 |
-0,421 |
1,111 |
|
680 |
0,486 |
0,486 |
140 |
0,358 |
0,844 |
500 |
0,564 |
1,409 |
320 |
-0,634 |
0,774 |
|
690 |
0,490 |
0,490 |
150 |
0,272 |
0,762 |
510 |
0,416 |
1,178 |
330 |
-0,999 |
0,180 |
|
700 |
0,396 |
0,396 |
160 |
0,181 |
0,577 |
520 |
0,273 |
0,850 |
340 |
-1,366 |
-0,517 |
|
710 |
0,221 |
0,221 |
170 |
0,090 |
0,311 |
530 |
0,135 |
0,446 |
350 |
-1,209 |
-0,764 |
|
720 |
0,000 |
0,000 |
180 |
0,000 |
0,000 |
540 |
0,000 |
0,000 |
360 |
0,000 |
0,000 |
4.5 Розрахунок навантажень на шатунні шейки й підшипники
Рис.4.8
В однорядному двигуні шатунна шийка навантажена силоміць QA, що у крапці В (дивися рис 4.8 ) заміняється силами ZA і ТА, а також силоміць інерції Рив обертової маси шатуна.
Радіальна складова навантаження на шийку, кн,
Zш= ZА+Pив=Zа-mв• R• ?2• 10-3.
Тангенціальна складова навантаження, кн,
Тш=ТА.
Повне навантаження на шатунну шийку, кн,
.
Шатунний підшипник навантажений реакціями шатунної шийки,
Rzш=Тш• sin(?+?)+ Zш• cos(?+?);
Rтш=Тш• cos(?+?)+ Zш• sin(?+?).
Розрахунок представлений у табл 4.3. Результати розрахунку представляють в обертовій системі координат Zш- Тш у вигляді годографів навантажень на шатунну шийку, рис 4.8, і в системі координат Rzш- Rтш у вигляді годографів навантажень на шатунний підшипник, рис 4.9.
Таблиця 4.3 - Розрахунок навантажень на шатунну шийку й підшипник
?,град |
Zа, кН |
Та,кН |
Zш, кН |
Кш, кН |
Тш, кН |
?,град |
Rzш, кН |
Rтш, кН |
Rш, кН |
|
0 |
-14,625 |
0,000 |
-22,728 |
22,728 |
0,000 |
0,0 |
-22,728 |
0,000 |
22,728 |
|
10 |
-13,868 |
-3,147 |
-21,971 |
22,196 |
-3,147 |
2,8 |
-22,123 |
1,793 |
22,196 |
|
20 |
-11,826 |
-5,640 |
-19,929 |
20,711 |
-5,640 |
5,5 |
-20,416 |
3,488 |
20,711 |
|
30 |
-8,911 |
-6,974 |
-17,014 |
18,387 |
-6,974 |
8,0 |
-17,696 |
4,994 |
18,387 |
|
40 |
-5,726 |
-6,914 |
-13,829 |
15,461 |
-6,914 |
10,4 |
-14,145 |
6,241 |
15,461 |
|
50 |
-2,893 |
-5,530 |
-10,995 |
12,308 |
-5,530 |
12,4 |
-9,996 |
7,180 |
12,308 |
|
60 |
-0,905 |
-3,162 |
-9,008 |
9,546 |
-3,162 |
14,0 |
-5,518 |
7,790 |
9,546 |
|
70 |
-0,026 |
-0,317 |
-8,129 |
8,135 |
-0,317 |
15,3 |
-0,989 |
8,075 |
8,135 |
|
80 |
-0,260 |
2,467 |
-8,362 |
8,719 |
2,467 |
16,0 |
3,328 |
8,058 |
8,719 |
|
90 |
-1,385 |
4,748 |
-9,488 |
10,609 |
4,748 |
16,3 |
7,214 |
7,779 |
10,609 |
|
100 |
-3,053 |
6,257 |
-11,156 |
12,790 |
6,257 |
16,0 |
10,515 |
7,282 |
12,790 |
|
110 |
-4,893 |
6,922 |
-12,995 |
14,724 |
6,922 |
15,3 |
13,153 |
6,617 |
14,724 |
|
120 |
-6,601 |
6,827 |
-14,704 |
16,211 |
6,827 |
14,0 |
15,129 |
5,825 |
16,211 |
|
130 |
-7,989 |
6,156 |
-16,092 |
17,229 |
6,156 |
12,4 |
16,504 |
4,946 |
17,229 |
|
140 |
-8,990 |
5,113 |
-17,093 |
17,841 |
5,113 |
10,4 |
17,385 |
4,006 |
17,841 |
|
150 |
-9,630 |
3,881 |
-17,732 |
18,152 |
3,881 |
8,0 |
17,898 |
3,029 |
18,152 |
|
160 |
-9,988 |
2,584 |
-18,091 |
18,275 |
2,584 |
5,5 |
18,162 |
2,029 |
18,275 |
|
170 |
-10,157 |
1,286 |
-18,260 |
18,305 |
1,286 |
2,8 |
18,277 |
1,017 |
18,305 |
|
180 |
-10,251 |
0,000 |
-18,353 |
18,353 |
0,000 |
0,0 |
18,353 |
0,000 |
18,353 |
|
190 |
-10,262 |
-1,299 |
-18,365 |
18,411 |
-1,299 |
-2,8 |
18,382 |
-1,017 |
18,411 |
|
200 |
-10,146 |
-2,625 |
-18,249 |
18,436 |
-2,625 |
-5,5 |
18,324 |
-2,029 |
18,436 |
|
210 |
-9,866 |
-3,976 |
-17,969 |
18,403 |
-3,976 |
-8,0 |
18,152 |
-3,029 |
18,403 |
|
220 |
-9,342 |
-5,314 |
-17,445 |
18,237 |
-5,314 |
-10,4 |
17,791 |
-4,006 |
18,237 |
|
230 |
-8,487 |
-6,539 |
-16,590 |
17,832 |
-6,539 |
-12,4 |
17,133 |
-4,946 |
17,832 |
|
240 |
-7,243 |
-7,492 |
-15,346 |
17,077 |
-7,492 |
-14,0 |
16,053 |
-5,825 |
17,077 |
|
250 |
-5,666 |
-8,016 |
-13,769 |
15,932 |
-8,016 |
-15,3 |
14,493 |
-6,617 |
15,932 |
|
260 |
-3,900 |
-7,994 |
-12,003 |
14,422 |
-7,994 |
-16,0 |
12,448 |
-7,282 |
14,422 |
|
270 |
-2,158 |
-7,398 |
-10,260 |
12,649 |
-7,398 |
-16,3 |
9,975 |
-7,779 |
12,649 |
|
280 |
-0,674 |
-6,402 |
-8,776 |
10,863 |
-6,402 |
-16,0 |
7,285 |
-8,058 |
10,863 |
|
290 |
0,449 |
-5,411 |
-7,654 |
9,373 |
-5,411 |
-15,3 |
4,759 |
-8,075 |
9,373 |
|
300 |
