Главная База знаний "Allbest" Производство и технологии Тракторний дизель потужністю 85 кВт на базі дизеля СМД-17

Тракторний дизель потужністю 85 кВт на базі дизеля СМД-17

Обґрунтування вибору типу та параметрів тракторного двигуна потужністю 85 кВт на базі дизеля СМД-17. Розрахунки робочого процесу, динаміки, міцності деталей кривошипно-шатунного механізму. Актуальність проблеми застосування агрегатів очищення мастила.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык украинский
Дата добавления 21.07.2011
Размер файла 2,4 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

372 1,439E-4 12,500

380 1,629E-4 8,603

390 2,359E-4 5,392

400 3,332E-4 3,490

410 4,500E-4 2,389

420 5,811E-4 1,731

430 7, 209E-4 1,319

440 8,638E-4 1,050

450 1,005E-3 0,868

460 1,139E-3 0,741

470 1,262E-3 0,651

480 1,373E-3 0,586

490 1,468E-3 0,538

500 1,546E-3 0,504

510 1,607E-3 0,480

520 1,651E-3 0,464

530 1,677E-3 0,455

540 1,686E-3 0,452

Таблиця 3.2 - Діаграма насосних ходів

alfa p V M T

484 0,566 1,413E-3 8,812E-5 1092

490 0,538 1,468E-3 8,808E-5 1079

500 0,500 1,546E-3 8,773E-5 1060

510 0,466 1,607E-3 8,646E-5 1043

520 0,433 1,651E-3 8,387E-5 1024

530 0,397 1,677E-3 7,976E-5 1003

540 0,359 1,686E-3 7,427E-5 979

550 0,320 1,677E-3 6,774E-5 953

560 0,282 1,651E-3 6,055E-5 924

570 0,245 1,607E-3 5,299E-5 892

580 0, 208 1,546E-3 4,510E-5 858

590 0,181 1,468E-3 3,855E-5 829

600 0,163 1,373E-3 3,331E-5 807

610 0,153 1,262E-3 2,918E-5 795

620 0,149 1,139E-3 2,578E-5 789

630 0,148 1,005E-3 2,266E-5 788

640 0,148 8,639E-4 1,953E-5 789

650 0,149 7, 209E-4 1,636E-5 790

660 0,150 5,811E-4 1,325E-5 791

670 0,152 4,500E-4 1,037E-5 794

680 0,156 3,332E-4 7,809E-6 798

690 0,161 2,359E-4 5,670E-6 805

700 0,166 1,629E-4 4,007E-6 811

710 0,167 1,175E-4 2,900E-6 812

720 0,154 1,022E-4 2,382E-6 792

010 0,138 1,178E-4 2,851E-6 687

020 0,128 1,629E-4 4,552E-6 551

030 0,125 2,359E-4 7,608E-6 467

040 0,127 3,332E-4 1, 197E-5 424

050 0,130 4,500E-4 1,747E-5 402

060 0,133 5,811E-4 2,393E-5 390

070 0,137 7, 209E-4 3,106E-5 382

080 0,139 8,653E-4 3,850E-5 377

090 0,141 1,006E-3 4,577E-5 373

100 0,143 1,140E-3 5,277E-5 371

110 0,144 1,264E-3 5,941E-5 369

120 0,146 1,374E-3 6,558E-5 368

130 0,148 1,469E-3 7,116E-5 368

140 0,150 1,547E-3 7,598E-5 368

150 0,152 1,608E-3 7,982E-5 368

160 0,153 1,651E-3 8,264E-5 368

170 0,154 1,677E-3 8,446E-5 368

180 0,155 1,686E-3 8,536E-5 369

190 0,156 1,677E-3 8,516E-5 369

200 0,158 1,650E-3 8,450E-5 370

210 0,161 1,607E-3 8,374E-5 373

220 0,169 1,545E-3 8,320E-5 377

230 0,180 1,467E-3 8,291E-5 384

236 0, 190 1,413E-3 8,288E-5 389

Із представлених результатів розрахунку робочого процесу видно, що проектований двигун розвиває задану потужність Ne=85квт при питомій витраті палива ge=212,3

3.4 Округлення індикаторної діаграми

Результатом розрахунку робочого процесу є побудова індикаторної діаграми, що відбиває залежність зміни тиску газів у циліндрі від кута повороту кривошипа. Однак одним з допущень, прийнятих під час розрахунку, є те, що всі зміни тиску газів у циліндрі відбуваються по теоретичних циклах, що не відповідає дійсності. Крім того, нами був проведений спрощений розрахунок робочого процесу, при якому тиску в циліндрі на ділянках газообміну не розраховуються. Тому для подальших розрахунків буде потрібно скруглити і добудувати отриману індикаторну діаграму.

Тиск на інтервалі кутів повороту колінчатого вала від 10? до 170?, МПа:

(3.68)

де ра - тиск наприкінці наповнення, рівне 0,1552 МПа;

рS. - тиск перед клапанами двигуна, рівне 0,1554 МПа.

Тиск при = 360?, МПа:

, (3.69)

де рс - тиск у циліндрі наприкінці стиску, рівне 7,107 МПа;

рz - максимальний тиск циклу, рівне 12,5 МПа.

Тиск на інтервалі кутів повороту колінчатого вала від 550є до 710є приймаємо рівним тиску газів на випуску рГ. = рТ. = 0,1363 МПа.

Тиск при = 540?, МПа:

, (3.70)

де р540 - тиск при б = 540?, рівне 0,359 МПа.

За результатами розрахунку робочого процесу побудована індикаторна діаграма в координатах р - , яка наведена на рисунку 3.1.

3.5 Висновки

В даному розділі виконані розрахунки робочого процесу двигуна та проведено округлення індикаторної діаграми. Результати розрахунків показують, що проектований двигун має достатньо високі показники. Результати розрахунків робочого процесу є вихідними даними для динамічного розрахунку.

4. Динамічний розрахунок

Розрахунок виконано за методикою яка прийнята на кафедрі ДВЗ [8].

4.1 Підготовка початкових даних

4.1.1 Дані двигуна

Заводська марка двигуна СМД-17

Позначення по ГОСТ 4395-48 4ЧН 12/14

Частота обертання колінчастого валу двигуна, мін-1 1800

Призначення двигуна тракторний

Порядок роботи циліндрів 1-3-4-2

4.2.2 Дані шатуново-поршневої групи

Маса поршня mп, кг 3,1

Маса шатуна mL, кг 4,3

Довжина шатуна L, мм 250

Відстань від осі тяжкості шатунового підшипника

до центру тяжіння шатуна LB, мм 80

Дані колінчастого валу:

Матеріал колінчастого валу Сталь 45

Діаметр шатунової шийки d, мм 78

Діаметр отвору в шатуновій шийці d1, мм 31

Довга шатунової шийки с, мм 51

Діаметр корінної шийки D, мм 92

Діаметр отвору в корінній шийці D1, мм 84

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

Ширина щоки h, мм 150

Висота щоки H, мм 175

Товщина щоки b, мм b1,1= b4,2=28,5; b2,2= b3,1=27,5;

B1,2= b2,1= b3,2= b4,1=25,5

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

4.1.3 Підготовка додаткових початкових даних

Площа поршня Fп, м2:

,

де Dц - діаметр циліндра двигуна.

.

Радіус кривошипа R, м

,

де S - хід поршня, м. Конструктивний параметр КШМ

; .

Кутова частота в обертання колінчастого валу двигуна щ, рад/с

; рад/с.

Прямолінійно рухома маса в циліндрі двигуна ma, кг

;

кг

Маса шатуна, що обертається, у відсіку двигуна mBL, кг

; кг

Маса шатунової шийки приведена до її осі mшш, кг

;

к

Маса щоки, приведена до осі шатуновій шийці mщ, кг

;

Приведена маса кривошипа mк, кг

mк = mшш +2 mщ;

mк =1,6+21,494 = 4,588 кг

Маса, що обертається, у відсіку двигуна mВ, кг

mв = mк + mBL;

mв = 4,588 +2,924=7,512 кг

Сила інерції мас Рів, що обертаються, кН

Рив = - mв••R•щ2•10-3;

Рив = - 7,512•0,07•188,42•10-3 = - 18,664 кН.

Сила інерції частини шатуна Рівl, що обертається, кН

Рив L= - mвL••R•щ2•10-3;

РивL = - 2,924•0,07•188,42•10-3= - 7,2650 кН.

4.2 Розрахунок сил і крутячого моменту у відсіку двигуна

Рис.2.1 - Схема сил у відсіку двигуна

Для розрахунку сил і крутячого моменту використовуються наступні залежності.

Сила тиску газів, кН

Рг= (рг-0,1) Fп•103,де рг - тиск газів в циліндрі, МПа.

Прискорення прямолінійне рухомої маси, м/с2

,

Сила інерції прямолінійно рухомої маси, кН

Ріа = - maа10-3.

