Динамічний розрахунок кривошипно-шатунного механізму двигуна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство Освіти і Науки України

Національний техничний університет

,,Харківский політехничний інститут”

Кафедра двигунів внутрішнього згорання

Курсовий проект

,,Динамічний розрахунок кривошипношатунного механізму двигуна”

по курсу ,,Конструкція і динаміка ДВЗ ”

Харків 2011

ЗАВДАННЯ

Виконати динамічний розрахунок тракторного двигуна СМД21, визначити сили й моменти, що діють у відсіку двигуна, а також навантаження, діючі на шатунні і корінні шийки і підшипники, крутні моменти, що передаються до корінних шийок.

На основі динамічного розрахунку визначити ступінь нерівномірності обертання колінчатого валу.

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка: 49 с., 12 рис., 8 табл., 4 джерела.

Ключові слова: КРИВОШИПНОШАТУННИЙ МЕХАНІЗМ, ДВИГУН, КОЛІНВАЛ, ВІДСІК ДВИГУНА, КОРІННА ШИЙКА, ШАТУННА ШИЙКА, ШАТУННИЙ ПІДШИПНИК, КОРІННИЙ ПІДШИПНИК, ГОДОГРАФ, НЕРІВНОМІРНІСТЬ ОБЕРТАННЯ.

В данній роботі виконаний динамічний розрахунок тракторного двигуна на базі СМД21, визначені сили та моменти діючі у відсіку двигуна, а також навантаження діючі на шатунну шийку та підшипник, обертові моменти на корінних шийках. На основі вихідних даних побудовані годографи навантажень.