1,440 |
-5,034 |
-6,662 |
8,351 |
-5,034 |
-14,0 |
3,007 |
-7,790 |
8,351 |
|
310 |
3,147 |
-6,016 |
-4,956 |
7,795 |
-6,016 |
-12,4 |
3,034 |
-7,180 |
7,795 |
|
320 |
7,506 |
-9,063 |
-0,597 |
9,083 |
-9,063 |
-10,4 |
6,600 |
-6,241 |
9,083 |
|
330 |
18,230 |
-14,267 |
10,127 |
17,496 |
-14,267 |
-8,0 |
16,768 |
-4,994 |
17,496 |
|
340 |
40,932 |
-19,519 |
32,829 |
38,193 |
-19,519 |
-5,5 |
38,034 |
-3,488 |
38,193 |
|
350 |
76,130 |
-17,278 |
68,027 |
70,187 |
-17,278 |
-2,8 |
70,164 |
-1,793 |
70,187 |
|
360 |
113,767 |
0,000 |
105,664 |
105,664 |
0,000 |
0,0 |
105,664 |
0,000 |
105,664 |
|
370 |
127,333 |
28,899 |
119,230 |
122,682 |
28,899 |
2,8 |
122,669 |
1,793 |
122,682 |
|
380 |
107,449 |
51,240 |
99,346 |
111,782 |
51,240 |
5,5 |
111,727 |
3,488 |
111,782 |
|
390 |
56,521 |
44,235 |
48,418 |
65,583 |
44,235 |
8,0 |
65,392 |
4,994 |
65,583 |
|
400 |
28,539 |
34,459 |
20,436 |
40,063 |
34,459 |
10,4 |
39,574 |
6,241 |
40,063 |
|
410 |
14,042 |
26,844 |
5,940 |
27,494 |
26,844 |
12,4 |
26,540 |
7,180 |
27,494 |
|
420 |
6,283 |
21,958 |
-1,820 |
22,034 |
21,958 |
14,0 |
20,610 |
7,790 |
22,034 |
|
430 |
1,591 |
19,161 |
-6,512 |
20,238 |
19,161 |
15,3 |
18,557 |
8,075 |
20,238 |
|
440 |
-1,848 |
17,565 |
-9,951 |
20,188 |
17,565 |
16,0 |
18,510 |
8,058 |
20,188 |
|
450 |
-4,797 |
16,445 |
-12,899 |
20,901 |
16,445 |
16,3 |
19,399 |
7,779 |
20,901 |
|
460 |
-7,465 |
15,301 |
-15,568 |
21,829 |
15,301 |
16,0 |
20,578 |
7,282 |
21,829 |
|
470 |
-9,814 |
13,884 |
-17,917 |
22,666 |
13,884 |
15,3 |
21,679 |
6,617 |
22,666 |
|
480 |
-11,740 |
12,143 |
-19,843 |
23,264 |
12,143 |
14,0 |
22,523 |
5,825 |
23,264 |
|
490 |
-13,192 |
10,165 |
-21,295 |
23,597 |
10,165 |
12,4 |
23,073 |
4,946 |
23,597 |
|
500 |
-14,170 |
8,060 |
-22,272 |
23,686 |
8,060 |
10,4 |
23,345 |
4,006 |
23,686 |
|
510 |
-14,760 |
5,949 |
-22,863 |
23,624 |
5,949 |
8,0 |
23,429 |
3,029 |
23,624 |
|
520 |
-15,063 |
3,897 |
-23,165 |
23,491 |
3,897 |
5,5 |
23,403 |
2,029 |
23,491 |
|
530 |
-15,193 |
1,923 |
-23,296 |
23,375 |
1,923 |
2,8 |
23,353 |
1,017 |
23,375 |
|
540 |
-12,695 |
0,000 |
-20,798 |
20,798 |
0,000 |
0,0 |
20,798 |
0,000 |
20,798 |
|
550 |
-10,112 |
-1,280 |
-18,215 |
18,260 |
-1,280 |
-2,8 |
18,232 |
-1,017 |
18,260 |
|
560 |
-9,944 |
-2,573 |
-18,047 |
18,230 |
-2,573 |
-5,5 |
18,116 |
-2,029 |
18,230 |
|
570 |
-9,587 |
-3,864 |
-17,690 |
18,107 |
-3,864 |
-8,0 |
17,852 |
-3,029 |
18,107 |
|
580 |
-8,950 |
-5,091 |
-17,053 |
17,796 |
-5,091 |
-10,4 |
17,339 |
-4,006 |
17,796 |
|
590 |
-7,952 |
-6,127 |
-16,055 |
17,185 |
-6,127 |
-12,4 |
16,458 |
-4,946 |
17,185 |
|
600 |
-6,568 |
-6,794 |
-14,671 |
16,168 |
-6,794 |
-14,0 |
15,082 |
-5,825 |
16,168 |
|
610 |
-4,865 |
-6,883 |
-12,968 |
14,682 |
-6,883 |
-15,3 |
13,106 |
-6,617 |
14,682 |
|
620 |
-3,032 |
-6,215 |
-11,135 |
12,752 |
-6,215 |
-16,0 |
10,468 |
-7,282 |
12,752 |
|
630 |
-1,372 |
-4,702 |
-9,474 |
10,577 |
-4,702 |
-16,3 |
7,167 |
-7,779 |
10,577 |
|
640 |
-0,255 |
-2,420 |
-8,358 |
8,701 |
-2,420 |
-16,0 |
3,281 |
-8,058 |
8,701 |
|
650 |
-0,030 |
0,364 |
-8,133 |
8,141 |
0,364 |
-15,3 |
-1,036 |
-8,075 |
8,141 |
|
660 |
-0,918 |
3,207 |
-9,020 |
9,573 |
3,207 |
-14,0 |
-5,564 |
-7,790 |
9,573 |
|
670 |
-2,914 |
5,571 |
-11,017 |
12,345 |
5,571 |
-12,4 |
-10,043 |
-7,180 |
12,345 |
|
680 |
-5,755 |
6,949 |
-13,858 |
15,503 |
6,949 |
-10,4 |
-14,191 |
-6,241 |
15,503 |
|
690 |
-8,947 |
7,002 |
-17,050 |
18,431 |
7,002 |
-8,0 |
-17,742 |
-4,994 |
18,431 |
|
700 |
-11,867 |
5,659 |
-19,970 |
20,756 |
5,659 |
-5,5 |
-20,461 |
-3,488 |
20,756 |
|
710 |
-13,913 |
3,158 |
-22,015 |
22,241 |
3,158 |
-2,8 |
-22,168 |
-1,793 |
22,241 |
|
720 |
-14,625 |
0,000 |
-22,728 |
22,728 |
0,000 |
0,0 |
-22,728 |
0,000 |
22,728 |
4.6 Розрахунок навантажень на корінну шийку й підшипник
При розрахунку навантажень на корінну шийку до,до+1 колінчатого вала використають модель розрізної балки, що дозволяє вважати систему статично визначеної й урахувати тільки ті сили, які діють на суміжних кривошипах к и к+1.