Сумарна сила в крапці А, кН

Ра= Рг+ Ріа.

Нормальна сила, яка передається поршнем на стінки циліндра

NA = PAtg (в)

де в=arcsin (л•sinб).

Сила, яка передається по шатуну на кривошип, кН

QA=.

Радіальна складова сили QA на кривошипі, кН

Повна радіальна сила у відсіку двигуна, кН

Z = ZA+ РиB = ZA - mв••R•щ2•10-3.

Тангенціальна складова сили QA на кривошипі, кН

.

Крутячий момент на кривошипі, кНм

М=ТА•R.

Результати розрахунку представлені в табл 2.1 За наслідками розрахунку побудовані графіки:

1) Рг,Риа,РА = f (б) - рис 2.2;

2) NA,QA,z = f (б) - рис 2.3.

Погрішність розрахунку

,

де Мi - значення індикаторного крутячого моменту, кНм

,

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 значення моменту, що крутить, кНм

,

де Мкі - поточне значення моменту, що крутить, кНм

.

Розбіжність між і складає =0,35%, що допустимо.

Таблиця 2.1 - Розрахунок сил і крутячого моменту у відсіку двигуна

alfa, град

Рц, мпа

Рг, кн

beta, град

а, м/с^2

Ріа, кн

Ра, кН

Nа, кН

Qa, кН

Za, кН

Z, кН

Ta, кН

М, кН*м

0

0.154

0.610416

0

3180.313

-14.2351

-13.6247

0

-13.6247

-13.6247

-20.8897

0

0

10

0.138

0.429552

2.786905

3100.61

-13.8783

-13.4488

-0.65467

-13.4647

-13.1308

-20.3958

-2.98008

-0.20861

20

0.128

0.316512

5.495389

2867.71

-12.8359

-12.5194

-1.20446

-12.5772

-11.3524

-18.6174

-5.4137

-0.37896

30

0.125

0.2826

8.047846

2499.59

-11.1882

-10.9056

-1.54197

-11.014

-8.67351

-15.9385

-6.78816

-0.47517

40

0.127

0.305208

10.36863

2024.135

-9.06003

-8.75482

-1.60185

-8.90016

-5.67693

-12.9419

-6.85458

-0.47982

50

0.13

0.33912

12.38575

1476.277

-6.60781

-6.26869

-1.37663

-6.41807

-2.97488

-10.2399

-5.68698

-0.39809

60

0.133

0.373032

14.03338

894.4629

-4.00362

-3.63058

-0.90745

-3.74227

-1.02941

-8.29441

-3.5979

-0.25185

70

0.137

0.418248

15.25491

316.8578

-1.41826

-1.00001

-0.27273

-1.03653

-0.08574

-7.35074

-1.03298

-0.07231

80

0.139

0.440856

16.00649

-222.288

0.994963

1.435819

0.41189

1.49373

-0.15631

-7.42131

1.485529

0.103987

90

0.141

0.463464

16.2602

-695.693

3.113924

3.577388

1.043405

3.726445

-1.0434

-8.3084

3.577388

0.250417

100

0.143

0.486072

16.00649

-1085.19

4.857299

5.343371

1.532842

5.558887

-2.43742

-9.70242

4.996018

0.349721

110

0.144

0.497376

15.25491

-1382.72

6.189063

6.686439

1.823548

6.930642

-4.00047

-11.2655

5.659507

0.396165

120

0.146

0.519984

14.03338

-1590.16

7.11754

7.637524

1.908975

7.872481

-5.47198

-12.737

5.659802

0.396186

130

0.148

0.542592

12.38575

-1717.89

7.689268

8.23186

1.807746

8.428017

-6.67615

-13.9412

5.143974

0.360078

140

0.15

0.5652

10.36863

-1782.52

7.978572

8.543772

1.56324

8.685607

-7.54974

-14.8147

4.29432

0.300602

150

0.152

0.587808

8.047846

-1803.9

8.074241

8.662049

1.224749

8.748206

-8.11393

-15.3789

3.270361

0.228925

160

0.153

0.599112

5.495389

-1801.85

8.065064

8.664176

0.833561

8.704181

-8.42676

-15.6918

2.180031

0.152602

170

0.154

0.610416

2.786905

-1793.13

8.026069

8.636485

0.420416

8.646712

-8.57828

-15.8433

1.085681

0.075998

180

0.155

0.62172

0

-1788.93

8.007232

8.628952

0

8.628952

-8.62895

-15.894

0

0

190

0.156

0.633024

-2.7869

-1793.13

8.026069

8.659093

-0.42152

8.669347

-8.60074

-15.8657

-1.08852

-0.0762

200

0.158

0.655632

-5.49539

-1801.85

8.065064

8.720696

-0.839

8.760962

-8.48173

-15.7467

-2.19425

-0.1536

210

0.161

0.689544

-8.04785

-1803.9

8.074241

8.763785

-1.23913

8.850954

-8.20923

-15.4742

-3.30877

-0.23161

220

0.175

0.8478

-10.3686

-1782.52

7.978572

8.826372

-1.61495

8.972898

-7.79946

-15.0645

-4.43636

-0.31055

230

0.188

0.994752

-12.3858

-1717.89

7.689268

8.68402

-1.90704

8.890951

-7.04286

-14.3079

-5.42652

-0.37986

240

0.206

1.198224

-14.0334

-1590.16

7.11754

8.315764

-2.0785

8.571586

-5.95791

-13.2229

-6.16241

-0.43137

250

0.23

1.46952

-15.2549

-1382.72

6.189063

7.658583

-2.08867

7.938291

-4.5821

-11.8471

-6.48235

-0.45376

260

0.265

1.86516

-16.0065

-1085.19

4.857299

6.722459

-1.92846

6.993598

-3.0665

-10.3315

-6.28546

-0.43998

270

0.315

2.43036

-16.2602

-695.693

3.113924

5.544284

-1.61708

5.775295

-1.61708

-8.88208

-5.54428

-0.3881

280

0.387

3.244248

-16.0065

-222.288

0.994963

4.239211

-1.21609

4.410192

-0.46149

-7.72649

-4.38598

-0.30702

290

0.495

4.46508

-15.2549

316.8578

-1.41826

3.046825

-0.83094

3.158101

0.261247

-7.00375

-3.14728

-0.22031

300

0.664

6.375456

-14.0334

894.4629

-4.00362

2.37184

-0.59283

2.444806

0.672511

-6.59249

-2.35049

-0.16453

310

0.941

9.506664

-12.3858

1476.277

-6.60781

2.89885

-0.6366

2.967927

1.375683

-5.88932

-2.62985

-0.18409

320

1.417

14.88737

-10.3686

2024.135

-9.06003

5.827341

-1.06622

5.924081

3.77865

-3.48635

-4.56251

-0.31938

330

2.269

24.51838

-8.04785

2499.59

-11.1882

13.33021

-1.88479

13.4628

10.60191

3.336905

-8.29738

-0.58082

340

3.762

41.39525

-5.49539

2867.71

-12.8359

28.55938

-2.74764

28.69124

25.89729

18.63229

-12.3498

-0.86449

350

5.87

65.22408

-2.7869

3100.61

-13.8783

51.34575

-2.49946

51.40655

50.13166

42.86666

-11.3776

-0.79643

360

9.804

109.694

0

3180.313

-14.2351

95.45894

0

95.45894

95.45894

88.19394

0

0

370

12.5

140.1696

2.786905

3100.61

-13.8783

126.2913

6.147741

126.4408

123.3051

116.0401

27.98459

1.958921

380

8.603

96.11791

5.495389

2867.71

-12.8359

83.28204

8.012384

83.66658

75.51912

68.25412

36.01331

2.520932

390

5.392

59.82077

8.047846

2499.59

-11.1882

48.6326

6.876285

49.11632

38.67893

31.41393