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

ВСТУП

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

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

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

1. ПОДГОТОВКА ВИХІДНИХ ДАННИХ

1.1 Данні двигуна

Результати розрахунку робочого процесу дизеля з наддувом

ВИХІДНІ ДАННІ

Частота обертання к.в.: 1800 об/мин

Діаметр циліндра: 0,120 м

Ход поршня: 0,140 м

Ступінь стиску: 16,0

Число циліндрів: 4

Довжина шатуна: 0,250 м

ККД турбокомпрессора: 0,55

РОЗМІРИ ЦИЛІНДРА

Робочий об'єм циліндра: 1,583E3 м куб

Об'єм камери стиску: 1,056E4 м куб

ПАРАМЕТРИ ПОВІТРЯ

Теор. необхід. кілть повітря: 0,497 кмоль пов/кг пал

Хімічний коеф. молекулярної зміни: 1,035

Коеф. надлишку повітря: 1,91

Сумарний коеф. надлишку повітря: 1,91

ПАРАМЕТРИ НАДДУВА

Тиск наддува: 0,1982 МПа

Ступінь підвищення тиску в нагнітачі: 2,0313

Тиск газів на випуску: 0,1611 МПа

Температура після нагнітача: 377 К

Температура після повітроохолоджувача: 333 К

Ефективність повітроохолоджувача: 0,52

ПАРАМЕТРИ НАПОВНЕННЯ

Підігрів заряду при наповненні: 57,4 К

Коефіцієнт наповнення: 1,582

Потенціальний заряд циліндра: 6,584E5

Коеэф. залишкових газів: 0,062

Кількість свіжої суміші: 1,042E4 кмоль/цикл

Кількість суміші вкінці наповнення: 1,139E4 кмоль/цикл

Об'єм вкінці наповнення: 1,689E3 м куб

Температура вкінці наповнення: 353 К

Тиск вкінці наповнення: 0,198 МПа

Коэффициент утечки продувочного воздуха: 0

ПАРАМЕТРИ СТИСКУ

Показник адіабати стиску: 1,366

Кількість робочого тіла вкінці стиску: 1,339E4 кмоль/цикл

Об'єм вкінці стиску: 1,056E4 м куб

Температура вкінці стиску: 974 К

Тиск вкінці стиску: 8,7405 МПа

ПАРАМЕТРИ СГОРАННЯ

Ступінь підвищення тиску: 1,32

Повний коефіцієнт молекулярної зміни: 1,033

Кількість суміші вкінці згоряння: 1,176E4 кмоль/цикл

Об'єм вкінці згоряння: 1,534E4 м куб

Температура вкінці згоряння: 1804 К

Максимальний тиск циклу: 11,5 МПа

Кут максимального тиску циклу: 18 гр

ПАРАМЕТРИ РОЗШИРЕННЯ

Показник адіабати розширення: 1,213

Кількість робочого тіла вкінці розширення: 1, 176E4 кмоль/цикл

Об'єм вкінці розширення: 1,416E3 м куб

Температура вкінці розширення: 1124 К

Тиск вкінці розширення: 0,7761 МПа

ІНДИКАТОРНІ ПОКАЗНИКИ

Повна ступінь розширення: 11,008

Середній індикаторний тиск: 1,3553 МПа

Індикаторна робота: 2146 Дж/цикл

Індикаторна потужність: 128,76 кВт

Індикаторний ККД: 0,461

Удельна індикаторна витрата палива: 184,4 г/кВтч

Середній тиск насосних ходів: 0,0284 МПа

Робота насосних ходів: 44,9 Дж/цикл

Потужність насосних ходів: 2,7 кВт

Доля насосних ходів: 0,010

ЕФЕКТИВНІ ПОКАЗНИКИ

Середня швидкість поршня: 8,4 м/с

Середній тиск механічних втрат: 0,1674 МПа

Робота механічних втрат: 265,1 Дж/цикл

Потужність механічних втрат: 15,9 кВт

Доля механічних втрат: 0,057

Середній ефективний тиск: 1,1579 МПа

Ефективна робота: 1836 Дж/цикл

Ефективна потужність: 110,16 кВт

Ефективний ККД: 0,395

Удельні ефективні витрати палива: 215,9 г/кВтч

Механічний ККД: 0,856

Часові витрати палива: 23,78 кг/ч

Циклова подача: 1,101E04 кг/цикл

Коеф. наповн. по параметрам перед клапанами: 0,919

ПАРАМЕТРИ ТУРБОКОМПРЕСОРА

Потужність нагнітача: 15,57 кВт

Температура перед турбіною: 913 К

Температура після турбини: 839 К

Потужність турбіни: 15,89 кВт

ККД турбіни: 0,72

Механічний ККД турбокомпресора: 0,98

Таблица 1.1 Диаграмма сжатия - сгорания расширения

Alfa V p

180 1,689E3 0, 237

190 1,680E3 0, 239

200 1,654E3 0, 244

210 1,611E3 0, 253

220 1,549E3 0, 267

230 1,471E3 0, 286

240 1,376E3 0, 314

250 1,266E3 0, 351

260 1,142E3 0, 404

270 1,008E3 0, 480

280 8,673E4 0, 589

290 7,243E4 0, 753

300 5,845E4 1, 010

310 4,534E4 1, 428

320 3,366E4 2, 145

330 2,393E4 3, 417

340 1,663E4 5, 619

350 1,209E4 8, 680

360 1,056E4 10, 451

360 1,056E4 13, 000

379 1,620E4 13, 000

380 1,663E4 12, 584

390 2,393E4 8, 005

400 3,366E4 5, 242

410 4,534E4 3, 621

420 5,845E4 2, 641

430 7,243E4 2, 024

440 8,673E4 1, 618

450 1,008E3 1, 342

460 1,142E3 1, 149

470 1,266E3 1, 012

480 1,376E3 0, 912

490 1,471E3 0, 839

500 1,549E3 0, 787

510 1,611E3 0, 750

520 1,654E3 0, 726

530 1,680E3 0, 712

540 1,689E3 0, 707

1.2 Данні шатуннопоршневої групи

Маса поршня mп, кг: 3,1

Маса шатуна mL, кг: 4,3

Длина шатуна L, мм: 250

Відстань між віссю ваги шатунного підшипника до центра ваги шатуна LB, мм: 80

1.3 Данні колінчатого валу

Матеріал колінчатого вала: Сталь 45

Діаметр шатунної шийки d, мм: 78

Діаметр отвору в шатунній шийці d1, мм: 31

Довжина шатунної шийки с, мм: 51

Діаметр корінної шийки D, мм: 92

Діаметр отвору у корінній шийці D1 , мм: 0

Довжина корінних шийок а, мм: а0,1=58; а1,2= а3,4=44; а2,3=64; а4,к=65

Ширина щоки h, мм: 150

Висота щоки H, мм: 175

Товщина щоки b, мм: 27

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

1.4 Підготовка додаткових вихідних данних

Площа поршня Fп, м2

де Dц - діаметр циліндра двигуна.

Радіус кривошипа R, м

де S - хід поршня, м.

Конструктивний параметр КШМ

Кутова швидкість обертання колінчатого валу щ, рад/с

Прямолінійно рухома маса в циліндрі двигуна ma, кг

Обертова маса шатуна mBL, кг

Маса шатунної шійки зведена до її осі mш, кг

де Э зміщення осі отвору в шатунній шійці відносно шатунної шійки

с густина матеріалу колінчатого валу

Маса щоки, зведена до осі шатунної шійки mщ, кг,

де Хщ відстань між віссю обертання кривошипу до центру маси щоки

Приведена маса кривошипа mk, кг

Обертова маса у відсіці двигуна mВ, кг

Сила інерції обертової маси Рив, кН

Сила інерції обертової частини шатуна РивL, кН

1.5 Скруглення індикаторної діаграми

Тиск при = 360?, МПа:

е рс - тиск в циліндрі вкінці такту стиснення;

рz - максимальний тиск циклу.

2. РОЗРАХУНОК СИЛ І ОБЕРТОВОГО МОМЕНТУ У ВІДСІЦІ

ДВИГУНА

Рисунок 2.1 - Схема сил у відсіці двигуна

Для розрахунку обертового моменту використовуються наступні залежності.

Сила тиску газів, кН

де рг - тиск газів у циліндрі, Мпа.

Прискорення поршня, м/с2

,

Сила інерції прямолінійно рухомої маси, кН

.

Сумарна сила в точці А, кН

.

Кут між віссю шатуна та віссю циліндра , градуси:

Нормальна сила, що передається поршнем на стінки циліндра, кН

Сила, що передається по шатуну на кривошип, кН

.

Радіальна складова сили QA на кривошипі, кН

Повна радіальна сила у відсіці двигуна, кН



Тангенціальна складова сили QA на кривошипі, кН

.

Крутний момент на кривошипі, кН•м

.

Результати розрахунку представлені у таблиці 2.1.

За результатами розрахунку построєні графіки:

1) Рг,Риа,РА = f(б) - рис 2.2;

2) NA, QA, ZA, ТА = f(б) - рис 2.3;

3) Z, = f(б) - рис 2.4.

Похибка розрахунку

,

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

,

де Рi - середній індикаторний тиск, МПа

РНП - тиск насосних втрат, МПа

Vh - об'єм двигуна;

Z0 - число циліндрів у відсіці двигуна;

ф - тактність двигуна;

Мкср - середнє поточне значення обертового моменту, кН•м,

,

де Мкі - текущее значение крутящего момента, кН•м,

Розбіжність між і складає =7,82%, що допустимо.