Розрахунок навантажень на корінну шийку будемо проводити для шийки 2-3.
Загальні навантаження на корінну шийку по осях Rx й Ry знаходимо у вигляді алгебраїчних сум змінних і постійних навантажень, кН,
Rx=Хпн+ Хпр;
Ry =Yпн+ Yпр,
де Хпн, Yпн - змінні навантаження діючі на опору, кН;
де кут - виміряється від кго кривошипа до кривошипа до+1 у напрямку обертання колінчастого валу.
У зв'язку з тим що противаги на колінчастого валу відсутні, ці вираження перетворяться й одержують такий вид:
Rx=Хпн;
Ry =Yпн.
Повне навантаження на корінну шийку, кн,
Rк= .
Навантаження на корінний підшипник, кН,
Х= Rxcos?+ Rysin?;
Y= -Rxsin?+ Rycos?.
Результати розрахунку представлені в таблиці 4.4. За результатами розрахунку побудований годограф навантажень на корінну опору - малюнок 4.10, годограф навантажень на корінний підшипник - малюнок 4.10.
Таблиця 4.4 - Розрахунок навантажень на корінну опору й підшипник
?2, |
Z2, |
Т2 |
?3 |
Z3 |
Т3 |
Rx 2,3 |
Ry 2,3 |
Rк 2,3 |
X2,3 |
Y2,3 |
|
0 |
-39,167 |
0,000 |
360 |
86,010 |
0,000 |
21,641 |
0,000 |
21,641 |
21,641 |
0,000 |
|
10 |
-38,502 |
-3,242 |
370 |
114,158 |
31,405 |
34,953 |
13,011 |
37,296 |
36,681 |
6,744 |
|
20 |
-36,491 |
-5,853 |
380 |
71,110 |
45,459 |
15,994 |
18,298 |
24,302 |
21,287 |
11,724 |
|
30 |
-33,539 |
-7,296 |
390 |
25,909 |
39,230 |
-3,525 |
14,754 |
15,169 |
4,324 |
14,540 |
|
40 |
-30,278 |
-7,318 |
400 |
1,014 |
30,466 |
-13,520 |
10,694 |
17,238 |
-3,483 |
16,883 |
|
50 |
-27,350 |
-5,988 |
410 |
-11,828 |
23,684 |
-18,100 |
8,176 |
19,861 |
-5,372 |
19,121 |
|
60 |
-25,259 |
-3,641 |
420 |
-18,650 |
19,459 |
-20,286 |
7,308 |
21,562 |
-3,814 |
21,222 |
|
70 |
-24,283 |
-0,793 |
430 |
-22,793 |
17,163 |
-21,749 |
7,563 |
23,026 |
-0,331 |
23,024 |
|
80 |
-24,428 |
2,002 |
440 |
-25,897 |
15,962 |
-23,250 |
8,300 |
24,687 |
4,136 |
24,338 |
|
90 |
-25,478 |
4,321 |
450 |
-28,634 |
15,145 |
-25,000 |
8,993 |
26,568 |
8,993 |
25,000 |
|
100 |
-27,081 |
5,869 |
460 |
-31,172 |
14,255 |
-26,913 |
9,297 |
28,473 |
13,829 |
24,889 |
|
110 |
-28,868 |
6,580 |
470 |
-33,442 |
13,051 |
-28,787 |
9,069 |
30,182 |
18,368 |
23,949 |
|
120 |
-30,553 |
6,553 |
480 |
-35,326 |
11,490 |
-30,436 |
8,336 |
31,557 |
22,437 |
22,190 |
|
130 |
-31,934 |
5,946 |
490 |
-36,749 |
9,656 |
-31,732 |
7,208 |
32,540 |
25,918 |
19,675 |
|
140 |
-32,940 |
4,962 |
500 |
-37,707 |
7,673 |
-32,639 |
5,837 |
33,157 |
28,755 |
16,508 |
|
150 |
-33,585 |
3,776 |
510 |
-38,289 |
5,672 |
-33,206 |
4,365 |
33,491 |
30,939 |
12,823 |
|
160 |
-33,956 |
2,519 |
520 |
-38,598 |
3,720 |
-33,520 |
2,883 |
33,644 |
32,484 |
8,756 |
|
170 |
-34,131 |
1,255 |
530 |
-38,725 |
1,836 |
-33,660 |
1,428 |
33,690 |
33,396 |
4,439 |
|
180 |
-34,188 |
0,000 |
540 |
-37,468 |
0,000 |
-33,105 |
0,000 |
33,105 |
33,105 |
0,000 |
|
190 |
-34,165 |
-1,259 |
550 |
-36,074 |
-1,501 |
-32,450 |
-1,275 |
32,475 |
32,179 |
-4,379 |
|
200 |
-34,044 |
-2,542 |
560 |
-35,265 |
-2,858 |
-32,021 |
-2,495 |
32,118 |
30,943 |
-8,607 |
|
210 |
-33,765 |
-3,848 |
570 |
-34,295 |
-4,062 |
-31,444 |
-3,655 |
31,655 |
29,058 |
-12,557 |
|
220 |
-33,240 |
-5,132 |
580 |
-33,240 |
-5,132 |
-30,714 |
-4,742 |
31,078 |
26,576 |
-16,110 |
|
230 |
-32,383 |
-6,292 |
590 |
-32,026 |
-6,016 |
-29,757 |
-5,686 |
30,295 |
23,483 |
-19,140 |
|
240 |
-31,153 |
-7,173 |
600 |
-30,577 |
-6,578 |
-28,519 |
-6,353 |
29,218 |
19,762 |
-21,522 |
|
250 |
-29,599 |
-7,614 |
610 |
-28,888 |
-6,608 |
-27,021 |
-6,571 |
27,809 |
15,416 |
-23,144 |
|
260 |
-27,865 |
-7,476 |
620 |
-27,106 |
-5,922 |
-25,397 |
-6,190 |
26,140 |
10,506 |
-23,936 |
|
270 |
-26,184 |