30.27134

2.118994

400

3.49

38.32056

10.36863

2024.135

-9.06003

29.26053

5.353752

29.74629

18.97354

11.70854

22.90952

1.603666

410

2.389

25.87486

12.38575

1476.277

-6.60781

19.26704

4.231111

19.72616

9.143397

1.878397

17.47912

1.223538

420

1.731

18.43682

14.03338

894.4629

-4.00362

14.43321

3.607535

14.87722

4.092387

-3.17261

14.30329

1.00123

430

1.319

13.77958

15.25491

316.8578

-1.41826

12.36132

3.371221

12.81278

1.059909

-6.20509

12.76887

0.893821

440

1.05

10.7388

16.00649

-222.288

0.994963

11.73376

3.36604

12.20702

-1.27736

-8.54236

12.14001

0.8498

450

0.868

8.681472

16.2602

-695.693

3.113924

11.7954

3.440324

12.28687

-3.44032

-10.7053

11.7954

0.825678

460

0.741

7.245864

16.00649

-1085.19

4.857299

12.10316

3.472009

12.59132

-5.52095

-12.786

11.31638

0.792147

470

0.651

6.228504

15.25491

-1382.72

6.189063

12.41757

3.386561

12.87108

-7.42938

-14.6944

10.51042

0.73573

480

0.586

5.493744

14.03338

-1590.16

7.11754

12.61128

3.152151

12.99925

-9.03548

-16.3005

9.345616

0.654193

490

0.538

4.951152

12.38575

-1717.89

7.689268

12.64042

2.775881

12.94163

-10.2516

-17.5166

7.898821

0.552917

500

0.5

4.5216

10.36863

-1782.52

7.978572

12.50017

2.287136

12.70769

-11.0458

-18.3108

6.282908

0.439804

510

0.466

4.137264

8.047846

-1803.9

8.074241

12.21151

1.726615

12.33297

-11.4388

-18.7038

4.61046

0.322732

520

0.433

3.764232

5.495389

-1801.85

8.065064

11.8293

1.138071

11.88392

-11.5051

-18.7701

2.976421

0.208349

530

0.397

3.357288

2.786905

-1793.13

8.026069

11.38336

0.554131

11.39684

-11.3066

-18.5716

1.430987

0.100169

540

0.359

2.927736

0

-1788.93

8.007232

10.93497

0

10.93497

-10.935

-18.2

0

0

550

0.32

2.48688

-2.7869

-1793.13

8.026069

10.51295

-0.51176

10.5254

-10.4421

-17.7071

-1.32157

-0.09251

560

0.282

2.057328

-5.49539

-1801.85

8.065064

10.12239

-0.97385

10.16913

-9.84501

-17.11

-2.54694

-0.17829

570

0.245

1.63908

-8.04785

-1803.9

8.074241

9.713321

-1.37339

9.809935

-9.09868

-16.3637

-3.66727

-0.25671

580

0.208

1.220832

-10.3686

-1782.52

7.978572

9.199404

-1.6832

9.352123

-8.12909

-15.3941

-4.62386

-0.32367

590

0.181

0.915624

-12.3858

-1717.89

7.689268

8.604892

-1.88967

8.809938

-6.97869

-14.2437

-5.37708

-0.3764

600

0.163

0.712152

-14.0334

-1590.16

7.11754

7.829692

-1.95701

8.07056

-5.60966

-12.8747

-5.80221

-0.40615

610

0.153

0.599112

-15.2549

-1382.72

6.189063

6.788175

-1.85129

7.036093

-4.06134

-11.3263

-5.74562

-0.40219

620

0.149

0.553896

-16.0065

-1085.19

4.857299

5.411195

-1.5523

5.629446

-2.46836

-9.73336

-5.05943

-0.35416

630

0.148

0.542592

-16.2602

-695.693

3.113924

3.656516

-1.06648

3.80887

-1.06648

-8.33148

-3.65652

-0.25596

640

0.148

0.542592

-16.0065

-222.288

0.994963

1.537555

-0.44108

1.599569

-0.16738

-7.43238

-1.59079

-0.11136

650

0.149

0.553896

-15.2549

316.8578

-1.41826

-0.86436

0.235731

-0.89593

-0.07411

-7.33911

0.892857

0.0625

660

0.15

0.5652

-14.0334

894.4629

-4.00362

-3.43842

0.859421

-3.54419

-0.97493

-8.23993

3.407466

0.238523

670

0.152

0.587808

-12.3858

1476.277

-6.60781

-6.02001

1.322015

-6.16346

-2.85686

-10.1219

5.461367

0.382296

680

0.156

0.633024

-10.3686

2024.135

-9.06003

-8.427

1.541875

-8.5669

-5.46436

-12.7294

6.597918

0.461854

690

0.161

0.689544

-8.04785

2499.59

-11.1882

-10.4986

1.484426

-10.603

-8.34986

-15.6149

6.534861

0.45744

700

0.166

0.746064

-5.49539

2867.71

-12.8359

-12.0898

1.163134

-12.1456

-10.9629

-18.2279

5.227946

0.365956

710

0.167

0.757368

-2.7869

3100.61

-13.8783

-13.121

0.638716

-13.1365

-12.8107

-20.0757

2.907444

0.203521

720

0.154

0.610416

0

3180.313

-14.2351

-13.6247

0

-13.6247

-13.6247

-20.8897

0

0

4.3 Визначення крутячих моментів, які передаються корінними шийками

Крутячій момент, на носкі колінвала, кНм М0,1= Neo/щ, де Neo - потужність відібрана з носка колінвала чи підводиться до нього, кВт.

М0,1= 0/198,97= 0 кНм.

крутячій момент на корінній шийці 1,2, кНм

М1,2 = М0,1+М1,

де М1 - крутячій момент, створюваний на 1м кривошипі, кНм.

Крутячій момент на корінній шийці 2,3, кНм М2,3 = М1,2+М2,де М2 - крутячій момент, створюваний на 2м кривошипі, кНм. Крутячій момент, на корінній шийці 3,4, кНм. М3,4 = М2,3+М3,де М3 - крутячій момент, створюваний на 3м кривошипі, кНм. крутячій момент на корінній шийці 4, к, кНм. М4, к = Мк = М3,4+М4,де М2 - крутячій момент, створюваний на 2м кривошипі, кНм; Мк - сумарний крутячій момент на фланці колінвала.

Визначуваний інтервал роботи суміжних циліндрів в градусах повороту КВ

,

де х - тактность двигуна; z - число циліндрів двигуна. Визначаємо відставання роботи циліндрів двигуна від першого

?і = ?р• (S-1),

де і - номер циліндра;

S - номер іго циліндра в порядку роботи циліндра в послідовності роботи циліндрів двигуна (ПРЦД).

ПРЦД 1-3-4-2

S 1-2-3-4

E1=180 (1-1) =00;

E2=180 (4-1) =5400;

E3=180 (2-1) =1800;

E4=180 (3-1) =3600.

Початкове значення кутів повороту кривошипа

б і=720-?і.

б 1=7200-0=7200;

б 2=7200-540=1800;

б 3=7200-180=5400;

б 4=7200-360=3600.

Результати розрахунку представлені в таблиці 3.1 По результатах побудовані графіки Мк, Мі= f (б) - малюнок 3.1. Погрішність розрахунку

,

де Мi - значення індикаторного моменту, що крутить, кНм

,

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 крутячого о моменту, кНм

,

де Мкі - поточне значення крутячого моменту, кНм

;

.

Розбіжність між і складає =0.35%, що допустимо.

Таблиця 3.1-крутячиі моменти, які діють на кривошипи та передаються корінним шийкам