Таблица 2.1 Розрахунок сил і обертового моменту у відсіці двигуна

б	в	рг	Pг	A	Pia	Pa	Na	Qa	Za	Z	Ta	M
0	0	0,167	0,757	3180,31	14,235	13,478	0	13,478	13,478	35,028	0	0
10	2,7869	0,161	0,689	3100,61	13,878	13,189	0,642	13,205	12,877	34,427	2,923	0,205
20	5,4954	0,158	0,655	2867,71	12,836	12,180	1,172	12,237	11,045	32,595	5,267	0,369
30	8,0478	0,157	0,644	2499,59	11,188	10,544	1,491	10,649	8,386	29,936	6,563	0,459
40	10,3686	0,16	0,678	2024,13	9,060	8,382	1,534	8,521	5,435	26,985	6,563	0,459
50	12,3858	0,164	0,723	1476,28	6,608	5,885	1,292	6,025	2,793	24,343	5,339	0,374
60	14,0334	0,169	0,780	894,46	4,004	3,224	0,806	3,323	0,914	22,464	3,195	0,224
70	15,2549	0,174	0,836	316,86	1,418	0,582	0,159	0,603	0,050	21,600	0,601	0,042
80	16,0065	0,177	0,870	222,29	0,995	1,865	0,535	1,940	0,203	21,753	1,930	0,135
90	16,2602	0,179	0,893	695,69	3,114	4,007	1,169	4,174	1,169	22,719	4,007	0,280
100	16,0065	0,181	0,915	1085,19	4,857	5,773	1,656	6,005	2,633	24,183	5,397	0,378
110	15,2549	0,183	0,938	1382,72	6,189	7,127	1,944	7,387	4,264	25,814	6,032	0,422
120	14,0334	0,186	0,972	1590,16	7,118	8,089	2,022	8,338	5,796	27,346	5,995	0,420
130	12,3858	0,189	1,006	1717,89	7,689	8,695	1,909	8,902	7,052	28,602	5,433	0,380
140	10,3686	0,191	1,028	1782,52	7,979	9,007	1,648	9,156	7,959	29,509	4,527	0,317
150	8,0478	0,194	1,062	1803,90	8,074	9,136	1,292	9,227	8,558	30,108	3,449	0,241
160	5,4954	0,195	1,074	1801,85	8,065	9,139	0,879	9,181	8,888	30,438	2,299	0,161
170	2,7869	0,197	1,096	1793,13	8,026	9,122	0,444	9,133	9,061	30,611	1,147	0,080
180	0	0,198	1,107	1788,93	8,007	9,115	0	9,115	9,115	30,665	0	0
190	2,7869	0,199	1,119	1793,13	8,026	9,145	0,445	9,156	9,083	30,633	1,150	0,080
200	5,4954	0,204	1,175	1801,85	8,065	9,240	0,889	9,283	8,987	30,537	2,325	0,163
210	8,0478	0,211	1,254	1803,90	8,074	9,329	1,319	9,421	8,738	30,288	3,522	0,247
220	10,3686	0,223	1,390	1782,52	7,979	9,368	1,714	9,524	8,278	29,828	4,709	0,330
230	12,3858	0,239	1,571	1717,89	7,689	9,260	2,034	9,481	7,510	29,060	5,786	0,405
240	14,0334	0,262	1,831	1590,16	7,118	8,948	2,237	9,223	6,411	27,961	6,631	0,464
250	15,2549	0,293	2,181	1382,72	6,189	8,370	2,283	8,676	5,008	26,558	7,084	0,496
260	16,0065	0,338	2,689	1085,19	4,857	7,547	2,165	7,851	3,442	24,992	7,056	0,494
270	16,2602	0,401	3,401	695,69	3,114	6,515	1,900	6,787	1,900	23,450	6,515	0,456
280	16,0065	0,492	4,430	222,29	0,995	5,425	1,556	5,643	0,591	22,141	5,612	0,393
290	15,2549	0,629	5,978	316,86	1,418	4,559	1,243	4,726	0,391	21,159	4,710	0,330
300	14,0334	0,843	8,396	894,46	4,004	4,392	1,098	4,527	1,245	20,305	4,353	0,305
310	12,3858	1,193	12,351	1476,28	6,608	5,743	1,261	5,880	2,725	18,825	5,210	0,365
320	10,3686	1,793	19,131	2024,13	9,060	10,071	1,843	10,238	6,530	15,020	7,885	0,552
330	8,0478	2,857	31,154	2499,59	11,188	19,966	2,823	20,165	15,879	5,671	12,428	0,870
340	5,4954	4,699	51,969	2867,71	12,836	39,133	3,765	39,314	35,485	13,935	16,922	1,185
350	2,7869	7,259	80,897	3100,61	13,878	67,018	3,262	67,098	65,434	43,884	14,850	1,040
360	0	10,81	121,023	3180,31	14,235	106,788	0	106,788	106,788	85,238	0	0
370	2,7869	11,5	128,820	3100,61	13,878	114,942	5,595	115,078	112,224	90,674	25,470	1,783
380	5,4954	10,432	116,752	2867,71	12,836	103,916	9,998	104,396	94,229	72,679	44,936	3,146
390	8,0478	6,707	74,659	2499,59	11,188	63,471	8,974	64,102	50,480	28,930	39,507	2,766
400	10,3686	4,436	48,997	2024,13	9,060	39,937	7,307	40,600	25,896	4,346	31,268	2,189
410	12,3858	3,091	33,798	1476,28	6,608	27,190	5,971	27,838	12,904	8,646	24,667	1,727
420	14,0334	2,271	24,532	894,46	4,004	20,529	5,131	21,160	5,821	15,729	20,344	1,424
430	15,2549	1,751	18,656	316,86	1,418	17,238	4,701	17,868	1,478	20,072	17,806	1,246
440	16,0065	1,408	14,780	222,29	0,995	15,775	4,525	16,412	1,717	23,267	16,322	1,143
450	16,2602	1,173	12,125	695,69	3,114	15,239	4,445	15,874	4,445	25,995	15,239	1,067
460	16,0065	1,008	10,260	1085,19	4,857	15,118	4,337	15,727	6,896	28,446	14,135	0,989
470	15,2549	0,89	8,927	1382,72	6,189	15,116	4,123	15,668	9,044	30,594	12,794	0,896
480	14,0334	0,804	7,955	1590,16	7,118	15,073	3,767	15,536	10,799	32,349	11,170	0,782
490	12,3858	0,742	7,255	1717,89	7,689	14,944	3,282	15,300	12,120	33,670	9,338	0,654
500	10,3686	0,696	6,735	1782,52	7,979	14,713	2,692	14,958	13,002	34,552	7,395	0,518
510	8,0478	0,665	6,385	1803,90	8,074	14,459	2,044	14,603	13,544	35,094	5,459	0,382
520	5,4954	0,61	5,763	1801,85	8,065	13,828	1,330	13,892	13,449	34,999	3,479	0,244
530	2,7869	0,541	4,983	1793,13	8,026	13,009	0,633	13,025	12,922	34,472	1,635	0,114
540	0	0,488	4,384	1788,93	8,007	12,392	0	12,392	12,392	33,942	0	0
550	2,7869	0,435	3,786	1793,13	8,026	11,812	0,575	11,826	11,732	33,282	1,485	0,104
560	5,4954	0,383	3,198	1801,85	8,065	11,263	1,084	11,315	10,954	32,504	2,834	0,198
570	8,0478	0,334	2,644	1803,90	8,074	10,718	1,516	10,825	10,040	31,590	4,047	0,283
580	10,3686	0,29	2,147	1782,52	7,979	10,126	1,853	10,294	8,948	30,498	5,089	0,356
590	12,3858	0,248	1,672	1717,89	7,689	9,362	2,056	9,585	7,592	29,142	5,850	0,409
600	14,0334	0,217	1,322	1590,16	7,118	8,440	2,109	8,699	6,047	27,597	6,254	0,438
610	15,2549	0,196	1,085	1382,72	6,189	7,274	1,984	7,540	4,352	25,902	6,157	0,431
620	16,0065	0,184	0,949	1085,19	4,857	5,806	1,666	6,041	2,649	24,199	5,429	0,380
630	16,2602	0,178	0,881	695,69	3,114	3,995	1,165	4,162	1,165	22,715	3,995	0,280
640	16,0065	0,177	0,870	222,29	0,995	1,865	0,535	1,940	0,203	21,753	1,930	0,135
650	15,2549	0,177	0,870	316,86	1,418	0,548	0,149	0,568	0,047	21,597	0,566	0,040
660	14,0334	0,177	0,870	894,46	4,004	3,134	0,783	3,230	0,888	22,438	3,105	0,217
670	12,3858	0,18	0,904	1476,28	6,608	5,704	1,253	5,840	2,707	24,257	5,175	0,362
680	10,3686	0,183	0,938	2024,13	9,060	8,122	1,486	8,257	5,267	26,817	6,359	0,445
690	8,0478	0,183	0,938	2499,59	11,188	10,250	1,449	10,352	8,152	29,702	6,380	0,447
700	5,4954	0,179	0,893	2867,71	12,836	11,943	1,149	11,998	10,830	32,380	5,165	0,362
710	2,7869	0,172	0,814	3100,61	13,878	13,065	0,636	13,080	12,756	34,306	2,895	0,203
720	0	0,167	0,757	3180,31	14,235	13,478	0	13,478	13,478	35,028	0	0

