Рефераты. Модернизация системы охлаждения двигателя "Газели"








5. ДИНАМИКА


5.1. Силы давления газов


Индикаторную диаграмму, полученную в тепловом расчете, развертывают по углу поворота кривошипа по методу Брикса.

Для этого под индикаторной диаграммой строят вспомогательную полуокружность радиусом R=S/2. От центра полуокружности (точка О) в сторону НМТ откладываем поправку Брикса равную


мм                                        (5.1)


где Мs=1мм в мм – масштаб хода поршня на индикаторной диаграмме.

Полуокружность делят лучами от центра О на несколько частей, а из центра Брикса (точка О¢) проводят линии, параллельные этим лучам. Точки, полученные на полуокружности, соответствуют определенным углам j (на лист 2 интервал между точками равен 30°). Из этих точек проводят вертикальные линии до пересечения с линиями индикаторной диаграммы и полученные величины давлений откладывают на вертикали соответствующий углов j. Развертку индикаторной диаграммы начинаем от ВМТ в процессе хода выпуска. При этом следует учитывать, что на  свернутой индикаторной диаграмме давление отсчитывают от абсолютного нуля, а на развернутой показывают избыточное давление над поршнем ∆Pr= Pr  - Po. Следовательно, давления в цилиндре двигателя, меньшие атмосферного, на развернутой диаграмме будут отрицательными. Силы давления газов, направленные к оси коленчатого вала, считаются положительными, а от коленчатого вала – отрицательными.

Масштабы развернутой диаграммы: давлений и удельных сил Мр=0.05 МПа в мм; полных сил Мр = МрFn=0.05·0.00679291=0.00034 МН в мм;  угла поворота кривошипа Мj= 3° в мм, или


рад в мм                              (5.2)

где ОВ=240 мм – длина развернутой индикаторной диаграммы.

По развернутой диаграмме через каждые 10° угла поворота кривошипа определяют значения ∆рг и заносят в гр.2 сводной таблицы 5.1 динамического расчета (в таблице 5.1 значения даны через 10°).


5.2 Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма

С учетом диаметра цилиндра, отношения S/D, рядного расположения цилиндров и достаточно высокого значения рz устанавливают следующие значения масс частей КШМ:

масса поршневой группы (для поршня из алюминиевого сплава принято mn¢ = 100 кг/м2)


кг;                         (5.3)


масса шатуна (для стального кованного шатуна принято m¢ш = 150 кг/м2)


кг;                         (5.4)


масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов (для литого чугунного вала принято m¢к =140 кг/м2)


кг;                        (5.5)


Масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца:


кг;                       (5.6)


Масса шатуна, сосредоточенная на оси кривошипа:


кг;                       (5.7)


Массы, совершающие возвратно-поступательное движение:


кг;                    (5.8)


Массы, совершающие вращательное движение:


кг;                   (5.9)


5.3 Удельные полные силы инерции


В гр. 3 табл. 5.1 заносим значения и определяем значения удельной силы возвратно-поступательно движущихся масс (гр. 4):


 кН                     (5.10)


Центробежная сила инерции вращающихся масс


кН             (5.11)

Центробежная сила инерции вращающихся масс шатуна


кН            (5.12)

Центробежная сила инерции вращающихся масс кривошипа


кН.             (5.13)


5.4 Удельные суммарные силы

Удельная сила (МПа), сосредоточенная на оси поршневого пальца:


                                                       (5.14)


Удельная нормальная сила (МПа):


                                                          (5.15)


Значения tgb определяют для выбранного l и заносят в гр.6, а значения pN – в гр.7.

Удельная сила (МПа), действующая вдоль шатуна (гр.9):


                                                    (5.16)


Удельная сила (МПа), действующая по радиусу кривошипа (гр. 11):


                                              (5.17)


Удельная (гр.13) и полная (гр. 14) тангенциальные силы:

 МПа                               (5.18)


 кН                        (5.19)

По данным табл. 5.1 на листе миллиметровой бумаги строят графики изменения удельных сил  рj , р, ps, pN, pк и рТ  в зависимости от изменения угла поворота коленчатого вала j .

Среднее значение тангенциальной силы за цикл:

по данным теплового расчета:


Н       (5.20)


по площади, заключенной между кривой рТ  и осью абсцисс:


МПа                   (5.21)


Н                          (5.22)


ошибка   %                (5.23)


5.5 Крутящие моменты

Крутящий момент одного цилиндра (гр.15)

 Нм                                      (5.24)

Период изменения крутящего момента четырехтактного двигателя с равными интервалами между вспышками

                                             (5.25)


Суммирование значений крутящих моментов всех четырех цилиндров двигателя осуществляется табличным методом (табл.5.2) через каждые 10° угла поворота коленчатого вала и по полученным данным строится кривая Мкр в масштабе Мм = 10 Нм в мм.