alfa, град

М1=м1,2,_аб*м

alfa2, град

М2,_аб*м

М2,3,_аб*м

alfa3, град

М3,_аб*м

М3,4,_аб*м

alfa4, град

М4,_аб*м

Мк,_аб*м

0

0

180

0

0

540

0

0

360

0

0

10

-0.20861

190

-0.0762

-0.2848

550

-0.09251

-0.37731

370

1.958921

1.581609

20

-0.37896

200

-0.1536

-0.53256

560

-0.17829

-0.71084

380

2.520932

1.81009

30

-0.47517

210

-0.23161

-0.70679

570

-0.25671

-0.96349

390

2.118994

1.155499

40

-0.47982

220

-0.31055

-0.79037

580

-0.32367

-1.11404

400

1.603666

0.48963

50

-0.39809

230

-0.37986

-0.77794

590

-0.3764

-1.15434

410

1.223538

0.069198

60

-0.25185

240

-0.43137

-0.68322

600

-0.40615

-1.08938

420

1.00123

-0.08815

70

-0.07231

250

-0.45376

-0.52607

610

-0.40219

-0.92827

430

0.893821

-0.03445

80

0.103987

260

-0.43998

-0.33599

620

-0.35416

-0.69016

440

0.8498

0.159645

90

0.250417

270

-0.3881

-0.13768

630

-0.25596

-0.39364

450

0.825678

0.432039

100

0.349721

280

-0.30702

0.042703

640

-0.11136

-0.06865

460

0.792147

0.723494

110

0.396165

290

-0.22031

0.175856

650

0.0625

0.238356

470

0.73573

0.974086

120

0.396186

300

-0.16453

0.231652

660

0.238523

0.470174

480

0.654193

1.124368

130

0.360078

310

-0.18409

0.175989

670

0.382296

0.558285

490

0.552917

1.111202

140

0.300602

320

-0.31938

-0.01877

680

0.461854

0.443081

500

0.439804

0.882884

150

0.228925

330

-0.58082

-0.35189

690

0.45744

0.105549

510

0.322732

0.428281

160

0.152602

340

-0.86449

-0.71188

700

0.365956

-0.34593

520

0.208349

-0.13758

170

0.075998

350

-0.79643

-0.72043

710

0.203521

-0.51691

530

0.100169

-0.41674

180

0

360

0

0

0

0

0

540

0

0

190

-0.0762

370

1.958921

1.882725

10

-0.20861

1.674119

550

-0.09251

1.581609

200

-0.1536

380

2.520932

2.367334

20

-0.37896

1.988376

560

-0.17829

1.81009

210

-0.23161

390

2.118994

1.88738

30

-0.47517

1.412208

570

-0.25671

1.155499

220

-0.31055

400

1.603666

1.293121

40

-0.47982

0.8133

580

-0.32367

0.48963

230

-0.37986

410

1.223538

0.843682

50

-0.39809

0.445593

590

-0.3764

0.069198

240

-0.43137

420

1.00123

0.569862

60

-0.25185

0.318008

600

-0.40615

-0.08815

250

-0.45376

430

0.893821

0.440057

70

-0.07231

0.367748

610

-0.40219

-0.03445

260

-0.43998

440

0.8498

0.409819

80

0.103987

0.513806

620

-0.35416

0.159645

270

-0.3881

450

0.825678

0.437578

90

0.250417

0.687995

630

-0.25596

0.432039

280

-0.30702

460

0.792147

0.485128

100

0.349721

0.834849

640

-0.11136

0.723494

290

-0.22031

470

0.73573

0.51542

110

0.396165

0.911586

650

0.0625

0.974086

300

-0.16453

480

0.654193

0.489659

120

0.396186

0.885845

660

0.238523

1.124368

310

-0.18409

490

0.552917

0.368828

130

0.360078

0.728907

670

0.382296

1.111202

320

-0.31938

500

0.439804

0.120428

140

0.300602

0.42103

680

0.461854

0.882884

330

-0.58082

510

0.322732

-0.25808

150

0.228925

-0.02916

690

0.45744

0.428281

340

-0.86449

520

0.208349

-0.65614

160

0.152602

-0.50354

700

0.365956

-0.13758

350

-0.79643

530

0.100169

-0.69626

170

0.075998

-0.62026

710

0.203521

-0.41674

360

0

540

0

0

180

0

0

0

0

0

370

1.958921

550

-0.09251

1.866412

190

-0.0762

1.790215

10

-0.20861

1.581609

380

2.520932

560

-0.17829

2.342646

200

-0.1536

2.189049

20

-0.37896

1.81009

390

2.118994

570

-0.25671

1.862285

210

-0.23161

1.630671

30

-0.47517

1.155499

400

1.603666

580

-0.32367

1.279996

220

-0.31055

0.969451

40

-0.47982

0.48963

410

1.223538

590

-0.3764

0.847143

230

-0.37986

0.467286

50

-0.39809

0.069198

420

1.00123

600

-0.40615

0.595076

240

-0.43137

0.163707

60

-0.25185

-0.08815

430

0.893821

610

-0.40219

0.491627

250

-0.45376

0.037863

70

-0.07231

-0.03445

440

0.8498

620

-0.35416

0.49564

260

-0.43998

0.055658

80

0.103987

0.159645

450

0.825678

630

-0.25596

0.569722

270

-0.3881

0.181622

90

0.250417

0.432039

460

0.792147

640

-0.11136

0.680792

280

-0.30702

0.373773

100

0.349721

0.723494

470

0.73573

650

0.0625

0.79823

290

-0.22031

0.57792

110

0.396165

0.974086

480

0.654193

660

0.238523

0.892716

300

-0.16453

0.728181

120

0.396186

1.124368

490

0.552917

670

0.382296

0.935213

310

-0.18409

0.751124

130

0.360078

1.111202

500

0.439804

680

0.461854

0.901658

320

-0.31938

0.582282

140

0.300602

0.882884

510

0.322732

690

0.45744

0.780172

330

-0.58082

0.199356

150

0.228925

0.428281

520

0.208349

700

0.365956

0.574306

340

-0.86449

-0.29018

160

0.152602

-0.13758

530

0.100169

710

0.203521

0.30369

350

-0.79643

-0.49274

170

0.075998

-0.41674

540

0

0

0

0

360

0

0

180

0

0

550

-0.09251

10

-0.20861

-0.30112

370

1.958921

1.657806

190

-0.0762

1.581609

560

-0.17829

20

-0.37896

-0.55724

380

2.520932

1.963687

200

-0.1536

1.81009

570

-0.25671

30

-0.47517

-0.73188

390

2.118994

1.387113

210

-0.23161

1.155499

580

-0.32367

40

-0.47982

-0.80349

400

1.603666

0.800176

220

-0.31055

0.48963

590

-0.3764

50

-0.39809

-0.77448

410

1.223538

0.449054

230

-0.37986

0.069198

600

-0.40615

60

-0.25185

-0.65801

420

1.00123

0.343223

240

-0.43137

-0.08815

610

-0.40219

70

-0.07231

-0.4745

430

0.893821

0.419319

250

-0.45376

-0.03445

620

-0.35416

80

0.103987

-0.25017

440

0.8498

0.599627

260

-0.43998

0.159645

630

-0.25596

90

0.250417

-0.00554

450

0.825678

0.820139

270

-0.3881

0.432039

640

-0.11136

100

0.349721

0.238366

460

0.792147

1.030513

280

-0.30702

0.723494

650

0.0625

110

0.396165

0.458665

470

0.73573

1.194395

290

-0.22031

0.974086

660

0.238523

120

0.396186

0.634709

480

0.654193

1.288902

300

-0.16453

1.124368

670

0.382296

130

0.360078

0.742374

490

0.552917

1.295291

310

-0.18409

1.111202

680

0.461854

140

0.300602

0.762457

500

0.439804

1.20226

320

-0.31938

0.882884

690

0.45744

150

0.228925

0.686366

510

0.322732

1.009098

330

-0.58082

0.428281

700

0.365956

160

0.152602

0.518558

520

0.208349

0.726908

340

-0.86449

-0.13758

710

0.203521

170

0.075998

0.279519

530

0.100169

0.379688

350

-0.79643

-0.41674

4.4 Розрахунок навантажень на шатунові шийки і підшипники

У однорядному двигуні шатунова шийка навантажена силою QA, яка в крапці В (дивися рис 2.1) замінюється силами ZA і ТА, а також силою інерції Рівl маси шатуна, що обертається.

Радіальна складова навантаження на шийку, кН

Zш = ZА+PивL= ZА - mВL•R•щ2•10-3.

Тангенціальна складова навантаження, кН

Тш = ТА.

Повне навантаження на шатунову шийку, кН

.

Шатуновий підшипник навантажений реакціями шатунової шийки

Rzш =Тш•sin (б+в) + Zш• cos (б+в);

Rтш =Тш•cos (б+в) + Zш• sin (б+в).

Розрахунок представлений в табл.4.1 Результати розрахунку представляють в системі координат Zш - Тш, що обертається, у вигляді годографів навантажень на шатунову шийку, рис 4.1, і в системі координат Rzш - Rтш у вигляді годографів навантажень на шатуновий підшипник, рис 4.2.