-6,742 |
630 |
-25,501 |
-4,400 |
-23,878 |
-5,148 |
24,427 |
5,148 |
-23,878 |
|
280 |
-24,803 |
-5,571 |
640 |
-24,440 |
-2,119 |
-22,751 |
-3,553 |
23,026 |
-0,452 |
-23,022 |
|
290 |
-23,856 |
-4,348 |
650 |
-24,272 |
0,664 |
-22,235 |
-1,702 |
22,300 |
-6,006 |
-21,476 |
|
300 |
-23,174 |
-3,645 |
660 |
-25,217 |
3,495 |
-22,357 |
-0,069 |
22,357 |
-11,119 |
-19,396 |
|
310 |
-22,020 |
-4,200 |
670 |
-27,264 |
5,824 |
-22,769 |
0,750 |
22,782 |
-15,211 |
-16,960 |
|
320 |
-18,713 |
-6,646 |
680 |
-30,146 |
7,159 |
-22,573 |
0,237 |
22,574 |
-17,444 |
-14,328 |
|
330 |
-10,044 |
-11,092 |
690 |
-33,368 |
7,162 |
-20,057 |
-1,816 |
20,139 |
-16,462 |
-11,601 |
|
340 |
8,664 |
-15,680 |
700 |
-36,317 |
5,770 |
-12,776 |
-4,578 |
13,571 |
-10,439 |
-8,672 |
|
350 |
37,580 |
-14,025 |
710 |
-38,392 |
3,217 |
-0,375 |
-4,993 |
5,007 |
0,498 |
-4,983 |
|
360 |
86,010 |
0,000 |
0 |
-39,167 |
0,000 |
21,641 |
0,000 |
21,641 |
21,641 |
0,000 |
|
370 |
114,158 |
31,405 |
10 |
-38,502 |
-3,242 |
34,953 |
13,011 |
37,296 |
36,681 |
6,744 |
|
380 |
71,110 |
45,459 |
20 |
-36,491 |
-5,853 |
15,994 |
18,298 |
24,302 |
21,287 |
11,724 |
|
390 |
25,909 |
39,230 |
30 |
-33,539 |
-7,296 |
-3,525 |
14,754 |
15,169 |
4,324 |
14,540 |
|
400 |
1,014 |
30,466 |
40 |
-30,278 |
-7,318 |
-13,520 |
10,694 |
17,238 |
-3,483 |
16,883 |
|
410 |
-11,828 |
23,684 |
50 |
-27,350 |
-5,988 |
-18,100 |
8,176 |
19,861 |
-5,372 |
19,121 |
|
420 |
-18,650 |
19,459 |
60 |
-25,259 |
-3,641 |
-20,286 |
7,308 |
21,562 |
-3,814 |
21,222 |
|
430 |
-22,793 |
17,163 |
70 |
-24,283 |
-0,793 |
-21,749 |
7,563 |
23,026 |
-0,331 |
23,024 |
|
440 |
-25,897 |
15,962 |
80 |
-24,428 |
2,002 |
-23,250 |
8,300 |
24,687 |
4,136 |
24,338 |
|
450 |
-28,634 |
15,145 |
90 |
-25,478 |
4,321 |
-25,000 |
8,993 |
26,568 |
8,993 |
25,000 |
|
460 |
-31,172 |
14,255 |
100 |
-27,081 |
5,869 |
-26,913 |
9,297 |
28,473 |
13,829 |
24,889 |
|
470 |
-33,442 |
13,051 |
110 |
-28,868 |
6,580 |
-28,787 |
9,069 |
30,182 |
18,368 |
23,949 |
|
480 |
-35,326 |
11,490 |
120 |
-30,553 |
6,553 |
-30,436 |
8,336 |
31,557 |
22,437 |
22,190 |
|
490 |
-36,749 |
9,656 |
130 |
-31,934 |
5,946 |
-31,732 |
7,208 |
32,540 |
25,918 |
19,675 |
|
500 |
-37,707 |
7,673 |
140 |
-32,940 |
4,962 |
-32,639 |
5,837 |
33,157 |
28,755 |
16,508 |
|
510 |
-38,289 |
5,672 |
150 |
-33,585 |
3,776 |
-33,206 |
4,365 |
33,491 |
30,939 |
12,823 |
|
520 |
-38,598 |
3,720 |
160 |
-33,956 |
2,519 |
-33,520 |
2,883 |
33,644 |
32,484 |
8,756 |
|
530 |
-38,725 |
1,836 |
170 |
-34,131 |
1,255 |
-33,660 |
1,428 |
33,690 |
33,396 |
4,439 |
|
540 |
-37,468 |
0,000 |
180 |
-34,188 |
0,000 |
-33,105 |
0,000 |
33,105 |
33,105 |
0,000 |
|
550 |
-36,074 |
-1,501 |
190 |
-34,165 |
-1,259 |
-32,450 |
-1,275 |
32,475 |
32,179 |
-4,379 |
|
560 |
-35,265 |
-2,858 |
200 |
-34,044 |
-2,542 |
-32,021 |
-2,495 |
32,118 |
30,943 |
-8,607 |
|
570 |
-34,295 |
-4,062 |
210 |
-33,765 |
-3,848 |
-31,444 |
-3,655 |
31,655 |
29,058 |
-12,557 |
|
580 |
-33,240 |
-5,132 |
220 |
-33,240 |
-5,132 |
-30,714 |
-4,742 |
31,078 |
26,576 |
-16,110 |
|
590 |
-32,026 |
-6,016 |
230 |
-32,383 |
-6,292 |
-29,757 |
-5,686 |
30,295 |
23,483 |
-19,140 |
|
600 |
-30,577 |
-6,578 |
240 |
-31,153 |
-7,173 |
-28,519 |
-6,353 |
29,218 |
19,762 |
-21,522 |
|
610 |
-28,888 |
-6,608 |
250 |
-29,599 |
-7,614 |
-27,021 |
-6,571 |
27,809 |
15,416 |
-23,144 |
|
620 |
-27,106 |
-5,922 |
260 |
-27,865 |
-7,476 |
-25,397 |
-6,190 |
26,140 |
10,506 |
-23,936 |
|
630 |
-25,501 |
-4,400 |
270 |
-26,184 |
-6,742 |
-23,878 |
-5,148 |
24,427 |
5,148 |
-23,878 |
|
640 |
-24,440 |
-2,119 |
280 |