3. ВИЗНАЧЕННЯ КРУТНИХ МОМЕНТІВ, ЩО ПЕРЕДАЮТЬСЯ ДО

КОРІННИХ ШІЙОК

Крутний момент на носку колінчатого валу, кН•м,

де Neo - потужність, що відбирається з носка колінчатого валу або що подається до нього, кВт. Якщо Neo невелике менше 5% від індикаторної потужності, то М0,1 можна невраховувати

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

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

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

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

Крутний момент на корінній шійці 3,4, кН•м,

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

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

де М4 - крутний момент, що виникає на 4му кривошипі, кН•м;

Мк - сумарний крутний момент на фланці колінвала.

Визначаємо інтервал роботи сміжних циліндрів в градусах повороту колінчатого валу

де х - тактність двигуна;

z - число циліндрів двигуна.

Порядок роботи циліндрів двигуна:1342.

Число циліндра у ПРЦД:1234.

Визначаємо кути відставання роботи циліндрів від першого

Визначаємо початкові значення кутів повороту кривошипів

де Д кут чергування роботи циліндрів;

Si число циліндра у ПРЦД.

Результати розрахунку представлені у таблиці 3.1.

Похибка розрахунку

,

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

,

де Рi - середній індикаторний тиск, МПа;

РНП - тиск насосних втрат, МПа;

Vh - об'єм двигуна;

z - число циліндрів двигуна;

ф - тактність двигуна;

Мкср - середнє значення крутного моменту, кН•м,

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

Розбіжність між і складає =4,83%, що допускається

Таблица 3.1 - Крутні моменти, що діють на кривошипи

б1	М1=М1,2	б2	М2	М2.3	б3	М3	М3,4	б4	М4	Мк
0	0	180	0	0	540	0,000	0,000	360	0	0
10	0,205	190	0,080	0,285	550	0,104	0,389	370	1,783	1,394
20	0,369	200	0,163	0,531	560	0,198	0,730	380	3,146	2,416
30	0,459	210	0,247	0,706	570	0,283	0,989	390	2,766	1,776
40	0,459	220	0,330	0,789	580	0,356	1,145	400	2,189	1,044
50	0,374	230	0,405	0,779	590	0,409	1,188	410	1,727	0,538
60	0,224	240	0,464	0,688	600	0,438	1,126	420	1,424	0,298
70	0,042	250	0,496	0,538	610	0,431	0,969	430	1,246	0,277
80	0,135	260	0,494	0,359	620	0,380	0,739	440	1,143	0,404
90	0,280	270	0,456	0,176	630	0,280	0,455	450	1,067	0,611
100	0,378	280	0,393	0,015	640	0,135	0,150	460	0,989	0,839
110	0,422	290	0,330	0,093	650	0,040	0,132	470	0,896	1,028
120	0,420	300	0,305	0,115	660	0,217	0,332	480	0,782	1,114
130	0,380	310	0,365	0,016	670	0,362	0,378	490	0,654	1,032
140	0,317	320	0,552	0,235	680	0,445	0,210	500	0,518	0,728
150	0,241	330	0,870	0,628	690	0,447	0,182	510	0,382	0,200
160	0,161	340	1,185	1,024	700	0,362	0,662	520	0,244	0,419
170	0,080	350	1,040	0,959	710	0,203	0,757	530	0,114	0,642
180	0,000	360	0,000	0	720	0,000	0	540	0,000	0
190	0,080	370	1,783	1,702	10	0,205	1,498	550	0,104	1,394
200	0,163	380	3,146	2,983	20	0,369	2,614	560	0,198	2,416
210	0,247	390	2,766	2,519	30	0,459	2,060	570	0,283	1,776
220	0,330	400	2,189	1,859	40	0,459	1,400	580	0,356	1,044
230	0,405	410	1,727	1,322	50	0,374	0,948	590	0,409	0,538
240	0,464	420	1,424	0,960	60	0,224	0,736	600	0,438	0,298
250	0,496	430	1,246	0,751	70	0,042	0,708	610	0,431	0,277
260	0,494	440	1,143	0,649	80	0,135	0,784	620	0,380	0,404
270	0,456	450	1,067	0,611	90	0,280	0,891	630	0,280	0,611
280	0,393	460	0,989	0,597	100	0,378	0,974	640	0,135	0,839
290	0,330	470	0,896	0,566	110	0,422	0,988	650	0,040	1,028
300	0,305	480	0,782	0,477	120	0,420	0,897	660	0,217	1,114
310	0,365	490	0,654	0,289	130	0,380	0,669	670	0,362	1,032
320	0,552	500	0,518	0,034	140	0,317	0,283	680	0,445	0,728
330	0,870	510	0,382	0,488	150	0,241	0,246	690	0,447	0,200
340	1,185	520	0,244	0,941	160	0,161	0,780	700	0,362	0,419
350	1,040	530	0,114	0,925	170	0,080	0,845	710	0,203	0,642
360	0,000	540	0	0	180	0,000	0	720	0,000	0
370	1,783	550	0,104	1,679	190	0,080	1,598	10	0,205	1,394
380	3,146	560	0,198	2,947	200	0,163	2,784	20	0,369	2,416
390	2,766	570	0,283	2,482	210	0,247	2,236	30	0,459	1,776
400	2,189	580	0,356	1,833	220	0,330	1,503	40	0,459	1,044
410	1,727	590	0,409	1,317	230	0,405	0,912	50	0,374	0,538
420	1,424	600	0,438	0,986	240	0,464	0,522	60	0,224	0,298
430	1,246	610	0,431	0,815	250	0,496	0,320	70	0,042	0,277
440	1,143	620	0,380	0,762	260	0,494	0,269	80	0,135	0,404
450	1,067	630	0,280	0,787	270	0,456	0,331	90	0,280	0,611
460	0,989	640	0,135	0,854	280	0,393	0,462	100	0,378	0,839
470	0,896	650	0,040	0,935	290	0,330	0,606	110	0,422	1,028
480	0,782	660	0,217	0,999	300	0,305	0,695	120	0,420	1,114
490	0,654	670	0,362	1,016	310	0,365	0,651	130	0,380	1,032
500	0,518	680	0,445	0,963	320	0,552	0,411	140	0,317	0,728
510	0,382	690	0,447	0,829	330	0,870	0,041	150	0,241	0,200
520	0,244	700	0,362	0,605	340	1,185	0,579	160	0,161	0,419
530	0,114	710	0,203	0,317	350	1,040	0,722	170	0,080	0,642
540	0,000	720	0,000	0	360	0	0	180	0,000	0
550	0,104	10	0,205	0,309	370	1,783	1,474	190	0,080	1,394
560	0,198	20	0,369	0,567	380	3,146	2,578	200	0,163	2,416
570	0,283	30	0,459	0,743	390	2,766	2,023	210	0,247	1,776
580	0,356	40	0,459	0,816	400	2,189	1,373	220	0,330	1,044
590	0,409	50	0,374	0,783	410	1,727	0,944	230	0,405	0,538
600	0,438	60	0,224	0,661	420	1,424	0,763	240	0,464	0,298
610	0,431	70	0,042	0,473	430	1,246	0,773	250	0,496	0,277
620	0,380	80	0,135	0,245	440	1,143	0,898	260	0,494	0,404
630	0,280	90	0,280	0,001	450	1,067	1,068	270	0,456	0,611
640	0,135	100	0,378	0,243	460	0,989	1,232	280	0,393	0,839
650	0,040	110	0,422	0,462	470	0,896	1,358	290	0,330	1,028
660	0,217	120	0,420	0,637	480	0,782	1,419	300	0,305	1,114
670	0,362	130	0,380	0,743	490	0,654	1,396	310	0,365	1,032
680	0,445	140	0,317	0,762	500	0,518	1,280	320	0,552	0,728
690	0,447	150	0,241	0,688	510	0,382	1,070	330	0,870	0,200
700	0,362	160	0,161	0,522	520	0,244	0,766	340	1,185	0,419
710	0,203	170	0,080	0,283	530	0,114	0,397	350	1,040	0,642
720	0,000	180	0,000	0	540	0,000	0	360	0,000	0

4. РОЗРАХУНОК НАВАНТАЖЕНЬ НА ШАТУННІ ШИЙКИ ТА

ПІДШИПНИКИ

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

Радіальна складова навантаження на шийку, кН,

Тангенціальна складова навантаження, кН,

Повне навантаження на шатунну шийку, кН,

Шатунний підшипник навантажений реакціями шатунної шийки,

;

.

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

Таблица 4.1 - Розрахунок навантажень на шатунну шийку та підшипник

б	в	Zш	Tш	Kш	Rzш	Rтш
0	0	20,743	0	20,743	20,743	0
10	2,7869	20,142	2,923	20,353	20,290	1,608
20	5,4954	18,310	5,267	19,053	18,794	3,127
30	8,0478	15,651	6,563	16,971	16,370	4,478
40	10,3686	12,700	6,563	14,296	13,155	5,595
50	12,3858	10,058	5,339	11,387	9,392	6,437
60	14,0334	8,179	3,195	8,781	5,322	6,985
70	15,2549	7,315	0,601	7,340	1,204	7,240
80	16,0065	7,468	1,930	7,713	2,701	7,225
90	16,2602	8,434	4,007	9,337	6,208	6,974
100	16,0065	9,898	5,397	11,274	9,191	6,529
110	15,2549	11,529	6,032	13,012	11,581	5,933
120	14,0334	13,061	5,995	14,371	13,388	5,223
130	12,3858	14,317	5,433	15,313	14,657	4,434
140	10,3686	15,224	4,527	15,883	15,471	3,592
150	8,0478	15,823	3,449	16,195	15,966	2,716
160	5,4954	16,153	2,299	16,316	16,214	1,820
170	2,7869	16,326	1,147	16,366	16,341	0,912
180	0	16,380	0	16,380	16,380	0
190	2,7869	16,348	1,150	16,389	16,363	0,912
200	5,4954	16,252	2,325	16,418	16,316	1,820
210	8,0478	16,003	3,522	16,386	16,160	2,716
220	10,3686	15,544	4,709	16,241	15,839	3,592
230	12,3858	14,775	5,786	15,868	15,236	4,434
240	14,0334	13,676	6,631	15,199	14,273	5,223
250	15,2549	12,273	7,084	14,171	12,869	5,933
260	16,0065	10,708	7,056	12,823	11,037	6,529
270	16,2602	9,165	6,515	11,245	8,821	6,974
280	16,0065	7,856	5,612	9,654	6,404	7,225
290	15,2549	6,874	4,710	8,333	4,125	7,240
300	14,0334	6,020	4,353	7,428	2,529	6,985
310	12,3858	4,540	5,210	6,910	2,512	6,437
320	10,3686	0,735	7,885	7,919	5,604	5,595
330	8,0478	8,614	12,428	15,121	14,443	4,478
340	5,4954	28,220	16,922	32,905	32,756	3,127
350	2,7869	58,169	14,850	60,034	60,013	1,608
360	0	99,523	0	99,523	99,523	0
370	2,7869	104,959	25,470	108,005	107,993	1,608
380	5,4954	86,964	44,936	97,888	97,838	3,127
390	8,0478	43,215	39,507	58,553	58,381	4,478
400	10,3686	18,631	31,268	36,398	35,966	5,595
410	12,3858	5,639	24,667	25,304	24,471	6,437
420	14,0334	1,444	20,344	20,395	19,162	6,985
430	15,2549	5,787	17,806	18,723	17,267	7,240
440	16,0065	8,982	16,322	18,630	17,172	7,225
450	16,2602	11,710	15,239	19,218	17,908	6,974
460	16,0065	14,161	14,135	20,008	18,913	6,529
470	15,2549	16,309	12,794	20,729	19,862	5,933
480	14,0334	18,064	11,170	21,238	20,586	5,223
490	12,3858	19,385	9,338	21,517	21,055	4,434
500	10,3686	20,267	7,395	21,574	21,273	3,592
510	8,0478	20,809	5,459	21,513	21,341	2,716
520	5,4954	20,714	3,479	21,004	20,925	1,820
530	2,7869	20,187	1,635	20,253	20,232	0,912
540	0	19,657	0	19,657	19,657	0
550	2,7869	18,997	1,485	19,055	19,033	0,912
560	5,4954	18,219	2,834	18,438	18,348	1,820
570	8,0478	17,305	4,047	17,772	17,563	2,716
580	10,3686	16,213	5,089	16,993	16,609	3,592
590	12,3858	14,857	5,850	15,968	15,340	4,434
600	14,0334	13,312	6,254	14,708	13,749	5,223
610	15,2549	11,617	6,157	13,148	11,733	5,933
620	16,0065	9,914	5,429	11,303	9,226	6,529
630	16,2602	8,430	3,995	9,329	6,196	6,974
640	16,0065	7,468	1,930	7,713	2,701	7,225
650	15,2549	7,312	0,566	7,334	1,169	7,240
660	14,0334	8,154	3,105	8,725	5,228	6,985
670	12,3858	9,972	5,175	11,234	9,207	6,437
680	10,3686	12,532	6,359	14,053	12,891	5,595
690	8,0478	15,417	6,380	16,685	16,073	4,478
700	5,4954	18,095	5,165	18,818	18,556	3,127
710	2,7869	20,021	2,895	20,229	20,165	1,608
720	0	20,743	0	20,743	20,743	0



Рисунок 4.1 Годограф навантажень на шатунну шийку



Рисунок 4.2 Годограф навантажень на шатунний підшипник

5. РОЗРАХУНОК НАВАНТАЖЕНЬ НА КОРІННІ ШИЙКИ ТА

ПІДШИПНИКИ

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

Мал. 5.1. Схема до розрахунку навантажень на корінні шийки та підшипники

За данною схемою розрахунку навантажень, противаги на валу відсутні.

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

;

;

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

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

Навантаження на корінний підшипник у нерухомій системі координат ХУ, кН,

Розрахунок представлено у табл.5.2. Результати розрахунку представлені у рухомій системі координат RxRy у вигляді годографу навантажень на корінну шийку, рис. 5.2, і в нерухомій системі координат ХУ у вигляді годографу навантажень на корінний підшипник, рис. 5.3.

Таблиця 5.1 Розрахунок навантажень на корінну шийку та підшипник

б1, град	T1, кН	Z1, кН	б2, град	T2, кН	Z2, кН	Rx=XПН, кН	Ry=УПН, кН	K, кН	X, кН	У, кН
0	0	35,028	180	0	30,665	2,140	0	2,140	2,140	0
10	2,923	34,427	190	1,150	30,633	1,837	0,936	2,062	1,972	0,603
20	5,267	32,595	200	2,325	30,537	0,914	1,552	1,801	1,390	1,145
30	6,563	29,936	210	3,522	30,288	0,367	1,553	1,596	0,459	1,528
40	6,563	26,985	220	4,709	29,828	1,689	0,958	1,942	0,678	1,820
50	5,339	24,343	230	5,786	29,060	2,682	0,273	2,696	1,933	1,879
60	3,195	22,464	240	6,631	27,961	3,090	1,867	3,611	3,162	1,742
70	0,601	21,600	250	7,084	26,558	2,795	3,491	4,472	4,237	1,432
80	1,930	21,753	260	7,056	24,992	1,872	4,823	5,173	5,074	1,006
90	4,007	22,719	270	6,515	23,450	0,528	5,637	5,661	5,637	0,528
100	5,397	24,183	280	5,612	22,141	0,956	5,891	5,968	5,967	0,082
110	6,032	25,814	290	4,710	21,159	2,351	5,743	6,206	6,201	0,245
120	5,995	27,346	300	4,353	20,305	3,626	5,531	6,614	6,603	0,375
130	5,433	28,602	310	5,210	18,825	5,090	5,694	7,638	7,634	0,240
140	4,527	29,509	320	7,885	15,020	7,620	6,651	10,114	10,112	0,197
150	3,449	30,108	330	12,428	5,671	12,969	8,521	15,518	15,492	0,895
160	2,299	30,438	340	16,922	13,935	23,691	10,327	25,844	25,795	1,601
170	1,147	30,611	350	14,850	43,884	39,895	8,599	40,811	40,782	1,541
180	0	30,665	360	0	85,238	62,171	0	62,171	62,171	0
190	1,150	30,633	370	25,470	90,674	65,079	14,314	66,634	66,575	2,795
200	2,325	30,537	380	44,936	72,679	55,347	25,411	60,902	60,700	4,949
210	3,522	30,288	390	39,507	28,930	31,679	23,128	39,223	38,998	4,190
220	4,709	29,828	400	31,268	4,346	18,209	19,327	26,553	26,372	3,101
230	5,786	29,060	410	24,667	8,646	10,810	16,349	19,600	19,473	2,228
240	6,631	27,961	420	20,344	15,729	6,415	14,473	15,830	15,741	1,681
250	7,084	26,558	430	17,806	20,072	3,332	13,349	13,758	13,683	1,435
260	7,056	24,992	440	16,322	23,267	0,780	12,535	12,559	12,480	1,408
270	6,515	23,450	450	15,239	25,995	1,508	11,665	11,762	11,665	1,508
280	5,612	22,141	460	14,135	28,446	3,523	10,590	11,161	11,041	1,631
290	4,710	21,159	470	12,794	30,594	5,201	9,389	10,733	10,602	1,676
300	4,353	20,305	480	11,170	32,349	6,600	8,325	10,624	10,509	1,553
310	5,210	18,825	490	9,338	33,670	8,098	7,796	11,240	11,177	1,192
320	7,885	15,020	500	7,395	34,552	10,597	8,174	13,383	13,371	0,550
330	12,428	5,671	510	5,459	35,094	15,863	9,549	18,515	18,512	0,338
340	16,922	13,935	520	3,479	34,999	26,243	10,875	28,407	28,380	1,244
350	14,850	43,884	530	1,635	34,472	41,893	8,781	42,804	42,782	1,373
360	0	85,238	540	0	33,942	63,611	0	63,611	63,611	0
370	25,470	90,674	550	1,485	33,282	66,148	14,350	67,687	67,635	2,645
380	44,936	72,679	560	2,834	32,504	56,156	25,433	61,646	61,468	4,693
390	39,507	28,930	570	4,047	31,590	32,387	23,197	39,838	39,647	3,896
400	31,268	4,346	580	5,089	30,498	18,719	19,374	26,940	26,793	2,809
410	24,667	8,646	590	5,850	29,142	11,078	16,271	19,684	19,585	1,973
420	20,344	15,729	600	6,254	27,597	6,478	14,189	15,597	15,526	1,485
430	17,806	20,072	610	6,157	25,902	3,255	12,786	13,194	13,128	1,314
440	16,322	23,267	620	5,429	24,199	0,639	11,605	11,622	11,539	1,386
450	15,239	25,995	630	3,995	22,715	1,610	10,257	10,383	10,257	1,610
460	14,135	28,446	640	1,930	21,753	3,432	8,559	9,221	9,025	1,894
470	12,794	30,594	650	0,566	21,597	4,659	6,503	7,999	7,704	2,154
480	11,170	32,349	660	3,105	22,438	5,140	4,272	6,684	6,270	2,315
490	9,338	33,670	670	5,175	24,257	4,864	2,185	5,332	4,800	2,322
500	7,395	34,552	680	6,359	26,817	3,956	0,514	3,990	3,361	2,150
510	5,459	35,094	690	6,380	29,702	2,693	0,528	2,744	2,068	1,804
520	3,479	34,999	700	5,165	32,380	1,202	0,927	1,518	0,812	1,282
530	1,635	34,472	710	2,895	34,306	0,115	0,687	0,697	0,233	0,657
540	0	33,942	720	0	35,028	0,785	0	0,785	0,785	0
550	1,485	33,282	10	2,923	34,427	0,813	0,782	1,128	0,937	0,629
560	2,834	32,504	20	5,267	32,595	0,241	1,326	1,348	0,680	1,163
570	4,047	31,590	30	6,563	29,936	0,703	1,378	1,547	0,080	1,545
580	5,089	30,498	40	6,563	26,985	1,709	0,823	1,897	0,780	1,729
590	5,850	29,142	50	5,339	24,343	2,410	0,240	2,422	1,733	1,691
600	6,254	27,597	60	3,195	22,464	2,598	1,609	3,056	2,692	1,445
610	6,157	25,902	70	0,601	21,600	2,161	2,952	3,659	3,513	1,021
620	5,429	24,199	80	1,930	21,753	1,172	3,927	4,098	4,071	0,473
630	3,995	22,715	90	4,007	22,719	0,136	4,281	4,283	4,281	0,136
640	1,930	21,753	100	5,397	24,183	1,436	3,930	4,184	4,120	0,732
650	0,566	21,597	110	6,032	25,814	2,397	2,944	3,796	3,586	1,245
660	3,105	22,438	120	5,995	27,346	2,773	1,573	3,188	2,748	1,615
670	5,175	24,257	130	5,433	28,602	2,481	0,170	2,487	1,725	1,791
680	6,359	26,817	140	4,527	29,509	1,607	0,948	1,866	0,622	1,759
690	6,380	29,702	150	3,449	30,108	0,394	1,539	1,589	0,428	1,530
700	5,165	32,380	160	2,299	30,438	0,853	1,511	1,735	1,318	1,128
710	2,895	34,306	170	1,147	30,611	1,785	0,923	2,009	1,918	0,599
720	0	35,028	180	0	30,665	2,140	0	2,140	2,140	0



Рис. 5.2. Годограф навантажень на корінну шийку



Рис.5.3. Годограф навантажень на корінний підшипник

6. ОЦІНКА НЕРІВНОМІРНОСТІ ОБЕРТАННЯ КОЛІНЧАТОГО ВАЛУ

Ступінь нерівномірності обертання

,

що допускається;

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

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

момент інерції маховика, кг•м2.

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

;

де F = 254 мм2 площа найбільшої фігури;

масштаб по осі градусів ПКВ, рад/мм;

масштаб по осі моментів, кН•м/мм.

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

,

де R - радіус кривошипа;

zп - середня кількість противаг на одному кривошипі;

Dц - діаметр циліндра;

Z0 - кількість циліндрів у відсіці;

Lк довжина кривошипа, м;

;

де a - довжина корінної шийки, м;

b - товщина щоки, м;

с - довжина шатунної шийки, м;

d - діаметр шатунної шийки, м.

7. АНАЛІЗ ЗОВНІШНЬОЇ ЗРІВНОВАЖЕНОСТІ

Рис. 7.1. Схема колінчатого валу

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

Сума сил інерції прямолінійно рухомих мас першого порядку, Н,

де фіктивний вектор;

.

Згідно з аналогією до , сума сил інерції обертових мас .

Сума сил інерції прямолінійно рухомих мас другого порядку, Н,



Тобто УРII є неврівноваженим фактором, має амплітуду 4Сл=16969Н, і має максимум при положенні першого кривошипу б = 0? (ВМТ) з періодичністю 90?.

Сума моментів від сил інерції прямолінійно рухомих мас, Нм,

Згідно з аналогією до , сума моментів від сил інерції обертових мас . Сума моментів від сил інерції прямолінійно рухомих мас другого порядку, Нм,

Для кількісної оцінки зрівноваження двигуна використовується наступні критерії:

;

;

тобто двигун достатньо зрівноважений, і не потребує ніяких заходів щодо його зрівноваження. двигун навантаження підшипник вал

8 РОЗРАХУНОК КОЛІНЧАТОГО ВАЛУ НА МІЦНІСТЬ

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

Значення границь втомленості для сталі 50:

; .

8.1 Розрахунок корінної шийки в перерізі по змащувальному отвору

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

.

Значення моментів занесені до таблиці 8.1.

Таблиця 8.1. Моменти, що діють на корінних шийках

№ КШ	1,2	2,3	3,4	4,К
	3,146	2,983	2,784	2,416
	1,185	1,024	1,188	0,642
	4,330	4,007	3,973	3,058

Амплітуда дотичних напружень, МПа,

;

де: момент опору корінної шийки при крученні, м3,

;

де: ц =0,9 урахування послаблюючої дії змащувальних отворів;

відношення діаметру отвору у корінній шийці до діаметру корінної шийки. Запас міцності шийки по дотичним напруженням

;

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

лд=1,14 коефіцієнт динамічності, що враховує додаткові напруження від крутильних коливань в залежності від кількості кривошипів.

8.2 Розрахунок шатунної шийки в перерізі по змащувальному отвору

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

.

Так як кут и = 900, тоді ;

; ;

де: Мит згинаючий момент по осі сили Тк, кНм,

;

;

.

Розрахунки ведуться по різності моментів, кНм,

.

Амплітуда нормальних напружень ?а, МПа,

;

де: момент опору шатунної шийки, м3,

;

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

.

Запас міцності для нормальних напружень n?:

.

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

.

Розрахунок цих різниць занесено до таблиці 8.2.

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

		2шш					3шш					4шш
550	1,783	1,485	0,056	1,727	10	1,702	2,923	0,110	1,592	10	1,598	2,923	0,110	1,488
560	3,146	2,834	0,107	3,039	20	2,983	5,267	0,198	2,785	20	2,784	5,267	0,198	2,586
570	2,766	4,047	0,152	2,613	30	2,519	6,563	0,247	2,272	30	2,236	6,563	0,247	1,989
510	0,870	5,459	0,206	0,664	690	0,628	6,380	0,240	0,388	400	1,145	31,261	1,177	0,032
520	1,185	3,479	0,131	1,054	700	1,024	5,165	0,195	0,829	410	1,188	24,667	0,929	0,259
530	1,040	1,635	0,062	0,978	710	0,959	2,895	0,109	0,850	420	1,126	20,344	0,766	0,360
370	0,241	25,470	0,959	1,200	370	0,309	25,470	0,959	0,650	370	0,389	25,470	0,959	0,570
380	0,161	44,936	1,692	1,853	380	0,567	44,936	1,692	1,125	380	0,730	44,936	1,692	0,962
390	0,080	39,507	1,488	1,568	390	0,743	39,507	1,488	0,745	390	0,989	39,507	1,488	0,499
330	0,080	12,428	0,468	0,548	330	0,829	12,428	0,468	0,361	330	1,070	12,428	0,468	0,602
340	0,163	16,922	0,637	0,800	340	0,605	16,922	0,637	0,032	340	0,766	16,922	0,637	0,129
350	0,247	14,850	0,559	0,806	350	0,317	14,850	0,559	0,242	350	0,397	14,850	0,559	0,162
3,039	1,054	4,092	2,785	0,850	3,635	2,586	0,360	2,946

Найбільша амплітуда дотичних напруг, МПа,

;

де:

Запас міцності:

.

Сумарний запас міцності:

.

8.3 Розрахунок щок у перерізах по галтелям шатунних шийок

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

При розрахунку передньої щоки:

При розрахунку задньої щоки:

де: Wик момент опору щоки, м3,

; ;

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

q1 = 0,298 ; q2 = 0,289;

kф, k? коефіцієнти концентрації напружень,

kф = 1,320 ; k? = 1,630;

Е?, Е? = масштабні коефіцієнти,

Е?, Е? = 0,81.

Запас міцності у розрахункових точках щок по нормальним напруженням:

.

Запас міцності по дотичним напруженням:

.

Повний запас міцності:

.

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

Таблиця 8.3. Запаси міцності елементів колінчатого валу

Найменування і номера елементів колінчатого валу	Запаси міцності
	n?	nф	n	[n]
Корінна шийка №12		4,027	4,027	2…5
Шатунна шийка №2	4,049	2,53	2,14	1,7…3
Щока № 21	1,836	5,540	1,742	1,2...2

ЗАКЛЮЧЕННЯ

В даному курсовому проекті був виконаний динамічний розрахунок двигуна СМД21.

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

2. Виконано розрахунок сил у відсіці двигуна. Контроль виконано по середньому значенню обертового момента. Розбіжність між значеннями індикаторного і середнього обертового моментів складає 5,12%, що є допустимим.

3. Розраховувалися обертові моменти, що діють на кривошипи і передаються до корінних шийок. Контроль виконано по середньому значенню обертового моменту. Розбіжність між значеннями індикаторного і середнього обертового моментів складає 5,15%, що є допустимим.

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

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

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

7. Було проведено розрахунок колінчатого валу на міцність. Визначено, що даний колінчатий вал відповідає усім нормам по запасу міцності по усім видам навантажень.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

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

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

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

4. Текстові документи у сфері навчального процесу. Загальні вимоги до виконання СТВУЗХПІ3.01.2003.

ПЕРЕІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

ДВЗ - двигун внутрішнього згорання;

КШМ - кривошипношатунний механізм;

ПРЦД - порядок роботи циліндрів двигуна.

Размещено на Allbest.ru