Таблиця 4.1 - Розрахунок навантажень на шатунову шийку і підшипник

alfa, град

Za, кН

Ta=Тш, кН

Zш, кН

Кш, кн

beta, град

Rzш, кН

Rтш, кН

0

-13.6247

0

-20.8897

20.88966

0

-20.8897

0

10

-13.1308

-2.98008

-20.3958

20.61234

2.786905

-20.5495

1.607931

20

-11.3524

-5.4137

-18.6174

19.38855

5.495389

-19.1347

3.127135

30

-8.67351

-6.78816

-15.9385

17.32384

8.047846

-16.7352

4.47756

40

-5.67693

-6.85458

-12.9419

14.64509

10.36863

-13.5341

5.595242

50

-2.97488

-5.68698

-10.2399

11.71311

12.38575

-9.78552

6.437432

60

-1.02941

-3.5979

-8.29441

9.041141

14.03338

-5.74071

6.984732

70

-0.08574

-1.03298

-7.35074

7.42297

15.25491

-1.63751

7.2401

80

-0.15631

1.485529

-7.42131

7.568525

16.00649

2.253947

7.225116

90

-1.0434

3.577388

-8.3084

9.045844

16.2602

5.760645

6.9744

100

-2.43742

4.996018

-9.70242

10.91317

16.00649

8.744392

6.529378

110

-4.00047

5.659507

-11.2655

12.60718

15.25491

11.12411

5.932541

120

-5.47198

5.659802

-12.737

13.93787

14.03338

12.92222

5.223063

130

-6.67615

5.143974

-13.9412

14.85988

12.38575

14.1829

4.434136

140

-7.54974

4.29432

-14.8147

15.42458

10.36863

15.00052

3.591946

150

-8.11393

3.270361

-15.3789

15.72281

8.047846

15.48647

2.715891

160

-8.42676

2.180031

-15.6918

15.84247

5.495389

15.73763

1.819577

170

-8.57828

1.085681

-15.8433

15.88044

2.786905

15.85422

0.912193

180

-8.62895

0

-15.894

15.89395

0

15.89395

0

190

-8.60074

-1.08852

-15.8657

15.90303

-2.7869

15.87685

-0.91219

200

-8.48173

-2.19425

-15.7467

15.89887

-5.49539

15.79441

-1.81958

210

-8.20923

-3.30877

-15.4742

15.82402

-8.04785

15.58922

-2.71589

220

-7.79946

-4.43636

-15.0645

15.70412

-10.3686

15.28781

-3.59195

230

-7.04286

-5.42652

-14.3079

15.30235

-12.3858

14.64583

-4.43414

240

-5.95791

-6.16241

-13.2229

14.58838

-14.0334

13.62132

-5.22306

250

-4.5821

-6.48235

-11.8471

13.50461

-15.2549

12.13176

-5.93254

260

-3.0665

-6.28546

-10.3315

12.09326

-16.0065

10.1791

-6.52938

270

-1.61708

-5.54428

-8.88208

10.47046

-16.2602

7.809495

-6.9744

280

-0.46149

-4.38598

-7.72649

8.884561

-16.0065

5.170409

-7.22512

290

0.261247

-3.14728

-7.00375

7.678405

-15.2549

2.55712

-7.2401

300

0.672511

-2.35049

-6.59249

6.99898

-14.0334

0.446369

-6.98473

310

1.375683

-2.62985

-5.88932

6.449817

-12.3858

-0.39952

-6.43743

320

3.77865

-4.56251

-3.48635

5.742053

-10.3686

1.290131

-5.59524

330

10.60191

-8.29738

3.336905

8.943238

-8.04785

7.741638

-4.47756

340

25.89729

-12.3498

18.63229

22.35353

-5.49539

22.13371

-3.12714

350

50.13166

-11.3776

42.86666

44.35088

-2.7869

44.32172

-1.60793

360

95.45894

0

88.19394

88.19394

0

88.19394

0

370

123.3051

27.98459

116.0401

119.3668

2.786905

119.356

1.607931

380

75.51912

36.01331

68.25412

77.17243

5.495389

77.10905

3.127135

390

38.67893

30.27134

31.41393

43.62555

8.047846

43.39516

4.47756

400

18.97354

22.90952

11.70854

25.72812

10.36863

25.11234

5.595242

410

9.143397

17.47912

1.878397

17.57976

12.38575

16.35871

6.437432

420

4.092387

14.30329

-3.17261

14.65093

14.03338

12.87879

6.984732

430

1.059909

12.76887

-6.20509

14.19673

15.25491

12.2118

7.2401

440

-1.27736

12.14001

-8.54236

14.84425

16.00649

12.96724

7.225116

450

-3.44032

11.7954

-10.7053

15.92907

16.2602

14.32107

6.9744

460

-5.52095

11.31638

-12.786

17.07457

16.00649

15.77683

6.529378

470

-7.42938

10.51042

-14.6944

18.06638

15.25491

17.06455

5.932541

480

-9.03548

9.345616

-16.3005

18.78953

14.03338

18.04899

5.223063

490

-10.2516

7.898821

-17.5166

19.21513

12.38575

18.69651

4.434136

500

-11.0458

6.282908

-18.3108

19.35876

10.36863

19.0226

3.591946

510

-11.4388

4.61046

-18.7038

19.26364

8.047846

19.07123

2.715891

520

-11.5051

2.976421

-18.7701

19.00467

5.495389

18.91736

1.819577

530

-11.3066

1.430987

-18.5716

18.62669

2.786905

18.60434

0.912193

540

-10.935

0

-18.2

18.19997

0

18.19997

0

550

-10.4421

-1.32157

-17.7071

17.75635

-2.7869

17.7329

-0.91219

560

-9.84501

-2.54694

-17.11

17.29854

-5.49539

17.20258

-1.81958

570

-9.09868

-3.66727

-16.3637

16.76958

-8.04785

16.5482

-2.71589

580

-8.12909

-4.62386

-15.3941

16.07352

-10.3686

15.66704

-3.59195

590

-6.97869

-5.37708

-14.2437

15.22483

-12.3858

14.56482

-4.43414

600

-5.60966

-5.80221

-12.8747

14.12171

-14.0334

13.1203

-5.22306

610

-4.06134

-5.74562

-11.3263

12.70032

-15.2549

11.22956

-5.93254

620

-2.46836

-5.05943

-9.73336

10.96978

-16.0065

8.814952

-6.52938

630

-1.06648

-3.65652

-8.33148

9.098556

-16.2602

5.84307

-6.9744

640

-0.16738

-1.59079

-7.43238

7.600716

-16.0065

2.359786

-7.22512

650

-0.07411

0.892857

-7.33911

7.393225

-15.2549

-1.49691

-7.2401

660

-0.97493

3.407466

-8.23993

8.916683

-14.0334

-5.54263

-6.98473

670

-2.85686

5.461367

-10.1219

11.50125

-12.3858

-9.5309

-6.43743

680

-5.46436

6.597918

-12.7294

14.33768

-10.3686

-13.2008

-5.59524

690

-8.34986

6.534861

-15.6149

16.92715

-8.04785

-16.3242

-4.47756

700

-10.9629

5.227946

-18.2279

18.96279

-5.49539

-18.7032

-3.12714

710

-12.8107

2.907444

-20.0757

20.28516

-2.7869

-20.2213

-1.60793

720

-13.6247

0

-20.8897

20.88966

0

-20.8897

0

4.5 Розрахунок навантажень на корінну шийку

Розрахунок навантажень на корінну шийку будемо проводити для шийки 1-2. Для цього роздивимось схему, представлену на малюнку 4.10.

Рисунок 4.10 - Схема розрахунку навантажень на корінну шийку і підшипник

Загальні навантаження на корінну шийку по осях Rx і Ry знаходимо у вигляді алгебраїчних сум змінних і постійних навантажень, кН,

Rx=Хпн+ Хпр; (4.45)

Ry =Yпн+ Yпр, (4.46)

де Хпн, Yпн - змінні навантаження діючі на опору, кН;

де кут - вимірюється від к-го кривошипа до кривошипа к+1 у напрямі обертання коленвала.

У зв'язку з тим, що противаги на коленвалі відсутні, ці вирази перетворяться і одержать такий вигляд

Rx=Yпн; (4.47)

Ry =Yпн. (4.48)

Для корінної опори 1,2

Rx=Хпн =

==; (4.49)

Ry =Yпн= (4.50)

=

Повне навантаження на корінну шийку, кН,

Rк=. (4.51)

Навантаження на корінний підшипник, кН,

Х= Rxcosб+ Rysinб; (4.52)

Y= - Rxsinб+ Rycosб. (4.53)

Результати розрахунку представлені в таблиця 4.4 За наслідками розрахунку побудовані годограф навантажень на корінну опору - рис 4.11, годограф навантажень на корінний підшипник - рис 4.12.

4.8 Оцінка нерівномірності обертання колінчастого валу

Ступінь нерівномірності обертання

, (4.54)

де А - надмірна робота сумарного моменту двигуна, кН·м, що крутить;

- масовий момент інерції рухомих мас КШМ в одному відсіку, кг·м2;

- масовий момент інерції маховика, кг·м2;

р - масовий момент інерції ротора, кг·м2.

Надмірну роботу визначаємо по графіку сумарного моменту, що крутить, рисунок 4.5.

, (4.55)

де F=310 мм2 - площа найбільшої фігури (див. мал.4.5);

=0,062 - масштаб по осі абсцис, рад/мм;

=0,033 - масштаб по осі ординат, кН·м/мм.

кН/м.

Момент інерції рухомих мас КШМ в одному відсіку

, (4.56)

де R - радіус кривошипа;

zп - кількість противаг;

Dц - діаметр циліндра;

Zо - кількість циліндрів у відсіку;

Lк - довжина кривошипа, м;

d - діаметр шатунної шийки, м.

кг/м2.

Нерівномірність обертання колінчастого валу повинна складати . Набуте значення відповідає призначенню двигуна.

Таблиця 4.4 - Розрахунок навантажень на корінну опору і підшипник

б3

Z3

Т3

б4

Z4

Т4

Rx3,4

Rу3,4

Rк3,4

Х3,4

У3,4

град.

кН

кН

град.