-24,803 |
-5,571 |
-22,751 |
-3,553 |
23,026 |
-0,452 |
-23,022 |
|
650 |
-24,272 |
0,664 |
290 |
-23,856 |
-4,348 |
-22,235 |
-1,702 |
22,300 |
-6,006 |
-21,476 |
|
660 |
-25,217 |
3,495 |
300 |
-23,174 |
-3,645 |
-22,357 |
-0,069 |
22,357 |
-11,119 |
-19,396 |
|
670 |
-27,264 |
5,824 |
310 |
-22,020 |
-4,200 |
-22,769 |
0,750 |
22,782 |
-15,211 |
-16,960 |
|
680 |
-30,146 |
7,159 |
320 |
-18,713 |
-6,646 |
-22,573 |
0,237 |
22,574 |
-17,444 |
-14,328 |
|
690 |
-33,368 |
7,162 |
330 |
-10,044 |
-11,092 |
-20,057 |
-1,816 |
20,139 |
-16,462 |
-11,601 |
|
700 |
-36,317 |
5,770 |
340 |
8,664 |
-15,680 |
-12,776 |
-4,578 |
13,571 |
-10,439 |
-8,672 |
|
710 |
-38,392 |
3,217 |
350 |
37,580 |
-14,025 |
-0,375 |
-4,993 |
5,007 |
0,498 |
-4,983 |
|
720 |
-39,167 |
0,000 |
360 |
86,010 |
0,000 |
22,353 |
0,000 |
22,353 |
22,353 |
0,000 |
4.7 Визначення ступеня нерівномірності обертання колінчатого вала двигуна
Ступінь нерівномірності обертання
,
де А - надлишкова робота сумарного крутного моменту двигуна, кн м;
- момент інерції мас, що рухаються, КШМ в одному відсіку,• кг м2;
- момент інерції маховика, кг• м2.
Надлишкову роботу визначаємо за графіком сумарного крутного моменту.
,
де F=8916,03 мм2 - площа найбільшої фігури;
=0,0042 - масштаб по осі абсцис, радий/мм;
=0,025- масштаб по осі ординат, кН• м/мм.
кН*м.
Момент інерції мас, що рухаються, КШМ в одному відсіку
,
де R - радіус кривошипа;
zп - кількість противаг;
Dц - діаметр циліндра;
Z0 - кількість циліндрів у відсіку;
Lк - довжина кривошипа, м;
d - діаметр шатунної шийки, м.
кг/м2.
<0,02
4.8 Аналіз зовнішньої зрівноваженість двигуна
Сума сил інерції поступально, що рухаються мас, I порядку
Отже .
Сума сил інерції поступально рухаються мас II порядку
Момент від сил інерції поступально рухаються мас I порядку
.
Отже .
Момент від сил інерції поступально рухаються мас II порядку
.
Тому що сили інерції обертових мас КШМ і моменти цих сил у даному двигуні врівноважені, то необхідності в постановці противаг, що врівноважують, на колінчатому валу, немає.
Зрівноважити сили інерції поступально, що рухаються мас, II порядку можна за допомогою механізму, що врівноважує, системи Ланчестера. У даному двигуні ці сили не врівноважують.
Критерії зовнішньої зрівноваженість Климова-Стечкина:
,
.
Т. к. =0 й =0.
Т. до двигун добре врівноважений.
Отримані результати в цьому розділі використані в розділі 6 при розрахунку деталей проектованого двигуна на міцність.
5. РОЗРАХУНОК ДЕТАЛЕЙ НА МІЦНІСТЬ
5.1 Розрахунок поршневої групи
Вихідні дані:
- діаметр циліндра, D=120 мм;
- хід поршня, S=140 мм;
- максимальний тиск згоряння, pz=12 МПа ;
- найбільша нормальна сила, Nmax=9,706 кН;
- маса поршневої групи, mп=3,1 кг;
- максимальна частота обертання холостого ходу двигуна, nx.x.=1900 хв-1;
- товщина днища поршня, ?=12 мм;
- висота поршня, Н=143 мм;
- висота юбки поршня, hю=90 мм;
- внутрішній діаметр поршня, мм;
- радіальна товщина кільця, t=5 мм;
- радіальний зазор кільця в канавці поршня, ?t=0,9 мм;
- товщина стінки головки поршня, s=18,5 мм;
- величина верхньої кільцевої перемички, hп=7 мм;
- число й діаметр масляних каналів у поршні, nм!=3 мм, dм=2 мм;
- матеріал кільця - сірий чавун, Е=1.0 105 МПа;
- матеріал поршня - алюмінієвий сплав, п=25 10-6 1/град;
- матеріал гільзи циліндра - чавун, ц=11 10-6 1/град;
- внутрішній радіус днища, мм;
- зовнішній діаметр пальця, dп=42 мм;
- внутрішній діаметр пальця, dв=20 мм;
- довжина пальця lп=105 мм;
- довжина втулки шатуна, lш=45 мм;
- відстань між торцями бобишек, b=46 мм;
- матеріал поршневого пальця - сталь 15Х, Е= МПа;
- палець плаваючого типу.
Рисунок 5.1 - Розрахункова схема поршня.
Поршень служить для сприйняття навантаження від газів, ущільнення камери згоряння й відводу тепла. Під час роботи двигуна поршень піддається навантаженням від змінного тиску газів, дії сил інерції, а також сил тертя.
Розрахункова схема поршня показана на рис.5.1.
5.1.1 Розрахунок поршня
Напруга вигину в днищі поршня не розраховується в силу складності конструкції.
Максимальна сила тиску газів на днище поршня, МН:
Pz max=pz Fп=.
Діаметр поршня по дну канавки, мм:
dк=D -2 (t+t)=.
Площа поздовжнього діаметрального перетину масляного каналу, м 2:
Площа перетину х - х, м 2:
Напруга стиску, МПа:
.
Допустимі напруження на стиск сж =30 - 40 МПа.
Максимальна кутова швидкість холостого ходу, с-1:
Маса головки поршня з кільцями, розташованими вище перетину х - х, кг:
Максимальна розривна сила, МН:
Напруга розриву в перетині х - х, МПа:
.
Допустимі напруження на розрив становлять р =4 - 10 МПа.
Напруга зрізу у верхній кільцевій перемичці, МПа:
.
Напруга вигину у верхній кільцевій перемичці, МПа:
.
Складна напруга у верхній кільцевій перемичці, МПа:
.
Допустимі напруги у верхніх кільцевих перемичках з урахуванням значних температурних навантажень перебуває в межах [ =30 - 40 МПа.
Питомий тиск поршня на стінку циліндра, МПа:
;
.
Для сучасних двигунів МПа, МПа.
Необхідні зазори між стінками циліндра й поршнем у холодному стані, мм:
Діаметри головки та юбки поршня, мм:
DГ =D - Г =120 - 0,72 =119,28;
DЮ =D - Ю =120 - 0.42=119,58.
Діаметральні зазори в гарячому стані, мм:
де tц , tГ , tЮ - відповідно температура стінок циліндра, головки й юбки поршня в робочому стані, при водяному охолодженні приймаються, С?:
tц=110 - 115; tГ=200 - 450; tЮ=130 - 200.
5.1.2 Розрахунок поршневого кільця
Відношення різниці між величинами зазорів замка кільця у вільному й робочому стані до товщини кільця становить =3.
Середній тиск кільця на стінку циліндра, МПа:
Середній радіальний тиск для компресійних кілець pcp=(0.11 - 0.37) МПа.
Середній радіальний тиск для маслоз'ємних кілець pcp=(0.2 - 0.4) МПа.
Тиск кільця на стінку циліндра в різних місцях окружності, МПа:
Р = рср до ,
де до - для різних кутів узято з таблиці 5.1.
Таблиця 5.1 - Коефіцієнти корекції епюри тиску поршневого кільця
Кут , град |
0 |
30 |
60 |
90 |
120 |
150 |
180 |
|
р/рср=до |
1.06 |
1.06 |
1.12 |
0.91 |
0.45 |
0.67 |
2.85 |
Результати розрахунку зведені в таблицю 5.2.
Таблиця 5.2 - Результати розрахунку тиску кільця на стінку циліндра
, град |
0 |
30 |
60 |
90 |
120 |
150 |
180 |
|
до |
1.06 |
1.06 |
1.12 |
0.91 |
0.45 |
0.67 |
2.85 |
|
p=рсрдо ,МПа |
0,165 |
0,165 |
0,175 |
0,142 |
0,07 |
0,105 |
0,445 |
За даними таблиці 5.2 побудована епюра тиску кільця на стінку циліндра, представлену на рисунку 5.2.
Рисунок 5.2 - Епюра тисків кільця на стінку циліндра
Напруга вигину кільця в робочому стані, МПа:
.
Напруга вигину при надяганні кільця на поршень, МПа:
,
де m - коефіцієнт, що залежить від способу надягання кільця:
m=1,57.
Допустимі напруження при вигині кільця з =220 - 450 МПа.
Монтажний зазор у замку поршневого кільця, мм:
де !к - мінімально припустимий зазор у замку кільця під час роботи двигуна, мм:
!к =0,06...0,10
tк , tц , t0 - відповідно температура кілець і стінок циліндра в робочому стані й початковій температурі, при водяному охолодженні приймаються, С?:
tк=200 - 300, tц=110 - 115, t0=20.
5.1.3 Розрахунок поршневого пальця
Сила газів, що діє на палець, МН:
Рz max=pz Fп=.
Сила інерції, що діє на палець, МН:
Рj= - mп 2м R (1+)=.
Розрахункова сила, що діє на поршневий палець, МН:
Р=Рz max+ k Pj=.
де k - коефіцієнт, що враховує масу поршневого пальця:
k=0,68...0,81
Питомий тиск пальця на втулку поршневої головки шатуна, МПа:
.
Питомий тиск пальця на бобишки, МПа:
.
Для сучасних двигунів МПа, МПа.
Напруга вигину в середньому перетині пальця, МПа:
,
де .
Для сучасних двигунів МПа.
Дотичні напруження зрізу в перетинах між бобишками й головкою шатуна, МПа:
.
Для сучасних двигунів МПа.
Внаслідок нерівномірного додатка сил до пальця, при роботі двигуна перетин пальця овалізується. При цьому виникають напруги з різними значеннями по довжині пальця і його перетину. При складанні розрахункової схеми приймається синусоїдальний розподіл навантаження по поверхні пальця (рис. 5.3а).
Рисунок 5.3 - Схема напруженості й деформації поршневого пальця:
а) розподіл навантаження; б) епюри напруження
Найбільше збільшення горизонтального діаметра пальця при овалізації, мм:
Значення не повинне перевищувати 0.02... 0.055 мм.
Напруги овалізації на зовнішній поверхні пальця в горизонтальній площині (=00), МПа:
Напруги овалізації на зовнішній поверхні пальця у вертикальній площині (=900), МПа:
Напруги овалізації на внутрішній поверхні пальця в горизонтальній площині (=00), МПа:
Напруги овалізації на внутрішній поверхні пальця у вертикальній площині (=900), МПа:
Найбільша напруга овалізації виникає на внутрішній поверхні пальців горизонтальної площини. Ця напруга не повинна перевищувати 300 - 350 МПа.
5.2 Розрахунок шатунної групи
5.2.1 Розрахунок поршневої головки шатуна
Вихідні дані:
- максимальний тиск згоряння, pzд=12 МПа на режимі n=1900 хв-1 при 370 0;
- маса шатунної групи, mш=4.3 кг;
- зовнішній діаметр головки, dГ =64 мм;
- внутрішній діаметр головки, d=49 мм;
- матеріал шатуна - вуглецева сталь 40М; Еш =2.2 105 МПа, Г =1 10 -5 град -1;
- матеріал втулки - бронза; ЕВ= 1.15 105 МПа, В =1.8 10 -5 град-1;
- межа міцності, В =980 МПа;
- межа утоми (витривалості) при вигині, -1 = 420 МПа;
- межа утоми при розтяганні - стиску, -1р =300 МПа;
- границя текучості, Т =800 МПа;
- коефіцієнт приведення циклу при вигині, = 0.2;
- коефіцієнт приведення циклу при розтяганні - стиску, = 0.17;
- маса шатунної групи, mш=4,3 кг;
- діаметр шатунної шийки, dш.ш=78 мм;
- товщина стінки вкладиша, tВ =3 мм;
- відстань між шатунними болтами, сб=98 мм;
- довжина шатуна, Lш=250 мм;
- довжина кривошипної головки, lк=50 мм;
- основні конструктивні параметри стрижня шатуна: hш=38 мм; bш=26 мм; аш=10 мм; tш=9 мм .
- із кривошипної й шатунної головок шатуна маємо: d=98 мм; d1=64 мм.
- маса шатунної групи, що робить возвратно - поступальний рух, mш.п=1,376 кг;
- маса шатунної групи, що робить обертовий рух, mш.до=2,924 кг;
- номінальний діаметр болта, d= 14 мм;
- крок різьблення, t=1,5 мм;
- кількість болтів, iб=2;
- матеріал - сталь 40Х;
- межа міцності, В=1000 МН / м2;
- границя текучості, Т=900 МН /м2;
- межа утоми при розтяганні - стиску, -1=330 МН /м2;
- коефіцієнт приведення циклу при розтяганні - стиску, 0=0.16.
Розрахунковими елементами деталей шатунної групи є: верхня (поршнева) головка, стрижень шатуна, нижня (кривошипна) головка й шатунні болти. Основні розміри елементів шатунної групи при конструюванні приймають на підставі сталих конструктивних співвідношень, а потім уточнюються розрахунковим або експериментальним методом. При розрахунку поршневої головки шатуна необхідно визначити утомну міцність у перетині 1 - 1 від дії сил інерції, напругу від запресовування втулки, утомну міцність у перетині А - А від дії сумарних сил. Розрахункова схема шатунної групи показана на рис.5.4.
Радіальна товщина стінки головки, мм:
Радіальна товщина стінки втулки, мм:
Відносини межі утоми при вигині до границі текучості:
Відносини межі утоми при розтяганні - стиску до границі текучості:
5.2.1.1 Розрахунок перетину 1 - 1
Маса головки вище перетину 1 - 1, кг:
mВГ = 0.08 mш= кг.
Максимальна напруга пульсуючого циклу, МПа:
Ефективний коефіцієнт концентрації напруг:
k=1.2+1.8 10 -4(В - 400)=
Середня напруга й амплітуда напруг, МПа:
де м - масштабний коефіцієнт:
м=0,75
п - коефіцієнт поверхневої чутливості:
п=1,1
Тому що - то запас міцності в перетині 1 - 1 визначається по межі утоми:
5.2.1.2 Напруги від запресованої втулки
Температурний натяг, мм:
де t - середня температура головки й втулки, С?:
t=200.
Сумарний натяг, мм:
де ? - натяг посадки бронзової втулки, мм:
?=0,05.
Питомий тиск на поверхні зіткнення втулки з головкою, МПа:
де ? - коефіцієнт Пуассона:
?=0,3.
Напруга від сумарного натягу на внутрішній поверхні головки, МПа:
Напруга від сумарного натягу на зовнішній поверхні головки, МПа:
значення й можуть досягати 100…150 Мпа.
5.2.1.2 Розрахунок перетину А - А
Максимальна сила, що розтягує головку на режимі n = nN, Н :
На підставі результатів досліджень роботи верхньої головки шатуна приймають, що радіальний тиск від сили РИ розподіляється рівномірно по внутрішній поверхні верхньої половини головки (рис. 5.5). Крім того, приймають, що нижня частина головки, що опирається на стрижень великої твердості, не деформується, а дія правої, відкинутої частини головки заміняється нормальною силою й згинальним моментом , значення яких визначається далі.
Рисунок 5.5 розподіл навантаження на верхній головці шатуна
а) при розтяганні б) при стиску
Нормальна сила в перетині 0 - 0, Н:
де ш. з - кут закладення:
ш. з=1150.
Середній радіус головки, мм:
Згинальний момент у перетині 0 - 0, Н*м:
Нормальна сила в розрахунковому перетині від розтягуючої сили, Н:
Згинальний момент у розрахунковому перетині від розтягуючої сили, Н*м:
Площа перетину стінок головки, мм 2:
Площа перетину стінок втулки, мм 2:
Напруга на зовнішнім волокні від розтягуючої сили, МПа:
де
Сумарна сила, що стискає головку, Н:
Нормальна сила й згинальний момент у розрахунковому перетині від стискаючої сили, Н:
де 0,0018,
0,0006.
Напруга на зовнішнім волокні від стискаючої сили, МПа:
Максимальна напруга асиметричного циклу, МПа:
Мінімальна напруга асиметричного циклу, МПа:
Середня напруга й амплітуда напруги, МПа:
Тому що , то запас міцності в перетині А - А визначається по межі утоми:
Запас міцності поршневих головок змінюється в межах .
5.2.2 Розрахунок кривошипної головки шатуна
Маса кришки кривошипної головки:
mкр=0.25 mш= 0.254,3 =1,075
Максимальна сила інерції, Н:
Внутрішній радіус кривошипної головки шатуна, мм:
Момент опору розрахункового перетину, м 3:
Момент інерції вкладиша, м 4:
Момент інерції кришки, м 4:
Сумарна площа кришки й вкладиша в розрахунковому перетині, МПа:
Напруга вигину кришки й вкладиша, МПа:
Значення змінюється в межах 100…300 МПа.
5.2.3 Розрахунок стржня шатуна
Сила, що стискає шатун, досягає максимального значення на початку робочого ходу при рzд і визначається за результатами динамічного розрахунку, кН:
при ? = 3700
Сила, що розтягує шатун, досягає максимального значення на початку впуску і визначається за результатами динамічного розрахунку, кН:
при ?=0?
де - тиск залишкових газів, МПа:
.
Площа інерції перетину В - В, мм 2:
Момент інерції перетину В - В, мм 4:
Коефіцієнт, що враховує вплив поздовжнього вигину шатуна в площині хитання шатуна:
Максимальна напруга від стискаючої сили в площині хитання шатуна, МПа:
Довжина стрижня шатуна між поршнем і кривошипною головкою:
Коефіцієнт, що враховує вплив поздовжнього вигину шатуна в площині, перпендикулярної до площини хитання шатуна:
Максимальна напруга від стискаючої сили в площині, перпендикулярної до площини хитання шатуна, МПа:
Для сучасних двигунів напруги і не повинне перевищувати 200…350 МПа.
Мінімальна напруга від сили, що розтягує шатун, МПа:
Середні напруги й амплітуди циклу, МПа:
де м - масштабний коефіцієнт:
;
п - коефіцієнт поверхневої чутливості, з урахуванням поверхневого зміцнення стрижня азотуванням:
.
Тому що і ,
то запаси міцності в перетині В - В визначаються по межі утоми:
5.2.4 Розрахунок шатунного болта
Відносини межі утоми при розтяганні - стиску до границі текучості:
Сила попереднього затягування, Н:
Сумарна сила, що розтягує болт, Н:
де ? - коефіцієнт основного навантаження різьбового з'єднання, рівний 0.2.
Внутрішній діаметр різьблення болта, мм:
Максимальна напруга, що виникає в болті, МПа:
Мінімальна напруга, що виникає в болті, МПа:
Піддатливість болта:
де k - теоретичний коефіцієнт концентрації напруги:
;
q - коефіцієнт чутливості сталі до концентрації напруг:
.
Середня напруга й амплітуди циклу, МПа:
де м - масштабний коефіцієнт:
;
п - коефіцієнт поверхневої чутливості:
.
Тому що , то запас міцності болта визначається по границі текучості:
5.3 Розрахунок колінчатого вала на міцність
Вихідні дані:
- діаметр корінної шийки D=0.092 м;
- діаметр отвору в корінній шийці D1 =0.084 м;
- межа утоми матеріалу колінчатого вала, МПа;
- діаметр шатунної шийки d=0.078 м;
- діаметр осьового отвору в шатунній шийці d1=0.031.
Результати динамічних розрахунків КШМ використають для розрахунків міцності, найважливішим з яких є розрахунок міцності колінчатого вала. Колінчатий вал розраховується на утомливу міцність, тому що колінчатий вал навантажений змінними силами й моментами.
5.3.1 Розрахунок корінної шийки
Корінні шейки піддаються деформаціям крутіння й вигину, однак деформації вигину незначні й ними зневажають. Корінні шейки розраховують тільки на крутіння. Найбільш напруженої є шийка, для якої максимальна величина:
де і - вибираються для кожної шийки.
Подобные документы
Обґрунтування вибору типу та параметрів тракторного двигуна потужністю 85 кВт на базі дизеля СМД-17. Розрахунки робочого процесу, динаміки, міцності деталей кривошипно-шатунного механізму. Актуальність проблеми застосування агрегатів очищення мастила.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 21.07.2011Динамічний розрахунок тракторного двигуна на базі СМД-21, визначення сил та моментів, діючих у відсіку двигуна, розрахунок навантаження на шатунну шийку та підшипник, обертових моментів на корінних шийках; побудова годографів; перевірка валу на міцність.
дипломная работа [596,0 K], добавлен 03.12.2011Перелік основних деталей і вузлів базового двигуна. Аналіз потужних ефективних параметрів проектованого двигуна і порівняння з ефективними показниками базового двигуна. Заходи по зниженню токсичності відпрацьованих газів та охорони. Індикаторна діаграма.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 08.12.2008Розрахунок потужності і вибір двигуна відповідно до заданих параметрів. Перевірка вибраного двигуна в умовах пуску і перевантаження. Перевірка двигуна по кількості включень та по перегріву. Обгрунтування та вибір елементів схеми. Опис роботи схеми.
курсовая работа [71,1 K], добавлен 13.05.2012Навантажувальна і гвинтова характеристики дизеля з газотурбінним наддувом. Побудова залежностей годинної і питомої ефективної витрати палива і повітря, ККД, середнього ефективного тиску наддуву від потужності дизеля. Аналіз системи змащування двигуна.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 14.02.2013Розрахунок тракторного двигуна. Визначення сили й моментів, що діють у відсіку двигуна. Розрахунок навантаження, діючого на шатунні і корінні шийки і підшипники. Ступінь нерівномірності обертання колінчатого валу. Аналіз зовнішньої зрівноваженності.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.08.2011Розрахунок основних параметрів робочого органа бурякозбирального комбайна та потужності, що необхідна для його приводу. Матеріали зірочок і муфт, визначення їх основних розмирів. Перевірка вала на міцність та перевірочний розрахунок підшипників.
курсовая работа [458,4 K], добавлен 17.04.2011Обчислення основних параметрів авіаційного двигуна турбогвинтового типу. Розрахунок і узгодження параметрів компресора і турбіни, на підставі яких будуть визначаться діаметри ступенів турбіни і компресора. Обчислення площі основних прохідних перерізів.
курсовая работа [123,6 K], добавлен 03.12.2010Аналіз основних технічних даних двигуна-прототипу. Термодинамічний та газодинамічний розрахунок газотурбінної установки. Системи змащування, автоматичного керування і регулювання, запуску. Вибір матеріалів. Розрахунок на міцність лопатки і валу турбіни.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 09.04.2012Аналіз основних технічних даних двигуна-прототипу. Аеродинамічний та газодинамічний розрахунок ГТУ. Розрахунок на міцність елементів ГТУ. Система автоматичного керування і регулювання ГТУ. Обґрунтування напряму підвищеної паливної економічності ГТУ.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 03.04.2012