Тепловой расчет двигателя

 

По данным таблицы строим аналитическим методом графики перемещение S_x, скорость V_п и ускорение поршня j_{п .} (приложение)

 

3. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма.

 

1.   Силу давления газов определяют по рассчитанной и построенной  индикаторной диаграмме.

Строим развернутую диаграмму давления газов в координатах р_г - j ^о п.к.в, используя построенную свернутую индикаторную диаграмму (Приложение 1) действительного цикла в ходе теплового расчета двигателя. Перестроение индикаторной диаграммы в развернутую выполняется графическим путем по методу проф. Ф.А. Брикса которая равна 8.1 мм.(rl /2).Развертку индикаторной диаграммы начинают от ВМТ в процессе хода впуска. Масштабы развернутой диаграммы : ход поршня М_s=1 мм.

Давление М_р =0,05 Мпа. В мм., сил М_р= М_рF_п=0.05*0.0113=0.000565МН или 0,6кН в мм., угла поворота кривошипа М=3^о в мм.

 По развернутой диаграмме  через каждые 30^о угла поворота кривошипа определяем избыточное давление над поршнем   ∆ р_г = р_г – р_{o  Мпа.}    

Полученные значения занесем в сводную  таблицу.

 

 

4.2.  Приведение массы кривошипно-шатунного механизма.

Для вычисления силы инерции  возвратно-поступательно движущихся масс и центробежной силы инерции  вращающейся части массы шатуна необходимо знать массы деталей  поршневой (m_п) и шатунной (m_ш) групп.( m_ш, m_п, m_к определяем  приближенно по лит.1 часть2.таб.1)

Масса поршневой группы:

где m^'_п – удельная масса поршня,

Для поршня из алюминиевого сплава принято m^'_п = 260 кг/м² , F_n=113см² 

Масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов

 

 

=320 кг/м² для стального кованого вала

 

 

Масса шатуна:

,

где m^'_ш – удельная масса шатуна,    m^'_ш = 300 кг/м²                           

Масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца:

 

Масса шатуна, совершающая вращательное движение:

Масса кривошипно-шатунного механизма, совершающие возвратно-поступательное движение:

Масса кривошипно-шатунного  механизма, совершающие  вращательное движение:           

   

 

 

4.3.  Cилы инерции

 

Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс P_j вычисляется в    виде удельных сил p_j (отнесенных к площади поршня)

 

  Мпа

                 Полученные данные заносим в сводную таблицу

            Центробежные силы (полные)

всех вращающихся масс

  H

K_r=-6,078*0,06*272,1²=-27000 H

 

вращающихся масс кривошипа

Н.,

K_r.к =-3.62*0.06*272.1²=-16081H

 

вращающихся масс шатуна

Н., 

K_r.ш=-2,458*0,06*272,1²=-10919H

 

Для V-образных двигателей с рядом стоящими шатунами

К_r∑ = K_r.к+2 K_r.ш  Н

К_r∑=  -16081+2* (-10919)= -37,9кН

4.4. Суммарные силы  действующие в к.ш.м.

Удельные суммарные  силы :

-сила давления газов  и инерция поступательно-движущихся масс

                                                 ∑p=  ∆ p_r+p_j,   Мпа;

-нормальная сила

p_N =∑p*tgβ,  Мпа;

 

-сила действующая  вдоль шатуна

p_s =∑p/cosβ,   Мпа;

- сила направленная  по радиусу кривошипа

p_k = ∑cos(µ+β)/cosβ,   Мпа;

-тангенциальная сила

p_T=∑p*sin(µ+β)/cosβ,   Мпа;

 

Значения полученных сил заносятся в таблицу. В  районе максимального     давления сгорания шаг равен 10⁰ п.к.в. :360⁰, 370⁰,390⁰.

        4.5. Крутящие моменты на шейках колен.вала

      Крутящий  момент одного цилиндра   М_кр.ц = p_T F_n r      Нм;

Полученные данные заносим  в сводную таблицу.

  Сводная таблица .

 Силы  действующих в КШМ двигателя

	∆ Рг,Мпа	j, м/с	Рj,Мпа	∑P,Мпа	tgβ	РN,Мпа	1/cosβ
0	0,1	5640	-1,933	-1,833	0	0	1
30	0,05	4450	-1,525	-1,475	0.136	-0,199	1,009
60	0,05	1620	-0,555	-0,505	0.239	-0,119	1,028
90	0,05	-1200	0,411	0,461	0,278	0,131	1,038
120	0,05	-2820	0,966	1,016	0,239	0,245	1,028
150	0,05	-3250	1,114	1,164	0.136	0,160	1,009
180	0,05	-3240	1,11	1,160	0	0	1
210	0,05	-3250	1,114	1,164	-0.136	-0,162	1,009
240	0,1	-2820	0,96	1,06	-0.239	-0,262	1,028
270	0,15	-1200	0,411	0,561	-0,278	-0,181	1,038
300	0,25	1620	-0,555	0,305	-0,239	-0,032	1,028
330	1,25	4450	-1,525	0,275	-0.136	-0,107	1,009
360	5,2	5640	-1,933	3,267	0	0	1
370	8,804	5430	-1,861	6,943	0.047	0,439	1,001
390	3,8	4450	-1,525	2,275	0.136	0,617	1,009
420	1,1	1620	-0,555	0,545	0.239	0,353	1,028
450	0,6	-1200	0,411	1,011	0.278	0,373	1,038
480	0,35	-2820	0,966	1,316	0,239	0,365	1,028
510	0,2	-3250	1,114	1,314	0.136	0,205	1,009
540	0,15	-3240	1,11	1,26	0	0	1
570	0,125	-3250	1,114	1,264	-0.136	-0,171	1,009
600	0,1	-2820	0,966	1,066	-0.239	-0,246	1,028
630	0,075	-1200	0,411	0,486	-0,278	-0,131	1,038
660	0,05	1620	-0,555	-0,505	-0,239	0,118	1,028
690	0,01	4450	-1,525	-1,515	-0.136	0,199	1,009
720	0,01	5640	-1,933	-1,923	0	0	1