кН

кН

кН

кН

кН

кН

кН

0

-32,088

0,000

540

-30,461

0,000

-0,875

0,000

0,875

-0,875

0,000

10

-31,621

-2,918

550

-29,878

-1,405

-0,938

-0,814

1,242

-1,065

-0,639

20

-29,860

-5,308

560

-29,174

-2,697

-0,369

-1,405

1,453

-0,827

-1, 194

30

-27,188

-6,643

570

-28,284

-3,859

0,589

-1,497

1,609

-0,238

-1,592

40

-24,228

-6,681

580

-27, 202

-4,853

1,600

-0,983

1,878

0,594

-1,782

50

-21,582

-5,478

590

-25,952

-5,631

2,351

0,083

2,353

1,575

-1,747

60

-19,715

-3,359

600

-24,523

-6,087

2,587

1,468

2,974

2,565

-1,505

70

-18,844

-0,785

610

-22,953

-6,072

2,211

2,844

3,602

3,429

-1,103

80

-18,955

1,745

620

-21,352

-5,421

1,289

3,856

4,065

4,021

-0,597

90

-19,849

3,829

630

-19,941

-4,069

0,049

4,249

4,249

4,249

-0,046

100

-21,230

5,232

640

-18,996

-2,030

-1, 202

3,907

4,087

4,056

0,509

110

-22,788

5,884

650

-18,813

0,445

-2,138

2,926

3,624

3,480

1,012

120

-24,270

5,858

660

-19,589

2,973

-2,519

1,552

2,958

2,602

1,408

130

-25,520

5,318

670

-21,334

5,055

-2,252

0,142

2,257

1,554

1,636

140

-26,448

4,436

680

-23,838

6,252

-1,404

-0,977

1,711

0,445

1,652

150

-27,073

3,377

690

-26,657

6,254

-0,224

-1,548

1,564

-0,582

1,452

160

-27,451

2,253

700

-29,262

5,037

0,974

-1,497

1,787

-1,429

1,072

170

-27,639

1,122

710

-31,147

2,815

1,888

-0,911

2,096

-2,018

0,566

180

-27,703

0,000

0

-32,088

0,000

2,359

0,000

2,359

-2,359

-0,004

190

-27,664

-1,125

10

-31,621

-2,918

2,129

0,965

2,337

-2,263

-0,584

200

-27,534

-2,273

20

-29,860

-5,308

1,252

1,633

2,057

-1,732

-1,109

210

-27,253

-3,445

30

-27,188

-6,643

-0,035

1,720

1,721

-0,827

-1,509

220

-26,751

-4,602

40

-24,228

-6,681

-1,357

1,119

1,759

0,324

-1,729

230

-25,956

-5,648

50

-21,582

-5,478

-2,353

-0,092

2,355

1,586

-1,740

240

-24,850

-6,454

60

-19,715

-3,359

-2,763

-1,665

3,226

2,827

-1,554

250

-23,480

-6,868

70

-18,844

-0,785

-2,494

-3,272

4,115

3,931

-1,216

260

-21,971

-6,769

80

-18,955

1,745

-1,623

-4,581

4,860

4,795

-0,791

270

-20,519

-6,159

90

-19,849

3,829

-0,360

-5,373

5,385

5,374

-0,348

280

-19,314

-5,156

100

-21,230

5,232

1,031

-5,589

5,683

5,683

0,059

290

-18,458

-4,131

110

-22,788

5,884

2,329

-5,388

5,870

5,859

0,361

300

-17,789

-3,600

120

-24,270

5,858

3,487

-5,088

6,168

6,149

0,492

310

-16,637

-4,215

130

-25,520

5,318

4,779

-5,129

7,010

7,000

0,383

320

-13,447

-6,566

140

-26,448

4,436

6,995

-5,919

9,163

9,163

-0,012

330

-5,222

-10,731

150

-27,073

3,377

11,756

-7,590

13,993

13,978

-0,655

340

12,465

-14,968

160

-27,451

2,253

21,475

-9,265

23,388

23,353

-1,291

350

39,772

-13,300

170

-27,639

1,122

36,267

-7,759

37,088

37,067

-1,229

360

78,826

0,000

180

-27,703

0,000

57,313

0,000

57,313

57,312

0,183

370

99,562

26,735

190

-27,664

-1,125

68,448

14,989

70,070

70,001

3,104

380

72,380

43,004

200

-27,534

-2,273

53,754

24,359

59,015

58,828

4,703

390

28,459

36,842

210

-27,253

-3,445

29,973

21,675

36,989

36,781

3,911

400

4,588

28,369

220

-26,751

-4,602

16,860

17,739

24,473

24,308

2,837

410

-7,490

21,852

230

-25,956

-5,648

9,935

14,795

17,821

17,713

1,964

420

-13,766

17,765

240

-24,850

-6,454

5,963

13,030

14,329

14,261

1,404

430

-17,474

15,514

250

-23,480

-6,868

3,231

12,041

12,467

12,416

1,129

440

-20,177

14,321

260

-21,971

-6,769

0,965

11,347

11,388

11,338

1,064

450

-22,526

13,537

270

-20,519

-6,159

-1,080

10,596

10,651

10,592

1,122

460

-24,703

12,709

280

-19,314

-5,156

-2,900

9,612

10,040

9,964

1,227

470

-26,670

11,617

290

-18,458

-4,131

-4,418

8,473

9,555

9,467

1,293

480

-28,339

10,221

300

-17,789

-3,600

-5,676

7,435

9,354

9,272

1,237

490

-29,641

8,584

310

-16,637

-4,215

-6,996

6,886

9,816

9,768

0,975

500

-30,507

6,792

320

-13,447

-6,566

-9,178

7,186

11,657

11,648

0,446

510

-30,981

4,973

330

-5,222

-10,731

-13,858

8,449

16,230

16,227

-0,315

520

-31,075

3, 198

340

12,465

-14,968

-23,425

9,773

25,382

25,360

-1,055

530

-30,875

1,533

350

39,772

-13,300

-38,008

7,980

38,837

38,822

-1,077

540

-30,461

0,000

360

78,826

0,000

-58,797

0,000

58,797

58,796

0,281

550

-29,878

-1,405

370

99,562

26,735

-69,639

-15,139

71,265

71, 195

3,163

560

-29,174

-2,697

380

72,380

43,004

-54,636

-24,587

59,913

59,727

4,714

570

-28,284

-3,859

390

28,459

36,842

-30,528

-21,897

37,569

37,367

3,889

580

-27, 202

-4,853

400

4,588

28,369

-17,103

-17,874

24,738

24,577

2,825

590

-25,952

-5,631

410

-7,490

21,852

-9,933

-14,786

17,813

17,701

1,988

600

-24,523

-6,087

420

-13,766

17,765

-5,787

-12,832

14,077

13,999

1,479

610

-22,953

-6,072

430

-17,474

15,514

-2,948

-11,613

11,981

11,914

1,266

620

-21,352

-5,421

440

-20,177

14,321

-0,632

-10,622

10,640

10,563

1,280

630

-19,941

-4,069

450

-22,526

13,537

1,391

-9,472

9,573

9,464

1,443

640

-18,996

-2,030

460

-24,703

12,709

3,070

-7,930

8,503

8,333

1,694

650

-18,813

0,445

470

-26,670

11,617

4,227

-6,011

7,348

7,083

1,957

660

-19,589

2,973

480

-28,339

10,221

4,708

-3,899

6,113

5,718

2,161

670

-21,334

5,055

490

-29,641

8,584

4,469

-1,899

4,856

4,314

2,229

680

-23,838

6,252

500

-30,507

6,792

3,588

-0,290

3,599

2,922

2,101

690

-26,657

6,254

510

-30,981

4,973

2,326

0,690

2,426

1,659

1,770

700

-29,262

5,037

520

-31,075

3, 198

0,975

0,989

1,389

0,570

1,267

710

-31,147

2,815

530

-30,875

1,533

-0,146

0,690

0,705

-0,268

0,652

4.6 Оцінка нерівномірності обертання колінчастого валу

4.6.1 Ступінь нерівномірності обертання

,

де А - надмірна робота сумарного моменту двигуна, що крутить, кНм;

- момент інерції рухомих мас КШМ в одному відсіку, кгм2;

- момент інерції маховика, кгм2.

Надмірну роботу визначаємо по графіку сумарного крутячого моменту, малюнок 3.1.

,

де F = 180мм2 - площа найбільшої фігури;

= 0,058 - масштаб по осі абсцис, рад/мм;

= 0,033 - масштаб по осі ординат, кНм/мм.

кН*м.

4.5.2 Момент інерції рухомих мас КШМ в одному відсіку

,

де R - радіус кривошипа;

zп - кількість противаг;

Dц - діаметр циліндра;

Z0 - кількість циліндрів у відсіку;

Lк - довжина кривошипа, м;

d - діаметр шатунової шийки, м.

кг/м2.

<0,02

Висновок.

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

2. Виконаний розрахунок сил у відсіку двигуна. Контроль здійснювався по середньому значенню крутячого моменту. Погрішність складає 0,35%, що є допустимим.

3. Був виконаний розрахунок крутячих моментів, які діють на кривошипи і передаються корінним шийкам. Контроль здійснювався по середньому значенню крутячого моменту. Погрішність складає також 0,3 5%.

4. Виконаний розрахунок навантажень на шатунову шийку і підшипник. Контроль - годографи.

5. Був проведений аналіз нерівномірності обертання колінчастого валу. Було визначено, що нерівномірність обертання колінвала склала, що лежить в межах допустимих значень.