Таблица 5.2

Крутящие моменты

φºколенчатого

вала

Цилиндры

1-й

2-й

3-й

4-й

Мкр,

Н·м

φ°кривошипа

Мкр.ц., Н·м

φ°кривошипа

Мкр.ц., Н·м

φ°кривошипа

Мкр.ц., Н·м

φ°кривошипа

Мкр.ц., Н·м

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

0
-126.06
-228.62
-286.88
-292.31
-247.41
-164.62
-62.482

39.089
123.80
181.71
209.64
210.75
191.53
159.34
120.73
80.137
39.822
0

180

190

200

210

220

230

240

250

260

270

280

290

300

310

320

330

340

350

360

0
-39.822
-80.137
-120.73
-159.34
-191.53
-211.90
-212.28

-186.68
-144.11
-69.813
9.1974
97.947
157.94
165.99
137.60

84.198
17.853
0

360

370

380

390

400

410

420

430

440

450

460

470

480

490

500

510

520

530

540

0
308.181
458.256
379.512
300.062
239.713
274.208
297.597
335.010
347.226
376.005
358.912
323.977
272.319
217.996
162.385

104.744
50.1729
0

540

550

560

570

580

590

600

610

620

630

640

650

660

670

680

690

700

710

720

0
-48.2200
-94.9800
-140.091
-182.025
-218.785
-235.013
-232.097

-200.707
-137.869
-49.7622
51.8257
154.391
238.039
284.223
280.450

224.151
124.127
0

0
94.0695
54.5114
-168.2001
-333.6298
-418.0159
-337.3366
-209.2665

-13.2920
189.0466
438.1470
629.5764
787.0669
859.8313
827.5603
701.1746

493.2327
231.9763
0


Средний крутящий момент двигателя:

по данным теплового расчета


 Нм                               (5.26)


по площади, заключенной под кривой Мкр:


 Нм               (5.27)


ошибка %          (5.28)


Максимальный и минимальный крутящие моменты:


Мкр.max = 860 Hм;  Мкр min = -418 Hм.


5.6 Силы, действующие на шатунную шейку коленчатого вала

Для проведения расчета результирующей силы, действующей на шатунную шейку рядного двигателя, составляют таблицу 5.3, в которую переносят значения силы Т.

Суммарная сила, действующая на шатунную шейку по радиусу кривошипа:


 кН                                     (5.29)


где:               кН                     (5.30)


Результирующая сила Rш.ш., действующая на шатунную шейку, подсчитывается графическим сложением векторов сил Т и Рк при построении полярной диаграммы. Масштаб сил на полярной диаграмме для суммарных сил Мр=0.1 кН в мм. Значения Rш.ш  для различных φ заносят в таблицу и по ним строят диаграмму Rш.ш  в прямоугольных координатах.

По развернутой диаграмме Rш.ш  определяют:


 кН                     (5.31)

Rш.ш.max=22.9 кН,             Rш.ш.min=4.85 кН,


где ОВ – длина диаграммы, мм

F – площадь под кривой Rш.ш , мм2 .


Таблица 5.3

Силы, действующие на шатунную шейку


Полные силы, кН

Т

К

Рк

Rш.ш.

Крк

1

2

3

4

5

6

7

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

0
-2.7406
-4.9702
-6.2367
-6.3547
-5.3785
-3.5788
-1.3583

0.8498
2.6915
3.9504
4.5574
4.5815
4.1637
3.4641
2.6246

1.7421
0.8657
0
-0.8657
-1.7421
-2.6246

-12.4724
-12.0490
-10.3812
-7.9295
-5.2376
-2.7958
-1.0132

-0.1091
-0.0915
-0.7926
-1.9372
-3.2395
-4.4545
-5.4336

-6.1253
-6.5563
-6.7838
-6.8806
-6.9060
-6.8806
-6.7838

-6.5563

-20.0186
-19.5951
-17.9274
-15.4756
-12.7837
-10.3419
-8.5594

-7.6552
-7.6377
-8.3388
-9.4833
-10.7857
-12.0007
-12.9797

-13.6715
-14.1024
-14.3300
-14.4267
-14.4522
-14.4267
-14.3300

-14.1024

20.0186
19.7858
18.6036
16.6851
14.2761
11.6569
9.2775

7.7748
7.6848
8.7624
10.2732
11.7090
12.8455
13.6312

14.1035
14.3445
14.4355
14.4527
14.4522
14.4527
14.4355

14.3445

-29.7331
-29.3097
-27.6419
-25.1902
-22.4983
-20.0565
-18.2740

-17.3698
-17.3523
-18.0534
-19.1979
-20.5002
-21.7153
-22.6943

-23.3861
-23.8170
-24.0445
-24.1413
-24.1668
-24.1413
-24.0445

-23.8170

29.7331
29.4375
28.0852
25.9508
23.3786
20.7652
18.6211
17.4228
17.3731
18.2529
19.6001
21.0007
22.1933
23.0731

23.6412
23.9612
24.1076
24.1568
24.1668
24.1568
24.1076
23.9612

220

230

240

250

260

270

280

290

300

310

320

330

340

350

360

370

380

390

400

410

420

430

440

450

460

470

480

490

500

510

520

530

540

550

560

570

580

590

600

610

620

630

640

650

660

670

-3.4641
-4.1637

-4.6067
-4.6149
-4.0583
-3.1330
-1.5177
0.1999
2.1293
3.4335

3.6085
2.9915
1.8304
0.3881
0
6.6996
9.9621
8.2503

6.5231
5.2112
5.9611
6.4695
7.2828
7.5484
8.1740
7.8024

7.0430
5.9200
4.7390
3.5301
2.2771
1.0907
0
-1.0483

-2.0648
-3.0455
-3.9571
-4.7562
-5.1090
-5.0456
-4.3632
-2.9972

-1.0818
1.1266
3.3563
5.1748

-6.1253
-5.4336
-4.4789
-3.2803
-1.9901
-0.9227

-0.1635
-0.0161
-0.6029
-1.7847
-2.9742
-3.8034
-3.8232

-1.7064
2.6894
29.4541
20.8079
10.4895
5.3764
2.7088

1.6877
0.5196
-0.7846
-2.2230
-4.0083
-5.5461
-6.8477

-7.7254
-8.3797
-8.8182
-8.8669
-8.6690
-8.5703
-8.3316

-8.0403
-7.6076
-6.9970
-6.2067
-4.9674
-3.5865
-2.1396

-0.8827
-0.1165
-0.0905
-0.9503
-2.6899

-13.6715
-12.9797
-12.0251
-10.8265
-9.5363
-8.4688

-7.7096
-7.5622
-8.1490
-9.3309
-10.5203
-11.3496
-11.3693

-9.2525
-4.8568
21.9079
13.2618
2.9434
-2.1698
-4.8374

-5.8584
-7.0266
-8.3307
-9.7692
-11.5545
-13.0923
-14.3939
-15.2716
-15.9259
-16.3644
-16.4130
-16.2152
-16.1165
-15.8777

-15.5864
-15.1537
-14.5432
-13.7529
-12.5135
-11.1327
-9.6858

-8.4288
-7.6627
-7.6366
-8.4964
-10.2360

14.1035
13.6312
12.8773
11.7690
10.3639
9.0298

7.8576
7.5648
8.4226
9.9426
11.1220
11.7372
11.5157

9.2606
4.8568
22.9094
16.5867
8.7596
6.8745
7.1103

8.3580
9.5513
11.0653
12.3456
14.1535
15.2409
16.0246

16.3789
16.6160
16.7408
16.5702
16.2518
16.1165
15.9123

15.7226
15.4567
15.0719
14.5521
13.5163
12.2227
10.6232

8.9458
7.7387
7.7193
9.1353
11.4697

-23.3861
-22.6943
-21.7397
-20.5411
-19.2508
-18.1834

-17.4242
-17.2768
-17.8636
-19.0455
-20.2349
-21.0641
-21.0839
-18.9671
-14.5714
12.1934
3.5472
-6.7712
-11.8844
-14.5520

-15.5730
-16.7412
-18.0453
-19.4837
-21.2691
-22.8069
-24.1085

-24.9862
-25.6405
-26.0789
-26.1276
-25.9297
-25.8310
-25.5923

-25.3010
-24.8683
-24.2578
-23.4674
-22.2281
-20.8472
-19.4003

-18.1434
-17.3773
-17.3512
-18.2110
-19.9506

23.6412
23.0731
22.2224
21.0531
19.6740
18.4513

17.4902
17.2779
17.9900
19.3525
20.5541
21.2755
21.1632

18.9710
14.5714
13.9127
10.5748
10.6731
13.5569
15.4569

16.6749
17.9477
19.4595
20.8948
22.7857
24.1046
25.1162

25.6779
26.0747
26.3168
26.2266
25.9527
25.8310
25.6138
25.3851
25.0541
24.5784
23.9446
22.8077
21.4491
19.8849

18.3893
17.4109
17.3877
18.5177
20.6108

 

680

690

700

710

720

6.1788
6.0967
4.8729
2.6984

0

-5.0926
-7.7515

-10.1780
-11.8633

-12.4724

-12.6387
-15.2977

-17.7241
-19.4095

-20.0186

14.0682
16.4678
18.3818
19.5962

20.0186

-22.3533
-25.0122

-27.4387
-29.1241

-29.7331

23.1915
25.7446

27.8681
29.2488

29.7331

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9



2012 © Все права защищены
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.