 

 

 

 

Продолжение сводной  таблицы

	ps  Мпа	cos(µ+β)/cosβ	pk Мпа	sin(µ+β)/cosβ	PT Мпа	Мкр.ц   Нм
0	-1,871	1	-1,871	0	0	0
30	-1,479	0,798	-1,170	0,618	-0,906	-610
60	-0,510	0,293	-0,145	0,985	-0,489	-330
90	0,488	-0,278	-0,131	1	0,470	315
120	1,054	-0,707	-0,725	0,747	0,766	520
150	1,184	-0,934	-1,096	0,382	0,488	300
180	1,169	-1	-1,169	0	0	0
210	1,205	-0,934	-1,115	-0,382	-0,456	-310
240	1,127	-0,707	-0,775	-0,747	-0,819	-555
270	0,676	-0,278	0,181	-1	-0,651	-440
300	0,139	0,293	0,040	-0,985	-0,133	-90
330	0,792	0,798	0,626	-0,618	-0,485	-330
360	6,636	1	6,636	0	0	0
370	9,355	0,977	9,131	0,220	2,056	1390
390	4,576	0,798	3,619	0,618	2,803	1900
420	1,516	0,293	0,432	0,985	1,453	985
450	1,392	-0,278	-0,373	1	1,341	910
480	1,569	-0,707	-1,079	0,747	1,140	770
510	1,518	-0,934	1,405	0,382	0,575	390
540	1,330	-1	-1,330	0	0	0
570	1,265	-0,934	-1,171	-0,382	-0,479	-325
600	1,057	-0,707	-0,727	-0,747	-0,798	-520
630	0,491	-0,278	-0,131	-1	-0,473	-320
660	-0,507	0,293	-0,144	-0,985	0,486	330
690	-1,476	0,798	-1,167	-0,618	0,904	615
720	-1,871	1	-1,871	0	0	0

 

  Для построения кривой суммарного крутящего момента проведем  суммирование значений крутящих моментов  всех восьми цилиндров табличным методом, используя полученные значения М_кр.ц из сводной таблицы.суммирование производится через каждые 10⁰ угла поворота коленвала.

Величина и характер крутящих моментов всех цилиндров одинаковы, но сдвинуты по фазе на угол θ, равный промежуткам  между вспышками;

θ =720/i , град. п.к.в

 θ=720/8=90⁰

φ коленчатого вала	Цилиндры
	1		2		3		4		5		6		7		8
	Φ кривошипа	М.кр.ц Нм	Φ кривошипа	М.кр.ц Нм	Φ кривошипа	М.кр.ц Нм	Φ кривошипа	М.кр.ц Нм	Φ кривошипа	М.кр.ц Нм	Φ кривошипа	М.кр.ц Нм	Φ кривошипа	М.кр.ц Нм	Φ кривошипа	М.кр.ц Нм	М.кр.ср. Нм
0	0	0	90	315	180	0	270	-440	360	0	450	910	540	0	630	-320	465
10	10	-400	100	445	190	-105	280	-270	370	1390	460	890	550	-120	640	-170	1660
20	20	-560	110	525	200	-215	290	-190	380	1790	470	860	560	-260	650	100	2050
30	30	-610	120	520	210	-310	300	-90	390	1900	480	770	570	-325	660	330	2185
40	40	-610	130	450	220	-395	310	-150	400	1420	490	680	580	-380	670	480	1495
50	50	-510	140	360	230	-485	320	-275	410	1130	500	535	590	-450	680	580	885
60	60	-330	150	300	240	-555	330	-330	420	985	510	390	600	-520	690	615	555
70	70	-145	160	175	250	-605	340	-320	430	890	520	260	610	-515	700	515	255
80	80	110	170	80	260	-580	350	-255	440	880	530	110	620	-445	710	270	170
90	90	315	180	0	270	-440	360	0	450	910	540	0	630	-320	720	0	465

Таблица

 

   По полученным данным М_кр.ср. строим кривую М_кр. в масштабе М_м=25Нм в мм. и М_φ=1⁰ в мм. Приложение

 

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Методические указания к курсовому проектированию по автомобильным двигателям (для студентов заочников специальности 1609)   Свердловск.1985г

2. Болтинский В.Н. Теория, конструирование и расчет тракторных и автомобильных двигателей. - М.: Сельхозиздат, 1962. - 390 с.

3. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей:

Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. шк., 2002. - 496 с.