5. Розрахунок на міцність деталей шатунно - поршнєвої групи

Розрахунок виконано за методикою яка прийнята на кафедрі ДВЗ [12].

5.1 Розрахунок поршневої групи

Поршень служить для сприйняття навантаження від газів, ущільнення камери згоряння й відводу тепла. Під час роботи двигуна поршень піддається навантаженням від змінного тиску газів, дії сил інерції, а також сил тертя.

Розрахункова схема поршня показана на рисунку 5.1 вихідні дані до розрахунку приводяться в таблиці 5.1.

Рис.5.1 - Розрахункова схема поршня.

Таблиця 5.1 - Вихідні дані для розрахунку поршневої групи

Найменування

Позначення

Значення

Одиниці виміру

Матеріал

АЛ 25

Товщина днища поршня

д

18

мм

Висота поршня

Н

143

мм

Висота верхньої частини поршня

h1

78,5

мм

Висота юбки поршня

hЮ

90

мм

Діаметр бобишки

dу

65,5

мм

Відстань між торцями бобишек

b

45

мм

Товщина стінки юбки поршня

дЮ

9

мм

Товщина стінки головки поршня

S

18,5

мм

Відстань до першої кільцевої канавки

e

18

мм

Товщина першої кільцевої перемички

hП

7

мм

Радіальна товщина кільця

компресійного

t

5

мм

маслоз`ємного

4,5

мм

Висота кільця

3

мм

Радіальний зазор кільця в канавці поршня

компресійного

Дt

0,70

мм

маслоз'ємного

0,90

мм

Внутрішній діаметр поршня

d1

70

мм

Число масляних отворів у поршні

n

8

шт

Діаметр масляного каналу

d

4

мм

Зовнішній діаметр пальця

dП

42

мм

Внутрішній діаметр пальця

dВ

20

мм

Довжина пальця

П

102

мм

Довжина втулки шатуна

Ш

42

мм

5.1.1 Розрахунок поршня

Матеріал поршня - алюмінієвий сплав АЛ 25 (ДСТУ 1583-89).

Напруга вигину в днище поршня (МПа), розраховуємо по формулі:

<, (5.1)

де РZ = 12.5 МПа - максимальний тиск газів;

d1 = 70 мм - внутрішній діаметр поршня біля днища;

д = 18 мм - товщина днища поршня;

- напруги вигину, які допускають, у днище для алюмінієвих поршнів.

Крім напруг від сили тиску газів у денці поршня, виникають теплові напруги через різницю температур внутрішньої й зовнішньої поверхонь, які мають важливе значення в охолоджуваних поршнях. Тому теплові напруги визначають тільки в днищах чавунних охолоджуваних поршнів. Стінка головки поршня перевіряється на стиск і розтягування в перетині X - X, послабленому отворами для відведення масла.

Напруга стиску:

(5.2)

де РZmax = РZ·FП - максимальна сила тиску газу на днище поршня;

FX-X - площа перетину Х-Х.

(5.3)

де діаметр поршня по дну канавок, м?

- площа поздовжнього діаметрального перетину масляного каналу?

- число масляних отворів?

мм?

мм.

кН.

<

де - допустима напруга стиску, що допускає, для поршнів з алюмінієвих сплавів.

Напруга розтягування в перетині Х-Х:

(5.4)

де Рj - сила інерції поступально, що рухаються мас; визначається для режиму максимальної частоти обертання холостого ходу двигуна.

(5.5)

де - маса головки поршня з кільцями, розташована вище перетину Х-Х.

Радіус кривошипа

. (5.6)

Кінематичний параметр

. (5.7)

Максимальна кутова швидкість колінчастого вала на холостому ходу

. (5.8)

<,

де - допустима напруги, які допускають, на розтягування для поршнів з алюмінієвих сплавів.

Верхня кільцева перемичка розраховується на зріз і вигин від дії максимальних газових сил Pz. Перемичка розглядається як кільцева пластина, затиснена по колу підстави канавки діаметром dk = 108,6мм і рівномірно навантажена по площі FКП силою РК:

. (5.9)

(5.10)

Напруга зрізу кільцевої перемички:

(5.11)

Напруга вигину в підставі перемички:

(5.12)

Складна напруга по третій теорії міцності:

(5.13)

Допустимі напруги у верхніх кільцевих перемичках з урахуванням значних температурних навантажень для поршнів з алюмінієвих сплавів:

[уУ] = 30 ч 40 МПа.

Опорна поверхня всього поршня й юбки перевіряється на питомий тиск відповідно по рівняння:

(5.14)

(5.15)

де Nmax - найбільша нормальна сила, що діє на стінку циліндра при роботі двигуна на режимі максимальної потужності.

Величину Nmax визначаємо з динамічного розрахунку:

Для сучасних автотракторних двигунів допускається

Розміри діаметрів головки

DГ = D-ДГ= (5.16)

і юбки

DЮ= D-ДЮ= (5.17)

Діаметральні зазори в гарячому стані відповідно між стінкою циліндра й головкою поршня й між стінкою циліндра й юбкою поршня (ДГ, ДЮ - зазори по головці й юбки у холодному стані, за статистичним даними приймаємо для алюмінієвих поршнів ДГ=0,008·D и ДЮ=0,004 D, або ДГ = 9,6 10-4 м, ДЮ = 4,8 10-4 м):

. (5.18)

. (5.19)

де бЦ, бП - коефіцієнти лінійного розширення матеріалів циліндра й поршня?

бЦ = 11·10-6 град-1 - для чавунної гільзи?

бП = 25·10-6 град-1 - для алюминіевого поршня?

tЦ, tГ, tЮ - відповідно температури стінок циліндра, головки й юбки поршня.

Для розрахунку приймаємо:

температура стінки циліндра ;

температура головки поршня ;

температура юбки поршня ;

температура навколишнього середовища .

.

Надійність роботи поршня забезпечена тим, що діаметральні зазори головки і юбки поршня знаходяться в межах допустимого:

Д/г = 2,4·10-4 ч 3·10-4 м,

Д/ю = 6·10-5 ч 1,8·10-4 м.

5.1.2 Розрахунок поршневого кільця

Поршневі кільця працюють в умовах високих температур і значних змінних навантажень. Для виготовлення кілець використаються сірий і легований чавун.

Розрахунок кільця включає наступне: визначення середнього тиску кільця на стінку циліндра, визначення напруг вигину, які виникають у перетині, протилежному замку при надяганні кільця на поршень й у робочому стані, а також, установлення монтажних зазорів.

Середній тиск кільця на стінку циліндра:

(5.20)

де Е = 1·105 МПа - модуль пружності матеріалу кільця (сірий чавун) ?

А0/t - відношення різниці між величинами зазорів у вільному стані й робочому стані до радіальної товщини кільця, А0/t = (2,5 ч 4,0), приймаємо А0/t = 3.

Допустимий середній радіальний тиск складає:

для компресійних кілець знаходиться в межах Рср = 0,11 ч 0,37 МПа;

для маслоз'ємних - Рср = 0,2 ч 0,4 МПа.

Для забезпечення доброго прироблення кільця й надійного ущільнення тиск кільця по всьому колу повинен змінюватися по епюрі (рисунок 5.2), побудованої по даним, рекомендованим ГОСТом (таблиця 5.2).

Тиск кільця на стінку циліндра в різних точках кола:

Р= Рср. к (5.21)

Таблиця 5.2 - Тиск кільця на стінку циліндра в різних крапках окружності

Кут ц,

град.

0

30

60

90

120

150

180

р/Рср=к

1,05

1,05

1,14

0,90

0,45

0,67

2,85

Значення р наведені в таблиці 5.3

Напруга вигину кільця при надяганні його на поршень визначається:

, (5.22)

де m = 1,57 - коефіцієнт, що залежить від способу надягання кільця.

Таблиця 5.3 - Значення р

Кут

р, МПа

0

0,1638

30

0,1638

60

0,17784

90

0,1404

120

0,0702

150

0,10452

180

0,4446

210

0,10452

240

0,0702

270

0,1404

300

0,17784

330

0,1638

360

0,1638

Напруга вигину кільця в робочому стані визначається:

(5.23)

Напруги кільця на вигин допускають в межах:

Рисунок 5.2 - Епюра стиску на поршневе кільце

Монтажний зазор у прямому замку поршневого кільця в холодному стані:

(5.24)

де Дк = 0,06 ч 0,10 мм - мінімальний припустимий зазор у замку кільця під час роботи двигуна;

бк = бЦ = 11·10-6 град-1 - коэфіцієнт лінійного розширення для чугуну, гільзи та кільця?

t = 300 ?C - температура кільця;

tЦ = 115 єC - температура стінки циліндра;

t0 = 15 єC - температура навколишнього середовища.

5.1.3 Розрахунок поршневого пальця

Поршнєвій палець працює при знакозмінному навантаженні, що різко змінюється, і умовах, важких для забезпечення надійного змащування. Матеріал пальця - Сталь 15Х.

