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= - mвR• ?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- mвR• ?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 иа А=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,

М1,20,11,

де М1 - крутний момент створюваний на 1м кривошипі, кН• м.

Крутний момент на корінній шийці 2,3, кн м,

М2,31,22,

де М2 - крутний момент створюваний на 2м кривошипі, кН• м.

Крутний момент на корінній шийці 3,4, кН м,

М3,42,33,

де М3 - крутний момент створюваний на 3м кривошипі, кН• м.

Крутний момент на корінній шийці 4,до, кН м,

М4,док= М3,44,

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,

ТшА.

Повне навантаження на шатунну шийку, кн,

.

Шатунний підшипник навантажений реакціями шатунної шийки,

Rш• sin(?+?)+ Zш• cos(?+?);

Rтшш• 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 R- 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,

Rxпн+ 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:

Rxпн;

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, p=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 р 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 21.07.2011

  • Динамічний 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 03.12.2011

  • Перелік 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 08.12.2008

  • Розрахунок 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 13.05.2012

  • Навантажувальна 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 14.02.2013

  • Розрахунок 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 24.08.2011

  • Розрахунок 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 17.04.2011

  • Обчислення 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 03.12.2010

  • Аналіз 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 09.04.2012

  • Аналіз 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

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.