Динамічний розрахунок кривошипно-шатунного механізму двигуна

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.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык украинский
Дата добавления 03.12.2011
Размер файла 596,0 K

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.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет

Харківський політехнічний інститут

Кафедра двигунів внутрішнього згорання

Курсовий проект

по курсу
Конструкція і динаміка ДВЗ
на тему:

Динамічний розрахунок кривошипно-шатунного механізму двигуна

Виконав: студент гр. ТМ-47а

Степанченко В.В

Перевірив: Васильченко І.Д.

Харків 2010

ЗАВДАННЯ

Виконати динамічний розрахунок тракторного двигуна СМД-21, 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: кривошипно-шатунний механізм, двигун, колінвал, відсік двигуна, корінна шийка, шатунна шийка, шатунний підшипник, корінний підшипник, годограф, нерівномірність обертання

В даній роботі виконаний динамічний розрахунок тракторного двигуна на базі СМД-21, визначені сили та моменти діючі у відсіку двигуна, а також навантаження діючі на шатунну шийку та підшипник, обертові моменти на корінних шийках. На основі вихідних даних побудовані годографи навантажень.

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

ЗМІСТ

Завдання

Реферат

Перелік умовних позначень

Вступ

1. Підготовка вихідних даних

1.1 Дані двигуна

1.2 Дані шатунно-поршневої групи

1.3 Дані колінчатого валу

1.4 Підготовка додаткових вихідних даних

1.5 Зкруглення індикаторної діаграми

2. Розрахунок сил і обертового моменту у відсіку двигуна

3. Визначення крутних моментів, що передаються через корінні шийки

4. Розрахунок навантажень на шатунні шийки та підшипники

5. Розрахунок навантажень на корінні шийки та підшипники

6. Оцінка нерівномірності обертання колінчатого валу

7. Аналіз зовнішньої зрівноваженості

8. Розрахунок колінчатого валу на міцність

Висновки

Список літератури

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

ДВЗ - двигун внутрішнього згорання;

КШМ - кривошипно-шатунний механізм;

ПРЦД - порядок роботи циліндрів двигуна.

ВСТУП

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

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

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

1. ПІДГОТОВКА ВИХІДНИХ ДАНИХ

1.1 Дані двигуна

Результати розрахунку робочого процесу дизеля з наддувом

Вихідні дані:

Частота обертання к.в.: 1800 об/мин

Діаметр циліндра: 0,120 м

Хід поршня: 0,140 м

Ступінь стиску: 16,0

Число циліндрів: 4

Довжина шатуна: 0,250 м

ККД турбокомпресора: 0,55

Розміри циліндра:

Робочий об'єм циліндра: 1,583E-3 м куб

Об'єм камери стиску: 1,056E-4 м куб

Параметри повітря:

Теор. необхід. кіл-ть 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 наддуву:

Тиск наддуву: 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: 6,584E-5

Коеф. залишкових газів: 0,062

Кількість свіжої суміші: 1,042E-4 кмоль/цикл

Кількість суміші вкінці наповнення: 1,139E-4 кмоль/цикл

Об'єм вкінці наповнення: 1,689E-3 м куб

Температура вкінці наповнення: 353 К

Тиск вкінці наповнення: 0,198 МПа

Коефіцієнт збігу продувочного повітря: 0

Параметри стиску:

Показник адіабати стиску: 1,366

Кількість робочого тіла вкінці стиску: 1,339E-4 кмоль/цикл

Об'єм вкінці стиску: 1,056E-4 м куб

Температура вкінці стиску: 974 К

Тиск вкінці стиску: 8,7405 МПа

Параметри згорання:

Ступінь підвищення тиску: 1,32

Повний коефіцієнт молекулярної зміни: 1,033

Кількість суміші вкінці згоряння: 1,176E-4 кмоль/цикл

Об'єм вкінці згоряння: 1,534E-4 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, 176E-4 кмоль/цикл

Об'єм вкінці розширення: 1,416E-3 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

Питома 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

Питомі ефективні витрати палива: 215,9 г/кВтч

Механічний ККД: 0,856

Часові витрати палива: 23,78 кг/ч

Циклова подача: 1,101E-04 кг/цикл

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

Параметри турбокомпресора:

Потужність нагнітача: 15,57 кВт

Температура перед турбіною: 913 К

Температура після турбіни: 839 К

Потужність турбіни: 15,89 кВт

ККД турбіни: 0,72

Механічний ККД турбокомпресора: 0,98

Таблиця 1.1

Діаграма зтиску-згоряння-розширенняя

alfa V p

180 1,689E-3 0, 237

190 1,680E-3 0, 239

200 1,654E-3 0, 244

210 1,611E-3 0, 253

220 1,549E-3 0, 267

230 1,471E-3 0, 286

240 1,376E-3 0, 314

250 1,266E-3 0, 351

260 1,142E-3 0, 404

270 1,008E-3 0, 480

280 8,673E-4 0, 589

290 7,243E-4 0, 753

300 5,845E-4 1, 010

310 4,534E-4 1, 428

320 3,366E-4 2, 145

330 2,393E-4 3, 417

340 1,663E-4 5, 619

350 1,209E-4 8, 680

360 1,056E-4 10, 451

360 1,056E-4 13, 000

379 1,620E-4 13, 000

380 1,663E-4 12, 584

390 2,393E-4 8, 005

400 3,366E-4 5, 242

410 4,534E-4 3, 621

420 5,845E-4 2, 641

430 7,243E-4 2, 024

440 8,673E-4 1, 618

450 1,008E-3 1, 342

460 1,142E-3 1, 149

470 1,266E-3 1, 012

480 1,376E-3 0, 912

490 1,471E-3 0, 839

500 1,549E-3 0, 787

510 1,611E-3 0, 750

520 1,654E-3 0, 726

530 1,680E-3 0, 712

540 1,689E-3 0, 707

1.2 Дані шатунно-поршневої групи

Маса поршня mп, кг: 3,1

Маса шатуна mL, кг: 4,3

Довжина шатуна L, мм: 250

Відстань між віссю ваги шатунного підшипника до центра

ваги шатуна LB, мм: 80

1.3 Дані 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 даних

Площа поршня Fп, м2

де Dц - діаметр циліндра двигуна.

Радіус кривошипа R, м

де S - хід поршня, м.

Конструктивний параметр КШМ

Кутова швидкість обертання колінчатого валу щ, рад/с

Прямолінійно рухома маса в циліндрі двигуна ma, кг

Обертова маса шатуна mBL, кг

Маса шатунної шийки зведена до її осі mш, кг

де Э - зміщення осі отвору в шатунній шийці відносно шатунної шийки

с - густина матеріалу колінчатого валу

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

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

Приведена маса кривошипа mk, кг

Обертова маса у відсіку двигуна mВ, кг

Сила інерції обертової маси Рив, кН

Сила інерції обертової частини шатуна РивL, кН

1.5 Зкруглення індикаторної діаграми

Тиск при = 360?, МПа:

де рс - тиск в циліндрі вкінці такту стиснення;

рz - максимальний тиск циклу.

2. РОЗРАХУНОК СИЛ І ОБЕРТОВОГО МОМЕНТУ У ВІДСІКУ ДВИГУНА

Рисунок 2.1 - Схема сил у відсіку 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 відсіку 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) РгиаА = 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 відсіку двигуна;

ф - тактність двигуна;

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

,

де Мкі - значення крутного моменту, кН•м,

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

двигун навантаження вал міцність

Таблиця 2.1

Розрахунок сил і обертового моменту у відсіку двигуна

б

в

рг

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 не враховувати

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

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

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

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

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

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

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

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

Мк - сумарний крутний момент на фланці колінвалу.

Визначаємо інтервал роботи суміжних циліндрів в градусах повороту колінчатого валу

де х - тактність двигуна;

z - число циліндрів двигуна.

Порядок роботи циліндрів двигуна:1-3-4-2.

Число циліндра у ПРЦД:1-2-3-4.

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.

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

Похибка розрахунку

,

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

,

де Рi - середній індикаторний тиск, МПа;

РНП - тиск насосних втрат, МПа;

Vh - об'єм двигуна;

z - число циліндрів двигуна;

ф - тактність двигуна;

Мкср - середнє значення крутного моменту, кН•м,

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

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

Таблиця 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 обертаючій системі координат Zшш у вигляді годографу навантажень на шатунну шийку, рис 4.1, і в системі координат R-Rтш у вигляді годографу навантажень на шатунний підшипник, рис 4.2.

двигун навантаження вал міцність

Таблиця 4.1

Розрахунок навантажень на шатунну шийку та підшипник

б

в

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 даною 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 1-м та 2-м кривошипом у напрямку обертання КВ.

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

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

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

Таблиця 5.1

Розрахунок навантажень на корінну шийку та підшипник

б1, град

T1, кН

Z1, кН

б2, град

T2, кН

Z2, кН

Rx=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.

8. РОЗРАХУНОК КОЛІНЧАТОГО ВАЛУ НА МІЦНІСТЬ

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

Значення границь втомленості для 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.

Найбільша амплітуда дотичних напруг, МПа,

;

де:

Запас міцності:

.

Сумарний запас міцності:

.

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

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

ВИСНОВКИ

В даному курсовому проекті був виконаний динамічний розрахунок двигуна СМД-21.

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

2. Виконано розрахунок сил у відсіку двигуна. Контроль виконано по середньому значенню обертового моменту. 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 кривошипно-шатунного механизма двигателя" по курсу "Динаміка ДВЗ" для студентів спеціальності "Двигуни внутрішнього згоряння" / Сост. Ф.И. Абрамчук, И.Д. Васильченко, П.П. Мищенко. - Харьков: ХПИ, 1988, - 62с.

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

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

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • 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

  • Методика зрівноваження обертових мас при проектуванні асинхронного двигуна. Статистичне та динамічне балансування. Розрахунок напружень та оптимальної товщини стінки труби при дії механічних та теплових навантажень. Розрахунок механізму на точність.

    курсовая работа [1006,6 K], добавлен 29.05.2013

  • Розробка електропривода механізму переміщення візка з двигуном постійного струму. Розрахунок потужності двигуна, сили статичного опору рухові візка. Визначення моменту на валу двигуна, шляху розгону візка. Побудова навантажувальної діаграми двигуна.

    курсовая работа [789,9 K], добавлен 09.12.2014

  • Кінематична схема редуктора. Вибір двигуна та кінематичний розрахунок приводу. Побудова схеми валів редуктора. Побудова епюр згинаючих і крутних моментів. Перевірочний розрахунок підшипників. Конструктивна компоновка та складання силової пари редуктора.

    курсовая работа [899,1 K], добавлен 28.12.2014

  • Розрахунок компонентів приводу механізму зміни вильоту стріли: необхідних зусиль, потужності. Обґрунтування двигуна, розрахунок його механічних характеристик. Вибір пускорегулювальних опорів. Визначення компонентів приводу механізму підйому вантажу.

    курсовая работа [146,0 K], добавлен 16.06.2010

  • Розрахунок розмірів пазів та провідників обмоток статора. Розрахунок довжини статора і ротора. Коефіцієнт насичення і намагнічуючий струм. Параметри обмоток двигуна. Основні магнітні втрати у спинці статора. Робочі характеристики асинхронного двигуна.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 12.10.2011

  • 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

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.