Максимальні напруги в пальцях дизельних двигунів виникають при роботі на номінальному режимі.

Розрахункова сила, що діє на поршневий палець:

(5.25)

Де РZ - максимальний тиск газів на номінальному режимі:

РZ = 12,5·106 Па;

РИ - сила інерції поршневої групи:

(5.26)

при n = 1800 хв-1, (5.27)

К = 0,68 ? 0,81 - коефіцієнт, що враховує масу поршневого пальця, приймаємо К = 0,81.

Питомий тиск пальця на втулку поршневої головки шатуна:

(5.28)

де dП = 42 мм = 0,042 м - зовнішній діаметр пальця;

lШ = 42 мм = 0,042 м - довжина опорної поверхні пальця в головці шатуна.

Для сучасних автотракторних двигунів qш = 20 ч 75 МПа.

Питомий тиск пальця на бобишки поршня (визначається для плаваючого пальця):

(5.29)

де lП = 102 мм = 0,102 м - довжина пальця загальна; b = 45 мм = 0,045 м - відстань між торцями бобишек по осі отвору під палець.

Для сучасних автомобільних і тракторних двигунів qБ = 15 ч 60 МПа.

Напруга вигину пальця за умови розподілу навантаження по довжині пальця:

(5.30)

де - відношення внутрішнього діаметра пальця до зовнішнього.

.

Для автотракторних двигунів [у ИЗ] = 100 ч 260 МПа.

Дотичні напруження зрізу пальця в перетинах між бобишками й головкою шатуна:

(5.31)

.

Для автотракторних двигунів [] = 60 - 250 МПа.

Внаслідок нерівномірного додатка сил до пальця, при роботі двигуна перетин пальця овалізується, напруги що виникають при цьому мають різні значення по довжині пальця і його перетину. При складанні розрахункової схеми приймається синусоїдальний розподіл навантажень по поверхні пальця (рисунок 5.3)

а) розподіл навантажень; б) епюри навантажень

Рисунок 5.3 - Схема навантаження і деформації поршневого пальця:

Максимальна овализація пальця (найбільше збільшення горизонтального діаметра) має місце в середньої, найбільш напруженої частини пальця. Її величина визначається по формулі:

(5.32)

де Е = 2,2·105 МПа - модуль пружності сталі (матеріал пальца).

Значення ДdПmax не повинне перевищувати 0,02 ч 0,05 мм.

Напруги, які виникають при овализації пальця визначаються по формулах:

на зовнішній поверхні пальця в горизонтальній площині:

(5.33)

;

на зовнішній поверхні пальця у вертикальній площині:

(5.34)

;

на внутрішній поверхні пальця в горизонтальній площині:

(5.35)

;

на внутрішній поверхні пальця у вертикальній площині:

(5.36)

;

Найбільша напруга овализації пальця діє на внутрішній поверхні пальця в горизонтальній площині. Яка не перевищує допустимого значення МПа.

5.2 Розрахунок шатунної групи

Розрахунковими елементами шатунної групи деталей є: верхня (поршнева) головка, стрижень шатуна, нижня (кривошипна) головка й шатунні болти (рисунок 5.4). Основні розміри елементів шатунної групи при конструюванні приймають на підставі сталих конструктивних співвідношень (таблиця 5.4), а потім уточнюються розрахунковим або експериментальним методом. Особливістю шатуна, що розраховує, є скошена поршнева головка.

Рисунок 5.4 - Розрахункова схема шатунної групи

Таблиця 5.4 - Вихідні дані для розрахунку шатунної групи

№

Найменування

Позначення

Значення

Одиниці виміру

1

Матеріал

Сталь 40Х

2

Внутрішній діаметр

Поршнєвої головки

без втулки

d

dп

49

мм

с втулкою

42

мм

3

Зовнішній діаметр головки

dГ

64

мм

4

Довжина поршневої головки шатуна

lШ

42

мм

5

Мінімальна радіальна товщина

стінки головки

hГ

7,5

мм

6

Радіальна товщина стінки втулки

SВ

3,5

мм

7

Діаметр шатунної шийки

dшш

78

мм

8

Товщина стінки вкладиша

t

3

мм

9

Відстань між шатунними болтами

СБ

98

мм

10

Довжина кривошипної головки

lК

50

мм

11

Стрижень:

hШ

38

мм

bШ

25

мм

aШ

8

мм

tШ

9

мм

12

Кут повороту КВ при РZ

цZ

12

град

13

Максимальний тиск згоряння

PZ

12.5

МПа

14

Шатунні болти:

матеріал

Сталь 40 ХН

номінальний розмір

d

14

мм

крок різьблення

t

1,5

мм

кількість

iБ

2

шт

5.2.1 Розрахунок поршневої головки шатуна

При розрахунку поршневої головки шатуна необхідно визначити усталісну міцність у перетині 1-1 від дії сил інерції, що досягають максимальних значень при роботі двигуна на режиму максимальної частоти обертання холостого ходу, напруга від запресовування втулки, усталісну міцність у перетині А-А від дії сумарних сил (див. рисунок 5.4).

Перетин 1-1 поршневої головки навантажується змінною силою інерції маси поршневої групи й верхньої частини головки mвг. Максимальне значення сили Ри спостерігається при положенні поршня у ВМТ:

Ри=- (mп+ mвг) •щхх max2•R (1+л), (5.37)

Страница:


Подобные документы

  • 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.

    дипломная работа [596,0 K], добавлен 03.12.2011

  • Побудова навантажувальної характеристики дизеля з газотурбінним наддувом

    Навантажувальна і гвинтова характеристики дизеля з газотурбінним наддувом. Побудова залежностей годинної і питомої ефективної витрати палива і повітря, ККД, середнього ефективного тиску наддуву від потужності дизеля. Аналіз системи змащування двигуна.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 14.02.2013

  • Динамічний розрахунок кривошипно-шатунного механізму двигуна

    Розрахунок тракторного двигуна. Визначення сили й моментів, що діють у відсіку двигуна. Розрахунок навантаження, діючого на шатунні і корінні шийки і підшипники. Ступінь нерівномірності обертання колінчатого валу. Аналіз зовнішньої зрівноваженності.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.08.2011

  • Розрахунок параметрів тепловозного двигуна

    Розрахунки ефективної потужності двигуна внутрішнього згоряння та його параметрів. Визначення витрат палива, повітря та газів, що відпрацювали. Основні показники системи наддування. Параметрів робочого процесу, побудова його індикаторної діаграми.

    курсовая работа [700,8 K], добавлен 19.09.2014

  • Дослідження роботи суднової холодильної установки в залежності від зовнішніх умов

    Вибір елементів конструкції тепловозного дизеля 6RTA52. Розгляд схеми поперечного розтину дизеля. З'ясування розташування цистерни, переливної труби, теплорегулюючого клапана, фільтра грубого очищення, електроприводного насоса та газотурбокомпресора.

    презентация [969,7 K], добавлен 22.01.2015

  • Проект установки для виробництва А-амілцинамонатного альдегіду потужністю 150 т/рік

    Проектування відділення виробництва А-амілцинамонатного альдегіду потужністю 150т/рік. Матеріальні розрахунки усіх стадій процесу в перерахунку на 1 т готового 100%-го продукту. Розробка технологічної схеми для виробництва А-амілцинамонатного альдегіду.

    курсовая работа [174,7 K], добавлен 01.03.2013

  • Розрахунок паливного насосу високого тиску

    Тепловий розрахунок двигуна внутрішнього згорання. Вивчення параметрів процесу стиску, згорання та розширення. Визначення робочого об'єму циліндрів. Опис призначення та конструкції паливного насосу високого тиску. Обґрунтування вибору матеріалу деталей.

    курсовая работа [180,0 K], добавлен 10.04.2014

  • Обладнання для буріння свердловини

    Вибір типу та параметрів обладнання для буріння свердловини. Умови роботи швидкозношуваних деталей бурового насоса, види, характер та механізм їх руйнування. Зусилля, діючі в елементах кривошипно-шатунного механізму. Монтаж та експлуатація обладнання.

    курсовая работа [2,2 M], добавлен 07.01.2015

  • Расчёт динамики кривошипно-шатунного механизма V-образного двигателя

    Расчёт динамики кривошипно-шатунного механизма для дизеля 12Д49. Расчет сил и крутящих моментов в отсеке V-образного двигателя, передаваемых коренными шейками, нагрузок на шатунные шейки и подшипники. Анализ уравновешенности V-образного двигателя.

    курсовая работа [318,4 K], добавлен 13.03.2012

  • Расчет автотракторного двигателя внутреннего сгорания (прототип СМД-62)

    Определение параметров рабочего цикла дизеля. Выбор отношения радиуса кривошипа к длине шатуна. Построение регуляторной характеристики автотракторного двигателя внутреннего сгорания. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма, параметров маховика.

    курсовая работа [309,2 K], добавлен 29.11.2015

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.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены