Динамічний розрахунок кривошипно-шатунного механізму двигуна
Загальні навантаження на корінну шийку по осям Rx і Ry, кН, Навантаження на корінний підшипник у нерухомій системі координат ХУ, кН, Розрахунок представлено у табл.5.2. Результати розрахунку представлені у рухомій системі координат RxRy у вигляді годографу навантажень на корінну шийку, рис. 5.2, і в нерухомій системі координат ХУ у вигляді годографу навантажень на корінний підшипник, рис. 5.3… Читати ще >
Динамічний розрахунок кривошипно-шатунного механізму двигуна (реферат, курсова, диплом, контрольна)
Міністерство Освіти і Науки України Національний техничний університет
, Харківский політехничний інститут"
Кафедра двигунів внутрішнього згорання Курсовий проект
, Динамічний розрахунок кривошипношатунного механізму двигуна"
по курсу, Конструкція і динаміка ДВЗ «
Харків 2011
ЗАВДАННЯ Виконати динамічний розрахунок тракторного двигуна СМД21, визначити сили й моменти, що діють у відсіку двигуна, а також навантаження, діючі на шатунні і корінні шийки і підшипники, крутні моменти, що передаються до корінних шийок.
На основі динамічного розрахунку визначити ступінь нерівномірності обертання колінчатого валу.
РЕФЕРАТ Пояснювальна записка: 49 с., 12 рис., 8 табл., 4 джерела.
Ключові слова: КРИВОШИПНОШАТУННИЙ МЕХАНІЗМ, ДВИГУН, КОЛІНВАЛ, ВІДСІК ДВИГУНА, КОРІННА ШИЙКА, ШАТУННА ШИЙКА, ШАТУННИЙ ПІДШИПНИК, КОРІННИЙ ПІДШИПНИК, ГОДОГРАФ, НЕРІВНОМІРНІСТЬ ОБЕРТАННЯ.
В данній роботі виконаний динамічний розрахунок тракторного двигуна на базі СМД21, визначені сили та моменти діючі у відсіку двигуна, а також навантаження діючі на шатунну шийку та підшипник, обертові моменти на корінних шийках. На основі вихідних даних побудовані годографи навантажень.
На основі динамічного розрахунку визначено ступінь нерівномірності обертання колінчатого валу. Перевірено вал на міцність.
ВСТУП Динамічний розрахунок кривошипношатунного механізму (КШМ) є одним з найважливіших етапів проектування нових та модернізації існуючих двигунів внутрішнього згорання (ДВЗ).
Умови роботи деталей КШМ характеризуються зусиллями, що виникають в них за різних режимів роботи двигуна. Величина і характер зміни механічних навантажень, що приходяться на ці деталі визначається на основі дослідження кривошипношатунного механізму. Динамічному розрахунку передує тепловий розрахунок, що забезпечує можливість вибору основних розмірів двигуна і знаходження тиску газів в циліндрі двигуна.
Аналіз усіх сил, діючих в КШМ, необхідний для розрахунку двигуна на міцність і визначення навантажень в підшипниках. Сили, діючі в КШМ поділяються на сили тиску газів, сили інерції рухомих мас в механізмі і сили тертя. У свою чергу сили інерції рухомих мас поділяються на сили інерції возвратнопоступово рухающихся мас і сили інерції обертаючихся мас. При цьому також проводиться аналіз врівноваженості двигуна.
1. ПОДГОТОВКА ВИХІДНИХ ДАННИХ
1.1 Данні двигуна Результати розрахунку робочого процесу дизеля з наддувом ВИХІДНІ ДАННІ
Частота обертання к.в.: 1800 об/мин Діаметр циліндра: 0,120 м Ход поршня: 0,140 м Ступінь стиску: 16,0
Число циліндрів: 4
Довжина шатуна: 0,250 м ККД турбокомпрессора: 0,55
РОЗМІРИ ЦИЛІНДРА Робочий об'єм циліндра: 1,583E3 м куб Об'єм камери стиску: 1,056E4 м куб ПАРАМЕТРИ ПОВІТРЯ Теор. необхід. кілть повітря: 0,497 кмоль пов/кг пал Хімічний коеф. молекулярної зміни: 1,035
Коеф. надлишку повітря: 1,91
Сумарний коеф. надлишку повітря: 1,91
ПАРАМЕТРИ НАДДУВА Тиск наддува: 0,1982 МПа Ступінь підвищення тиску в нагнітачі: 2,0313
Тиск газів на випуску: 0,1611 МПа Температура після нагнітача: 377 К Температура після повітроохолоджувача: 333 К Ефективність повітроохолоджувача: 0,52
ПАРАМЕТРИ НАПОВНЕННЯ Підігрів заряду при наповненні: 57,4 К Коефіцієнт наповнення: 1,582
Потенціальний заряд циліндра: 6,584E5
Коеэф. залишкових газів: 0,062
Кількість свіжої суміші: 1,042E4 кмоль/цикл Кількість суміші вкінці наповнення: 1,139E4 кмоль/цикл Об'єм вкінці наповнення: 1,689E3 м куб Температура вкінці наповнення: 353 К Тиск вкінці наповнення: 0,198 МПа Коэффициент утечки продувочного воздуха: 0
ПАРАМЕТРИ СТИСКУ Показник адіабати стиску: 1,366
Кількість робочого тіла вкінці стиску: 1,339E4 кмоль/цикл Об'єм вкінці стиску: 1,056E4 м куб Температура вкінці стиску: 974 К Тиск вкінці стиску: 8,7405 МПа ПАРАМЕТРИ СГОРАННЯ Ступінь підвищення тиску: 1,32
Повний коефіцієнт молекулярної зміни: 1,033
Кількість суміші вкінці згоряння: 1,176E4 кмоль/цикл Об'єм вкінці згоряння: 1,534E4 м куб Температура вкінці згоряння: 1804 К Максимальний тиск циклу: 11,5 МПа Кут максимального тиску циклу: 18 гр ПАРАМЕТРИ РОЗШИРЕННЯ Показник адіабати розширення: 1,213
Кількість робочого тіла вкінці розширення: 1, 176E4 кмоль/цикл Об'єм вкінці розширення: 1,416E3 м куб Температура вкінці розширення: 1124 К Тиск вкінці розширення: 0,7761 МПа
ІНДИКАТОРНІ ПОКАЗНИКИ Повна ступінь розширення: 11,008
Середній індикаторний тиск: 1,3553 МПа
Індикаторна робота: 2146 Дж/цикл
Індикаторна потужність: 128,76 кВт
Індикаторний ККД: 0,461
Удельна індикаторна витрата палива: 184,4 г/кВтч Середній тиск насосних ходів: 0,0284 МПа Робота насосних ходів: 44,9 Дж/цикл Потужність насосних ходів: 2,7 кВт Доля насосних ходів: 0,010
ЕФЕКТИВНІ ПОКАЗНИКИ Середня швидкість поршня: 8,4 м/с Середній тиск механічних втрат: 0,1674 МПа Робота механічних втрат: 265,1 Дж/цикл Потужність механічних втрат: 15,9 кВт Доля механічних втрат: 0,057
Середній ефективний тиск: 1,1579 МПа Ефективна робота: 1836 Дж/цикл Ефективна потужність: 110,16 кВт Ефективний ККД: 0,395
Удельні ефективні витрати палива: 215,9 г/кВтч Механічний ККД: 0,856
Часові витрати палива: 23,78 кг/ч Циклова подача: 1,101E04 кг/цикл Коеф. наповн. по параметрам перед клапанами: 0,919
ПАРАМЕТРИ ТУРБОКОМПРЕСОРА Потужність нагнітача: 15,57 кВт Температура перед турбіною: 913 К Температура після турбини: 839 К Потужність турбіни: 15,89 кВт ККД турбіни: 0,72
Механічний ККД турбокомпресора: 0,98
Таблица 1.1 Диаграмма сжатия — сгорания расширения
Alfa V p
180 1,689E3 0, 237
190 1,680E3 0, 239
200 1,654E3 0, 244
210 1,611E3 0, 253
220 1,549E3 0, 267
230 1,471E3 0, 286
240 1,376E3 0, 314
250 1,266E3 0, 351
260 1,142E3 0, 404
270 1,008E3 0, 480
280 8,673E4 0, 589
290 7,243E4 0, 753
300 5,845E4 1, 010
310 4,534E4 1, 428
320 3,366E4 2, 145
330 2,393E4 3, 417
340 1,663E4 5, 619
350 1,209E4 8, 680
360 1,056E4 10, 451
360 1,056E4 13, 000
379 1,620E4 13, 000
380 1,663E4 12, 584
390 2,393E4 8, 005
400 3,366E4 5, 242
410 4,534E4 3, 621
420 5,845E4 2, 641
430 7,243E4 2, 024
440 8,673E4 1, 618
450 1,008E3 1, 342
460 1,142E3 1, 149
470 1,266E3 1, 012
480 1,376E3 0, 912
490 1,471E3 0, 839
500 1,549E3 0, 787
510 1,611E3 0, 750
520 1,654E3 0, 726
530 1,680E3 0, 712
540 1,689E3 0, 707
1.2 Данні шатуннопоршневої групи Маса поршня mп, кг: 3,1
Маса шатуна mL, кг: 4,3
Длина шатуна L, мм: 250
Відстань між віссю ваги шатунного підшипника до центра ваги шатуна LB, мм: 80
1.3 Данні колінчатого валу Матеріал колінчатого вала: Сталь 45
Діаметр шатунної шийки d, мм: 78
Діаметр отвору в шатунній шийці d1, мм: 31
Довжина шатунної шийки с, мм: 51
Діаметр корінної шийки D, мм: 92
Діаметр отвору у корінній шийці D1, мм: 0
Довжина корінних шийок а, мм: а0,1=58; а1,2= а3,4=44; а2,3=64; а4, к=65
Ширина щоки h, мм: 150
Висота щоки H, мм: 175
Товщина щоки b, мм: 27
Масовий момент інерції маховика? м, кг*м2: 2,4
1.4 Підготовка додаткових вихідних данних Площа поршня Fп, м2
де Dц — діаметр циліндра двигуна.
Радіус кривошипа R, м де S — хід поршня, м.
Конструктивний параметр КШМ
Кутова швидкість обертання колінчатого валу щ, рад/с
Прямолінійно рухома маса в циліндрі двигуна ma, кг Обертова маса шатуна mBL, кг Маса шатунної шійки зведена до її осі mш, кг де Э зміщення осі отвору в шатунній шійці відносно шатунної шійки с густина матеріалу колінчатого валу Маса щоки, зведена до осі шатунної шійки mщ, кг, де Хщ відстань між віссю обертання кривошипу до центру маси щоки Приведена маса кривошипа mk, кг Обертова маса у відсіці двигуна mВ, кг
Сила інерції обертової маси Рив, кН Сила інерції обертової частини шатуна РивL, кН
1.5 Скруглення індикаторної діаграми Тиск при = 360?, МПа:
е рс — тиск в циліндрі вкінці такту стиснення;
рz — максимальний тиск циклу.
2. РОЗРАХУНОК СИЛ І ОБЕРТОВОГО МОМЕНТУ У ВІДСІЦІ
ДВИГУНА
Рисунок 2.1 — Схема сил у відсіці двигуна Для розрахунку обертового моменту використовуються наступні залежності.
Сила тиску газів, кН де рг — тиск газів у циліндрі, Мпа.
Прискорення поршня, м/с2
Сила інерції прямолінійно рухомої маси, кН
.
Сумарна сила в точці А, кН
.
Кут між віссю шатуна та віссю циліндра, градуси:
Нормальна сила, що передається поршнем на стінки циліндра, кН Сила, що передається по шатуну на кривошип, кН
.
Радіальна складова сили QA на кривошипі, кН Повна радіальна сила у відсіці двигуна, кН Тангенціальна складова сили QA на кривошипі, кН
.
Крутний момент на кривошипі, кН•м
.
Результати розрахунку представлені у таблиці 2.1.
За результатами розрахунку построєні графіки:
1) Рг, Риа, РА = f (б) — рис 2.2;
2) NA, QA, ZA, ТА = f (б) — рис 2.3;
3) Z, = f (б) — рис 2.4.
Похибка розрахунку
де Мi — значення індикаторного обертового моменту, кН•м,
де Рi — середній індикаторний тиск, МПа
РНП — тиск насосних втрат, МПа
Vh — об'єм двигуна;
Z0 — число циліндрів у відсіці двигуна;
ф — тактність двигуна;
Мкср — середнє поточне значення обертового моменту, кН•м,
де Мкі - текущее значение крутящего момента, кН•м, Розбіжність між і складає =7,82%, що допустимо.
Таблица 2.1 Розрахунок сил і обертового моменту у відсіці двигуна
б | в | рг | Pг | A | Pia | Pa | Na | Qa | Za | Z | Ta | M | |
0,167 | 0,757 | 3180,31 | 14,235 | 13,478 | 13,478 | 13,478 | 35,028 | ||||||
2,7869 | 0,161 | 0,689 | 3100,61 | 13,878 | 13,189 | 0,642 | 13,205 | 12,877 | 34,427 | 2,923 | 0,205 | ||
5,4954 | 0,158 | 0,655 | 2867,71 | 12,836 | 12,180 | 1,172 | 12,237 | 11,045 | 32,595 | 5,267 | 0,369 | ||
8,0478 | 0,157 | 0,644 | 2499,59 | 11,188 | 10,544 | 1,491 | 10,649 | 8,386 | 29,936 | 6,563 | 0,459 | ||
10,3686 | 0,16 | 0,678 | 2024,13 | 9,060 | 8,382 | 1,534 | 8,521 | 5,435 | 26,985 | 6,563 | 0,459 | ||
12,3858 | 0,164 | 0,723 | 1476,28 | 6,608 | 5,885 | 1,292 | 6,025 | 2,793 | 24,343 | 5,339 | 0,374 | ||
14,0334 | 0,169 | 0,780 | 894,46 | 4,004 | 3,224 | 0,806 | 3,323 | 0,914 | 22,464 | 3,195 | 0,224 | ||
15,2549 | 0,174 | 0,836 | 316,86 | 1,418 | 0,582 | 0,159 | 0,603 | 0,050 | 21,600 | 0,601 | 0,042 | ||
16,0065 | 0,177 | 0,870 | 222,29 | 0,995 | 1,865 | 0,535 | 1,940 | 0,203 | 21,753 | 1,930 | 0,135 | ||
16,2602 | 0,179 | 0,893 | 695,69 | 3,114 | 4,007 | 1,169 | 4,174 | 1,169 | 22,719 | 4,007 | 0,280 | ||
16,0065 | 0,181 | 0,915 | 1085,19 | 4,857 | 5,773 | 1,656 | 6,005 | 2,633 | 24,183 | 5,397 | 0,378 | ||
15,2549 | 0,183 | 0,938 | 1382,72 | 6,189 | 7,127 | 1,944 | 7,387 | 4,264 | 25,814 | 6,032 | 0,422 | ||
14,0334 | 0,186 | 0,972 | 1590,16 | 7,118 | 8,089 | 2,022 | 8,338 | 5,796 | 27,346 | 5,995 | 0,420 | ||
12,3858 | 0,189 | 1,006 | 1717,89 | 7,689 | 8,695 | 1,909 | 8,902 | 7,052 | 28,602 | 5,433 | 0,380 | ||
10,3686 | 0,191 | 1,028 | 1782,52 | 7,979 | 9,007 | 1,648 | 9,156 | 7,959 | 29,509 | 4,527 | 0,317 | ||
8,0478 | 0,194 | 1,062 | 1803,90 | 8,074 | 9,136 | 1,292 | 9,227 | 8,558 | 30,108 | 3,449 | 0,241 | ||
5,4954 | 0,195 | 1,074 | 1801,85 | 8,065 | 9,139 | 0,879 | 9,181 | 8,888 | 30,438 | 2,299 | 0,161 | ||
2,7869 | 0,197 | 1,096 | 1793,13 | 8,026 | 9,122 | 0,444 | 9,133 | 9,061 | 30,611 | 1,147 | 0,080 | ||
0,198 | 1,107 | 1788,93 | 8,007 | 9,115 | 9,115 | 9,115 | 30,665 | ||||||
2,7869 | 0,199 | 1,119 | 1793,13 | 8,026 | 9,145 | 0,445 | 9,156 | 9,083 | 30,633 | 1,150 | 0,080 | ||
5,4954 | 0,204 | 1,175 | 1801,85 | 8,065 | 9,240 | 0,889 | 9,283 | 8,987 | 30,537 | 2,325 | 0,163 | ||
8,0478 | 0,211 | 1,254 | 1803,90 | 8,074 | 9,329 | 1,319 | 9,421 | 8,738 | 30,288 | 3,522 | 0,247 | ||
10,3686 | 0,223 | 1,390 | 1782,52 | 7,979 | 9,368 | 1,714 | 9,524 | 8,278 | 29,828 | 4,709 | 0,330 | ||
12,3858 | 0,239 | 1,571 | 1717,89 | 7,689 | 9,260 | 2,034 | 9,481 | 7,510 | 29,060 | 5,786 | 0,405 | ||
14,0334 | 0,262 | 1,831 | 1590,16 | 7,118 | 8,948 | 2,237 | 9,223 | 6,411 | 27,961 | 6,631 | 0,464 | ||
15,2549 | 0,293 | 2,181 | 1382,72 | 6,189 | 8,370 | 2,283 | 8,676 | 5,008 | 26,558 | 7,084 | 0,496 | ||
16,0065 | 0,338 | 2,689 | 1085,19 | 4,857 | 7,547 | 2,165 | 7,851 | 3,442 | 24,992 | 7,056 | 0,494 | ||
16,2602 | 0,401 | 3,401 | 695,69 | 3,114 | 6,515 | 1,900 | 6,787 | 1,900 | 23,450 | 6,515 | 0,456 | ||
16,0065 | 0,492 | 4,430 | 222,29 | 0,995 | 5,425 | 1,556 | 5,643 | 0,591 | 22,141 | 5,612 | 0,393 | ||
15,2549 | 0,629 | 5,978 | 316,86 | 1,418 | 4,559 | 1,243 | 4,726 | 0,391 | 21,159 | 4,710 | 0,330 | ||
14,0334 | 0,843 | 8,396 | 894,46 | 4,004 | 4,392 | 1,098 | 4,527 | 1,245 | 20,305 | 4,353 | 0,305 | ||
12,3858 | 1,193 | 12,351 | 1476,28 | 6,608 | 5,743 | 1,261 | 5,880 | 2,725 | 18,825 | 5,210 | 0,365 | ||
10,3686 | 1,793 | 19,131 | 2024,13 | 9,060 | 10,071 | 1,843 | 10,238 | 6,530 | 15,020 | 7,885 | 0,552 | ||
8,0478 | 2,857 | 31,154 | 2499,59 | 11,188 | 19,966 | 2,823 | 20,165 | 15,879 | 5,671 | 12,428 | 0,870 | ||
5,4954 | 4,699 | 51,969 | 2867,71 | 12,836 | 39,133 | 3,765 | 39,314 | 35,485 | 13,935 | 16,922 | 1,185 | ||
2,7869 | 7,259 | 80,897 | 3100,61 | 13,878 | 67,018 | 3,262 | 67,098 | 65,434 | 43,884 | 14,850 | 1,040 | ||
10,81 | 121,023 | 3180,31 | 14,235 | 106,788 | 106,788 | 106,788 | 85,238 | ||||||
2,7869 | 11,5 | 128,820 | 3100,61 | 13,878 | 114,942 | 5,595 | 115,078 | 112,224 | 90,674 | 25,470 | 1,783 | ||
5,4954 | 10,432 | 116,752 | 2867,71 | 12,836 | 103,916 | 9,998 | 104,396 | 94,229 | 72,679 | 44,936 | 3,146 | ||
8,0478 | 6,707 | 74,659 | 2499,59 | 11,188 | 63,471 | 8,974 | 64,102 | 50,480 | 28,930 | 39,507 | 2,766 | ||
10,3686 | 4,436 | 48,997 | 2024,13 | 9,060 | 39,937 | 7,307 | 40,600 | 25,896 | 4,346 | 31,268 | 2,189 | ||
12,3858 | 3,091 | 33,798 | 1476,28 | 6,608 | 27,190 | 5,971 | 27,838 | 12,904 | 8,646 | 24,667 | 1,727 | ||
14,0334 | 2,271 | 24,532 | 894,46 | 4,004 | 20,529 | 5,131 | 21,160 | 5,821 | 15,729 | 20,344 | 1,424 | ||
15,2549 | 1,751 | 18,656 | 316,86 | 1,418 | 17,238 | 4,701 | 17,868 | 1,478 | 20,072 | 17,806 | 1,246 | ||
16,0065 | 1,408 | 14,780 | 222,29 | 0,995 | 15,775 | 4,525 | 16,412 | 1,717 | 23,267 | 16,322 | 1,143 | ||
16,2602 | 1,173 | 12,125 | 695,69 | 3,114 | 15,239 | 4,445 | 15,874 | 4,445 | 25,995 | 15,239 | 1,067 | ||
16,0065 | 1,008 | 10,260 | 1085,19 | 4,857 | 15,118 | 4,337 | 15,727 | 6,896 | 28,446 | 14,135 | 0,989 | ||
15,2549 | 0,89 | 8,927 | 1382,72 | 6,189 | 15,116 | 4,123 | 15,668 | 9,044 | 30,594 | 12,794 | 0,896 | ||
14,0334 | 0,804 | 7,955 | 1590,16 | 7,118 | 15,073 | 3,767 | 15,536 | 10,799 | 32,349 | 11,170 | 0,782 | ||
12,3858 | 0,742 | 7,255 | 1717,89 | 7,689 | 14,944 | 3,282 | 15,300 | 12,120 | 33,670 | 9,338 | 0,654 | ||
10,3686 | 0,696 | 6,735 | 1782,52 | 7,979 | 14,713 | 2,692 | 14,958 | 13,002 | 34,552 | 7,395 | 0,518 | ||
8,0478 | 0,665 | 6,385 | 1803,90 | 8,074 | 14,459 | 2,044 | 14,603 | 13,544 | 35,094 | 5,459 | 0,382 | ||
5,4954 | 0,61 | 5,763 | 1801,85 | 8,065 | 13,828 | 1,330 | 13,892 | 13,449 | 34,999 | 3,479 | 0,244 | ||
2,7869 | 0,541 | 4,983 | 1793,13 | 8,026 | 13,009 | 0,633 | 13,025 | 12,922 | 34,472 | 1,635 | 0,114 | ||
0,488 | 4,384 | 1788,93 | 8,007 | 12,392 | 12,392 | 12,392 | 33,942 | ||||||
2,7869 | 0,435 | 3,786 | 1793,13 | 8,026 | 11,812 | 0,575 | 11,826 | 11,732 | 33,282 | 1,485 | 0,104 | ||
5,4954 | 0,383 | 3,198 | 1801,85 | 8,065 | 11,263 | 1,084 | 11,315 | 10,954 | 32,504 | 2,834 | 0,198 | ||
8,0478 | 0,334 | 2,644 | 1803,90 | 8,074 | 10,718 | 1,516 | 10,825 | 10,040 | 31,590 | 4,047 | 0,283 | ||
10,3686 | 0,29 | 2,147 | 1782,52 | 7,979 | 10,126 | 1,853 | 10,294 | 8,948 | 30,498 | 5,089 | 0,356 | ||
12,3858 | 0,248 | 1,672 | 1717,89 | 7,689 | 9,362 | 2,056 | 9,585 | 7,592 | 29,142 | 5,850 | 0,409 | ||
14,0334 | 0,217 | 1,322 | 1590,16 | 7,118 | 8,440 | 2,109 | 8,699 | 6,047 | 27,597 | 6,254 | 0,438 | ||
15,2549 | 0,196 | 1,085 | 1382,72 | 6,189 | 7,274 | 1,984 | 7,540 | 4,352 | 25,902 | 6,157 | 0,431 | ||
16,0065 | 0,184 | 0,949 | 1085,19 | 4,857 | 5,806 | 1,666 | 6,041 | 2,649 | 24,199 | 5,429 | 0,380 | ||
16,2602 | 0,178 | 0,881 | 695,69 | 3,114 | 3,995 | 1,165 | 4,162 | 1,165 | 22,715 | 3,995 | 0,280 | ||
16,0065 | 0,177 | 0,870 | 222,29 | 0,995 | 1,865 | 0,535 | 1,940 | 0,203 | 21,753 | 1,930 | 0,135 | ||
15,2549 | 0,177 | 0,870 | 316,86 | 1,418 | 0,548 | 0,149 | 0,568 | 0,047 | 21,597 | 0,566 | 0,040 | ||
14,0334 | 0,177 | 0,870 | 894,46 | 4,004 | 3,134 | 0,783 | 3,230 | 0,888 | 22,438 | 3,105 | 0,217 | ||
12,3858 | 0,18 | 0,904 | 1476,28 | 6,608 | 5,704 | 1,253 | 5,840 | 2,707 | 24,257 | 5,175 | 0,362 | ||
10,3686 | 0,183 | 0,938 | 2024,13 | 9,060 | 8,122 | 1,486 | 8,257 | 5,267 | 26,817 | 6,359 | 0,445 | ||
8,0478 | 0,183 | 0,938 | 2499,59 | 11,188 | 10,250 | 1,449 | 10,352 | 8,152 | 29,702 | 6,380 | 0,447 | ||
5,4954 | 0,179 | 0,893 | 2867,71 | 12,836 | 11,943 | 1,149 | 11,998 | 10,830 | 32,380 | 5,165 | 0,362 | ||
2,7869 | 0,172 | 0,814 | 3100,61 | 13,878 | 13,065 | 0,636 | 13,080 | 12,756 | 34,306 | 2,895 | 0,203 | ||
0,167 | 0,757 | 3180,31 | 14,235 | 13,478 | 13,478 | 13,478 | 35,028 | ||||||
3. ВИЗНАЧЕННЯ КРУТНИХ МОМЕНТІВ, ЩО ПЕРЕДАЮТЬСЯ ДО
КОРІННИХ ШІЙОК Крутний момент на носку колінчатого валу, кН•м, де Neo — потужність, що відбирається з носка колінчатого валу або що подається до нього, кВт. Якщо Neo невелике менше 5% від індикаторної потужності, то М0,1 можна невраховувати Крутний момент на корінній шійці 1,2, кН•м, де М1 — крутний момент, що виникає на 1му кривошипі, кН•м.
Крутний момент на корінній шійці 2,3, кН•м, де М2 — крутний момент, що виникає на 2му кривошипі, кН•м.
Крутний момент на корінній шійці 3,4, кН•м, де М3 — крутний момент, що виникає на 3му кривошипі, кН•м.
Крутний момент на корінній шійці 4, к, кН•м,
де М4 — крутний момент, що виникає на 4му кривошипі, кН•м;
Мк — сумарний крутний момент на фланці колінвала.
Визначаємо інтервал роботи сміжних циліндрів в градусах повороту колінчатого валу де х — тактність двигуна;
z — число циліндрів двигуна.
Порядок роботи циліндрів двигуна:1342.
Число циліндра у ПРЦД:1234.
Визначаємо кути відставання роботи циліндрів від першого Визначаємо початкові значення кутів повороту кривошипів де Д кут чергування роботи циліндрів;
Si число циліндра у ПРЦД.
Результати розрахунку представлені у таблиці 3.1.
Похибка розрахунку
де Мi — значення індикаторного крутного моменту, кН•м,
де Рi — середній індикаторний тиск, МПа;
РНП — тиск насосних втрат, МПа;
Vh — об'єм двигуна;
z — число циліндрів двигуна;
ф — тактність двигуна;
Мкср — середнє значення крутного моменту, кН•м, де Мкі - поточне значення крутного моменту, кН•м, Розбіжність між і складає =4,83%, що допускається Таблица 3.1 — Крутні моменти, що діють на кривошипи
б1 | М1=М1,2 | б2 | М2 | М2.3 | б3 | М3 | М3,4 | б4 | М4 | Мк | |
0,000 | 0,000 | ||||||||||
0,205 | 0,080 | 0,285 | 0,104 | 0,389 | 1,783 | 1,394 | |||||
0,369 | 0,163 | 0,531 | 0,198 | 0,730 | 3,146 | 2,416 | |||||
0,459 | 0,247 | 0,706 | 0,283 | 0,989 | 2,766 | 1,776 | |||||
0,459 | 0,330 | 0,789 | 0,356 | 1,145 | 2,189 | 1,044 | |||||
0,374 | 0,405 | 0,779 | 0,409 | 1,188 | 1,727 | 0,538 | |||||
0,224 | 0,464 | 0,688 | 0,438 | 1,126 | 1,424 | 0,298 | |||||
0,042 | 0,496 | 0,538 | 0,431 | 0,969 | 1,246 | 0,277 | |||||
0,135 | 0,494 | 0,359 | 0,380 | 0,739 | 1,143 | 0,404 | |||||
0,280 | 0,456 | 0,176 | 0,280 | 0,455 | 1,067 | 0,611 | |||||
0,378 | 0,393 | 0,015 | 0,135 | 0,150 | 0,989 | 0,839 | |||||
0,422 | 0,330 | 0,093 | 0,040 | 0,132 | 0,896 | 1,028 | |||||
0,420 | 0,305 | 0,115 | 0,217 | 0,332 | 0,782 | 1,114 | |||||
0,380 | 0,365 | 0,016 | 0,362 | 0,378 | 0,654 | 1,032 | |||||
0,317 | 0,552 | 0,235 | 0,445 | 0,210 | 0,518 | 0,728 | |||||
0,241 | 0,870 | 0,628 | 0,447 | 0,182 | 0,382 | 0,200 | |||||
0,161 | 1,185 | 1,024 | 0,362 | 0,662 | 0,244 | 0,419 | |||||
0,080 | 1,040 | 0,959 | 0,203 | 0,757 | 0,114 | 0,642 | |||||
0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | ||||||||
0,080 | 1,783 | 1,702 | 0,205 | 1,498 | 0,104 | 1,394 | |||||
0,163 | 3,146 | 2,983 | 0,369 | 2,614 | 0,198 | 2,416 | |||||
0,247 | 2,766 | 2,519 | 0,459 | 2,060 | 0,283 | 1,776 | |||||
0,330 | 2,189 | 1,859 | 0,459 | 1,400 | 0,356 | 1,044 | |||||
0,405 | 1,727 | 1,322 | 0,374 | 0,948 | 0,409 | 0,538 | |||||
0,464 | 1,424 | 0,960 | 0,224 | 0,736 | 0,438 | 0,298 | |||||
0,496 | 1,246 | 0,751 | 0,042 | 0,708 | 0,431 | 0,277 | |||||
0,494 | 1,143 | 0,649 | 0,135 | 0,784 | 0,380 | 0,404 | |||||
0,456 | 1,067 | 0,611 | 0,280 | 0,891 | 0,280 | 0,611 | |||||
0,393 | 0,989 | 0,597 | 0,378 | 0,974 | 0,135 | 0,839 | |||||
0,330 | 0,896 | 0,566 | 0,422 | 0,988 | 0,040 | 1,028 | |||||
0,305 | 0,782 | 0,477 | 0,420 | 0,897 | 0,217 | 1,114 | |||||
0,365 | 0,654 | 0,289 | 0,380 | 0,669 | 0,362 | 1,032 | |||||
0,552 | 0,518 | 0,034 | 0,317 | 0,283 | 0,445 | 0,728 | |||||
0,870 | 0,382 | 0,488 | 0,241 | 0,246 | 0,447 | 0,200 | |||||
1,185 | 0,244 | 0,941 | 0,161 | 0,780 | 0,362 | 0,419 | |||||
1,040 | 0,114 | 0,925 | 0,080 | 0,845 | 0,203 | 0,642 | |||||
0,000 | 0,000 | 0,000 | |||||||||
1,783 | 0,104 | 1,679 | 0,080 | 1,598 | 0,205 | 1,394 | |||||
3,146 | 0,198 | 2,947 | 0,163 | 2,784 | 0,369 | 2,416 | |||||
2,766 | 0,283 | 2,482 | 0,247 | 2,236 | 0,459 | 1,776 | |||||
2,189 | 0,356 | 1,833 | 0,330 | 1,503 | 0,459 | 1,044 | |||||
1,727 | 0,409 | 1,317 | 0,405 | 0,912 | 0,374 | 0,538 | |||||
1,424 | 0,438 | 0,986 | 0,464 | 0,522 | 0,224 | 0,298 | |||||
1,246 | 0,431 | 0,815 | 0,496 | 0,320 | 0,042 | 0,277 | |||||
1,143 | 0,380 | 0,762 | 0,494 | 0,269 | 0,135 | 0,404 | |||||
1,067 | 0,280 | 0,787 | 0,456 | 0,331 | 0,280 | 0,611 | |||||
0,989 | 0,135 | 0,854 | 0,393 | 0,462 | 0,378 | 0,839 | |||||
0,896 | 0,040 | 0,935 | 0,330 | 0,606 | 0,422 | 1,028 | |||||
0,782 | 0,217 | 0,999 | 0,305 | 0,695 | 0,420 | 1,114 | |||||
0,654 | 0,362 | 1,016 | 0,365 | 0,651 | 0,380 | 1,032 | |||||
0,518 | 0,445 | 0,963 | 0,552 | 0,411 | 0,317 | 0,728 | |||||
0,382 | 0,447 | 0,829 | 0,870 | 0,041 | 0,241 | 0,200 | |||||
0,244 | 0,362 | 0,605 | 1,185 | 0,579 | 0,161 | 0,419 | |||||
0,114 | 0,203 | 0,317 | 1,040 | 0,722 | 0,080 | 0,642 | |||||
0,000 | 0,000 | 0,000 | |||||||||
0,104 | 0,205 | 0,309 | 1,783 | 1,474 | 0,080 | 1,394 | |||||
0,198 | 0,369 | 0,567 | 3,146 | 2,578 | 0,163 | 2,416 | |||||
0,283 | 0,459 | 0,743 | 2,766 | 2,023 | 0,247 | 1,776 | |||||
0,356 | 0,459 | 0,816 | 2,189 | 1,373 | 0,330 | 1,044 | |||||
0,409 | 0,374 | 0,783 | 1,727 | 0,944 | 0,405 | 0,538 | |||||
0,438 | 0,224 | 0,661 | 1,424 | 0,763 | 0,464 | 0,298 | |||||
0,431 | 0,042 | 0,473 | 1,246 | 0,773 | 0,496 | 0,277 | |||||
0,380 | 0,135 | 0,245 | 1,143 | 0,898 | 0,494 | 0,404 | |||||
0,280 | 0,280 | 0,001 | 1,067 | 1,068 | 0,456 | 0,611 | |||||
0,135 | 0,378 | 0,243 | 0,989 | 1,232 | 0,393 | 0,839 | |||||
0,040 | 0,422 | 0,462 | 0,896 | 1,358 | 0,330 | 1,028 | |||||
0,217 | 0,420 | 0,637 | 0,782 | 1,419 | 0,305 | 1,114 | |||||
0,362 | 0,380 | 0,743 | 0,654 | 1,396 | 0,365 | 1,032 | |||||
0,445 | 0,317 | 0,762 | 0,518 | 1,280 | 0,552 | 0,728 | |||||
0,447 | 0,241 | 0,688 | 0,382 | 1,070 | 0,870 | 0,200 | |||||
0,362 | 0,161 | 0,522 | 0,244 | 0,766 | 1,185 | 0,419 | |||||
0,203 | 0,080 | 0,283 | 0,114 | 0,397 | 1,040 | 0,642 | |||||
0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | ||||||||
4. РОЗРАХУНОК НАВАНТАЖЕНЬ НА ШАТУННІ ШИЙКИ ТА
ПІДШИПНИКИ В однорядному двигуні шатунна шийка навантажена силою QA, яка в точці В (див. рис 2.1) замінюється силами ZA і ТА, а також силою інерції РивL обертаючої маси шатуна.
Радіальна складова навантаження на шийку, кН, Тангенціальна складова навантаження, кН, Повне навантаження на шатунну шийку, кН, Шатунний підшипник навантажений реакціями шатунної шийки,
;
.
Розрахунок представлено у табл 4.1. Результати розрахунку представляють у обертаючійся системі координат Zш Тш у вигляді годографу навантажень на шатунну шийку, рис 4.1, і в системі координат Rzш Rтш у вигляді годографу навантажень на шатунний підшипник, рис 4.2.
Таблица 4.1 — Розрахунок навантажень на шатунну шийку та підшипник
б | в | Zш | Tш | Kш | Rzш | Rтш | |
20,743 | 20,743 | 20,743 | |||||
2,7869 | 20,142 | 2,923 | 20,353 | 20,290 | 1,608 | ||
5,4954 | 18,310 | 5,267 | 19,053 | 18,794 | 3,127 | ||
8,0478 | 15,651 | 6,563 | 16,971 | 16,370 | 4,478 | ||
10,3686 | 12,700 | 6,563 | 14,296 | 13,155 | 5,595 | ||
12,3858 | 10,058 | 5,339 | 11,387 | 9,392 | 6,437 | ||
14,0334 | 8,179 | 3,195 | 8,781 | 5,322 | 6,985 | ||
15,2549 | 7,315 | 0,601 | 7,340 | 1,204 | 7,240 | ||
16,0065 | 7,468 | 1,930 | 7,713 | 2,701 | 7,225 | ||
16,2602 | 8,434 | 4,007 | 9,337 | 6,208 | 6,974 | ||
16,0065 | 9,898 | 5,397 | 11,274 | 9,191 | 6,529 | ||
15,2549 | 11,529 | 6,032 | 13,012 | 11,581 | 5,933 | ||
14,0334 | 13,061 | 5,995 | 14,371 | 13,388 | 5,223 | ||
12,3858 | 14,317 | 5,433 | 15,313 | 14,657 | 4,434 | ||
10,3686 | 15,224 | 4,527 | 15,883 | 15,471 | 3,592 | ||
8,0478 | 15,823 | 3,449 | 16,195 | 15,966 | 2,716 | ||
5,4954 | 16,153 | 2,299 | 16,316 | 16,214 | 1,820 | ||
2,7869 | 16,326 | 1,147 | 16,366 | 16,341 | 0,912 | ||
16,380 | 16,380 | 16,380 | |||||
2,7869 | 16,348 | 1,150 | 16,389 | 16,363 | 0,912 | ||
5,4954 | 16,252 | 2,325 | 16,418 | 16,316 | 1,820 | ||
8,0478 | 16,003 | 3,522 | 16,386 | 16,160 | 2,716 | ||
10,3686 | 15,544 | 4,709 | 16,241 | 15,839 | 3,592 | ||
12,3858 | 14,775 | 5,786 | 15,868 | 15,236 | 4,434 | ||
14,0334 | 13,676 | 6,631 | 15,199 | 14,273 | 5,223 | ||
15,2549 | 12,273 | 7,084 | 14,171 | 12,869 | 5,933 | ||
16,0065 | 10,708 | 7,056 | 12,823 | 11,037 | 6,529 | ||
16,2602 | 9,165 | 6,515 | 11,245 | 8,821 | 6,974 | ||
16,0065 | 7,856 | 5,612 | 9,654 | 6,404 | 7,225 | ||
15,2549 | 6,874 | 4,710 | 8,333 | 4,125 | 7,240 | ||
14,0334 | 6,020 | 4,353 | 7,428 | 2,529 | 6,985 | ||
12,3858 | 4,540 | 5,210 | 6,910 | 2,512 | 6,437 | ||
10,3686 | 0,735 | 7,885 | 7,919 | 5,604 | 5,595 | ||
8,0478 | 8,614 | 12,428 | 15,121 | 14,443 | 4,478 | ||
5,4954 | 28,220 | 16,922 | 32,905 | 32,756 | 3,127 | ||
2,7869 | 58,169 | 14,850 | 60,034 | 60,013 | 1,608 | ||
99,523 | 99,523 | 99,523 | |||||
2,7869 | 104,959 | 25,470 | 108,005 | 107,993 | 1,608 | ||
5,4954 | 86,964 | 44,936 | 97,888 | 97,838 | 3,127 | ||
8,0478 | 43,215 | 39,507 | 58,553 | 58,381 | 4,478 | ||
10,3686 | 18,631 | 31,268 | 36,398 | 35,966 | 5,595 | ||
12,3858 | 5,639 | 24,667 | 25,304 | 24,471 | 6,437 | ||
14,0334 | 1,444 | 20,344 | 20,395 | 19,162 | 6,985 | ||
15,2549 | 5,787 | 17,806 | 18,723 | 17,267 | 7,240 | ||
16,0065 | 8,982 | 16,322 | 18,630 | 17,172 | 7,225 | ||
16,2602 | 11,710 | 15,239 | 19,218 | 17,908 | 6,974 | ||
16,0065 | 14,161 | 14,135 | 20,008 | 18,913 | 6,529 | ||
15,2549 | 16,309 | 12,794 | 20,729 | 19,862 | 5,933 | ||
14,0334 | 18,064 | 11,170 | 21,238 | 20,586 | 5,223 | ||
12,3858 | 19,385 | 9,338 | 21,517 | 21,055 | 4,434 | ||
10,3686 | 20,267 | 7,395 | 21,574 | 21,273 | 3,592 | ||
8,0478 | 20,809 | 5,459 | 21,513 | 21,341 | 2,716 | ||
5,4954 | 20,714 | 3,479 | 21,004 | 20,925 | 1,820 | ||
2,7869 | 20,187 | 1,635 | 20,253 | 20,232 | 0,912 | ||
19,657 | 19,657 | 19,657 | |||||
2,7869 | 18,997 | 1,485 | 19,055 | 19,033 | 0,912 | ||
5,4954 | 18,219 | 2,834 | 18,438 | 18,348 | 1,820 | ||
8,0478 | 17,305 | 4,047 | 17,772 | 17,563 | 2,716 | ||
10,3686 | 16,213 | 5,089 | 16,993 | 16,609 | 3,592 | ||
12,3858 | 14,857 | 5,850 | 15,968 | 15,340 | 4,434 | ||
14,0334 | 13,312 | 6,254 | 14,708 | 13,749 | 5,223 | ||
15,2549 | 11,617 | 6,157 | 13,148 | 11,733 | 5,933 | ||
16,0065 | 9,914 | 5,429 | 11,303 | 9,226 | 6,529 | ||
16,2602 | 8,430 | 3,995 | 9,329 | 6,196 | 6,974 | ||
16,0065 | 7,468 | 1,930 | 7,713 | 2,701 | 7,225 | ||
15,2549 | 7,312 | 0,566 | 7,334 | 1,169 | 7,240 | ||
14,0334 | 8,154 | 3,105 | 8,725 | 5,228 | 6,985 | ||
12,3858 | 9,972 | 5,175 | 11,234 | 9,207 | 6,437 | ||
10,3686 | 12,532 | 6,359 | 14,053 | 12,891 | 5,595 | ||
8,0478 | 15,417 | 6,380 | 16,685 | 16,073 | 4,478 | ||
5,4954 | 18,095 | 5,165 | 18,818 | 18,556 | 3,127 | ||
2,7869 | 20,021 | 2,895 | 20,229 | 20,165 | 1,608 | ||
20,743 | 20,743 | 20,743 | |||||
Рисунок 4.1 Годограф навантажень на шатунну шийку Рисунок 4.2 Годограф навантажень на шатунний підшипник
5. РОЗРАХУНОК НАВАНТАЖЕНЬ НА КОРІННІ ШИЙКИ ТА
ПІДШИПНИКИ При розрахунку навантажень на корінну опору 1, 2 колінчатого валу використовують модель розрізної балки, що дозволяє вважати систему статично визначеною і враховувати тільки ті сили, що діють на суміжних з опорою кривошипах 1 і 2. При цьому доцільно розглядати окремо навантаження на опори від змінних сил Z1, T1, Z2, T2.
Мал. 5.1. Схема до розрахунку навантажень на корінні шийки та підшипники За данною схемою розрахунку навантажень, противаги на валу відсутні.
Розглядаючи моменти сил Z1, T1 відносно точки, А і сил Z2, T2, відносно точки А1, знаходимо змінні навантаження на опору за формулами:
;
;
де д12 кут між 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 ХУ, кН, Розрахунок представлено у табл.5.2. Результати розрахунку представлені у рухомій системі координат RxRy у вигляді годографу навантажень на корінну шийку, рис. 5.2, і в нерухомій системі координат ХУ у вигляді годографу навантажень на корінний підшипник, рис. 5.3.
Таблиця 5.1 Розрахунок навантажень на корінну шийку та підшипник
б1, град | T1, кН | Z1, кН | б2, град | T2, кН | Z2, кН | Rx=XПН, кН | Ry=УПН, кН | K, кН | X, кН | У, кН | |
35,028 | 30,665 | 2,140 | 2,140 | 2,140 | |||||||
2,923 | 34,427 | 1,150 | 30,633 | 1,837 | 0,936 | 2,062 | 1,972 | 0,603 | |||
5,267 | 32,595 | 2,325 | 30,537 | 0,914 | 1,552 | 1,801 | 1,390 | 1,145 | |||
6,563 | 29,936 | 3,522 | 30,288 | 0,367 | 1,553 | 1,596 | 0,459 | 1,528 | |||
6,563 | 26,985 | 4,709 | 29,828 | 1,689 | 0,958 | 1,942 | 0,678 | 1,820 | |||
5,339 | 24,343 | 5,786 | 29,060 | 2,682 | 0,273 | 2,696 | 1,933 | 1,879 | |||
3,195 | 22,464 | 6,631 | 27,961 | 3,090 | 1,867 | 3,611 | 3,162 | 1,742 | |||
0,601 | 21,600 | 7,084 | 26,558 | 2,795 | 3,491 | 4,472 | 4,237 | 1,432 | |||
1,930 | 21,753 | 7,056 | 24,992 | 1,872 | 4,823 | 5,173 | 5,074 | 1,006 | |||
4,007 | 22,719 | 6,515 | 23,450 | 0,528 | 5,637 | 5,661 | 5,637 | 0,528 | |||
5,397 | 24,183 | 5,612 | 22,141 | 0,956 | 5,891 | 5,968 | 5,967 | 0,082 | |||
6,032 | 25,814 | 4,710 | 21,159 | 2,351 | 5,743 | 6,206 | 6,201 | 0,245 | |||
5,995 | 27,346 | 4,353 | 20,305 | 3,626 | 5,531 | 6,614 | 6,603 | 0,375 | |||
5,433 | 28,602 | 5,210 | 18,825 | 5,090 | 5,694 | 7,638 | 7,634 | 0,240 | |||
4,527 | 29,509 | 7,885 | 15,020 | 7,620 | 6,651 | 10,114 | 10,112 | 0,197 | |||
3,449 | 30,108 | 12,428 | 5,671 | 12,969 | 8,521 | 15,518 | 15,492 | 0,895 | |||
2,299 | 30,438 | 16,922 | 13,935 | 23,691 | 10,327 | 25,844 | 25,795 | 1,601 | |||
1,147 | 30,611 | 14,850 | 43,884 | 39,895 | 8,599 | 40,811 | 40,782 | 1,541 | |||
30,665 | 85,238 | 62,171 | 62,171 | 62,171 | |||||||
1,150 | 30,633 | 25,470 | 90,674 | 65,079 | 14,314 | 66,634 | 66,575 | 2,795 | |||
2,325 | 30,537 | 44,936 | 72,679 | 55,347 | 25,411 | 60,902 | 60,700 | 4,949 | |||
3,522 | 30,288 | 39,507 | 28,930 | 31,679 | 23,128 | 39,223 | 38,998 | 4,190 | |||
4,709 | 29,828 | 31,268 | 4,346 | 18,209 | 19,327 | 26,553 | 26,372 | 3,101 | |||
5,786 | 29,060 | 24,667 | 8,646 | 10,810 | 16,349 | 19,600 | 19,473 | 2,228 | |||
6,631 | 27,961 | 20,344 | 15,729 | 6,415 | 14,473 | 15,830 | 15,741 | 1,681 | |||
7,084 | 26,558 | 17,806 | 20,072 | 3,332 | 13,349 | 13,758 | 13,683 | 1,435 | |||
7,056 | 24,992 | 16,322 | 23,267 | 0,780 | 12,535 | 12,559 | 12,480 | 1,408 | |||
6,515 | 23,450 | 15,239 | 25,995 | 1,508 | 11,665 | 11,762 | 11,665 | 1,508 | |||
5,612 | 22,141 | 14,135 | 28,446 | 3,523 | 10,590 | 11,161 | 11,041 | 1,631 | |||
4,710 | 21,159 | 12,794 | 30,594 | 5,201 | 9,389 | 10,733 | 10,602 | 1,676 | |||
4,353 | 20,305 | 11,170 | 32,349 | 6,600 | 8,325 | 10,624 | 10,509 | 1,553 | |||
5,210 | 18,825 | 9,338 | 33,670 | 8,098 | 7,796 | 11,240 | 11,177 | 1,192 | |||
7,885 | 15,020 | 7,395 | 34,552 | 10,597 | 8,174 | 13,383 | 13,371 | 0,550 | |||
12,428 | 5,671 | 5,459 | 35,094 | 15,863 | 9,549 | 18,515 | 18,512 | 0,338 | |||
16,922 | 13,935 | 3,479 | 34,999 | 26,243 | 10,875 | 28,407 | 28,380 | 1,244 | |||
14,850 | 43,884 | 1,635 | 34,472 | 41,893 | 8,781 | 42,804 | 42,782 | 1,373 | |||
85,238 | 33,942 | 63,611 | 63,611 | 63,611 | |||||||
25,470 | 90,674 | 1,485 | 33,282 | 66,148 | 14,350 | 67,687 | 67,635 | 2,645 | |||
44,936 | 72,679 | 2,834 | 32,504 | 56,156 | 25,433 | 61,646 | 61,468 | 4,693 | |||
39,507 | 28,930 | 4,047 | 31,590 | 32,387 | 23,197 | 39,838 | 39,647 | 3,896 | |||
31,268 | 4,346 | 5,089 | 30,498 | 18,719 | 19,374 | 26,940 | 26,793 | 2,809 | |||
24,667 | 8,646 | 5,850 | 29,142 | 11,078 | 16,271 | 19,684 | 19,585 | 1,973 | |||
20,344 | 15,729 | 6,254 | 27,597 | 6,478 | 14,189 | 15,597 | 15,526 | 1,485 | |||
17,806 | 20,072 | 6,157 | 25,902 | 3,255 | 12,786 | 13,194 | 13,128 | 1,314 | |||
16,322 | 23,267 | 5,429 | 24,199 | 0,639 | 11,605 | 11,622 | 11,539 | 1,386 | |||
15,239 | 25,995 | 3,995 | 22,715 | 1,610 | 10,257 | 10,383 | 10,257 | 1,610 | |||
14,135 | 28,446 | 1,930 | 21,753 | 3,432 | 8,559 | 9,221 | 9,025 | 1,894 | |||
12,794 | 30,594 | 0,566 | 21,597 | 4,659 | 6,503 | 7,999 | 7,704 | 2,154 | |||
11,170 | 32,349 | 3,105 | 22,438 | 5,140 | 4,272 | 6,684 | 6,270 | 2,315 | |||
9,338 | 33,670 | 5,175 | 24,257 | 4,864 | 2,185 | 5,332 | 4,800 | 2,322 | |||
7,395 | 34,552 | 6,359 | 26,817 | 3,956 | 0,514 | 3,990 | 3,361 | 2,150 | |||
5,459 | 35,094 | 6,380 | 29,702 | 2,693 | 0,528 | 2,744 | 2,068 | 1,804 | |||
3,479 | 34,999 | 5,165 | 32,380 | 1,202 | 0,927 | 1,518 | 0,812 | 1,282 | |||
1,635 | 34,472 | 2,895 | 34,306 | 0,115 | 0,687 | 0,697 | 0,233 | 0,657 | |||
33,942 | 35,028 | 0,785 | 0,785 | 0,785 | |||||||
1,485 | 33,282 | 2,923 | 34,427 | 0,813 | 0,782 | 1,128 | 0,937 | 0,629 | |||
2,834 | 32,504 | 5,267 | 32,595 | 0,241 | 1,326 | 1,348 | 0,680 | 1,163 | |||
4,047 | 31,590 | 6,563 | 29,936 | 0,703 | 1,378 | 1,547 | 0,080 | 1,545 | |||
5,089 | 30,498 | 6,563 | 26,985 | 1,709 | 0,823 | 1,897 | 0,780 | 1,729 | |||
5,850 | 29,142 | 5,339 | 24,343 | 2,410 | 0,240 | 2,422 | 1,733 | 1,691 | |||
6,254 | 27,597 | 3,195 | 22,464 | 2,598 | 1,609 | 3,056 | 2,692 | 1,445 | |||
6,157 | 25,902 | 0,601 | 21,600 | 2,161 | 2,952 | 3,659 | 3,513 | 1,021 | |||
5,429 | 24,199 | 1,930 | 21,753 | 1,172 | 3,927 | 4,098 | 4,071 | 0,473 | |||
3,995 | 22,715 | 4,007 | 22,719 | 0,136 | 4,281 | 4,283 | 4,281 | 0,136 | |||
1,930 | 21,753 | 5,397 | 24,183 | 1,436 | 3,930 | 4,184 | 4,120 | 0,732 | |||
0,566 | 21,597 | 6,032 | 25,814 | 2,397 | 2,944 | 3,796 | 3,586 | 1,245 | |||
3,105 | 22,438 | 5,995 | 27,346 | 2,773 | 1,573 | 3,188 | 2,748 | 1,615 | |||
5,175 | 24,257 | 5,433 | 28,602 | 2,481 | 0,170 | 2,487 | 1,725 | 1,791 | |||
6,359 | 26,817 | 4,527 | 29,509 | 1,607 | 0,948 | 1,866 | 0,622 | 1,759 | |||
6,380 | 29,702 | 3,449 | 30,108 | 0,394 | 1,539 | 1,589 | 0,428 | 1,530 | |||
5,165 | 32,380 | 2,299 | 30,438 | 0,853 | 1,511 | 1,735 | 1,318 | 1,128 | |||
2,895 | 34,306 | 1,147 | 30,611 | 1,785 | 0,923 | 2,009 | 1,918 | 0,599 | |||
35,028 | 30,665 | 2,140 | 2,140 | 2,140 | |||||||
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=16 969Н, і має максимум при положенні першого кривошипу б = 0? (ВМТ) з періодичністю 90?.
Сума моментів від сил інерції прямолінійно рухомих мас, Нм, Згідно з аналогією до, сума моментів від сил інерції обертових мас. Сума моментів від сил інерції прямолінійно рухомих мас другого порядку, Нм, Для кількісної оцінки зрівноваження двигуна використовується наступні критерії:
;
;
тобто двигун достатньо зрівноважений, і не потребує ніяких заходів щодо його зрівноваження. двигун навантаження підшипник вал
8 РОЗРАХУНОК КОЛІНЧАТОГО ВАЛУ НА МІЦНІСТЬ Результати динамічного розрахунку кривошипношатунного механізму використовують для розрахунків на міцність, найважливішим з яких є розрахунок на міцність колінчатого валу.
Значення границь втомленості для сталі 50:
; .
8.1 Розрахунок корінної шийки в перерізі по змащувальному отвору Корінні шийки розраховуються тільки на кручення. Найбільш напруженою є шийка, для якої найбільша величина:
.
Значення моментів занесені до таблиці 8.1.
Таблиця 8.1. Моменти, що діють на корінних шийках
№ КШ | 1,2 | 2,3 | 3,4 | 4,К | |
3,146 | 2,983 | 2,784 | 2,416 | ||
1,185 | 1,024 | 1,188 | 0,642 | ||
4,330 | 4,007 | 3,973 | 3,058 | ||
Амплітуда дотичних напружень, МПа,
;
де: момент опору корінної шийки при крученні, м3,
;
де: ц =0,9 урахування послаблюючої дії змащувальних отворів;
відношення діаметру отвору у корінній шийці до діаметру корінної шийки. Запас міцності шийки по дотичним напруженням
;
де: відношення ефективного коефіцієнту концентрації напруг для валу з поперечним свердленням кф до масштабного коефіцієнту Еф;
лд=1,14 коефіцієнт динамічності, що враховує додаткові напруження від крутильних коливань в залежності від кількості кривошипів.
8.2 Розрахунок шатунної шийки в перерізі по змащувальному отвору Напруження згину у розрахунковому перерізі знаходять по згинаючому моменту Ми?, що діє у продольній площині, що проходить через вісь отвору, кНм:
.
Так як кут и = 900, тоді ;
; ;
де: Мит згинаючий момент по осі сили Тк, кНм,
;
;
.
Розрахунки ведуться по різності моментів, кНм,
.
Амплітуда нормальних напружень? а, МПа,
;
де: момент опору шатунної шийки, м3,
;
де: відношення діаметру отвору у шатунній шийці до діаметру шатунної шийки.
.
Запас міцності для нормальних напружень n?:
.
Розрахунку на скручування підлягає шатунна шийка, для якої найбільшою є різниця:
.
Розрахунок цих різниць занесено до таблиці 8.2.
Таблиця 8.2. Розрахунок скручуючих моментів, що діють на шатунні шийки
2шш | 3шш | 4шш | |||||||||||||
1,783 | 1,485 | 0,056 | 1,727 | 1,702 | 2,923 | 0,110 | 1,592 | 1,598 | 2,923 | 0,110 | 1,488 | ||||
3,146 | 2,834 | 0,107 | 3,039 | 2,983 | 5,267 | 0,198 | 2,785 | 2,784 | 5,267 | 0,198 | 2,586 | ||||
2,766 | 4,047 | 0,152 | 2,613 | 2,519 | 6,563 | 0,247 | 2,272 | 2,236 | 6,563 | 0,247 | 1,989 | ||||
0,870 | 5,459 | 0,206 | 0,664 | 0,628 | 6,380 | 0,240 | 0,388 | 1,145 | 31,261 | 1,177 | 0,032 | ||||
1,185 | 3,479 | 0,131 | 1,054 | 1,024 | 5,165 | 0,195 | 0,829 | 1,188 | 24,667 | 0,929 | 0,259 | ||||
1,040 | 1,635 | 0,062 | 0,978 | 0,959 | 2,895 | 0,109 | 0,850 | 1,126 | 20,344 | 0,766 | 0,360 | ||||
0,241 | 25,470 | 0,959 | 1,200 | 0,309 | 25,470 | 0,959 | 0,650 | 0,389 | 25,470 | 0,959 | 0,570 | ||||
0,161 | 44,936 | 1,692 | 1,853 | 0,567 | 44,936 | 1,692 | 1,125 | 0,730 | 44,936 | 1,692 | 0,962 | ||||
0,080 | 39,507 | 1,488 | 1,568 | 0,743 | 39,507 | 1,488 | 0,745 | 0,989 | 39,507 | 1,488 | 0,499 | ||||
0,080 | 12,428 | 0,468 | 0,548 | 0,829 | 12,428 | 0,468 | 0,361 | 1,070 | 12,428 | 0,468 | 0,602 | ||||
0,163 | 16,922 | 0,637 | 0,800 | 0,605 | 16,922 | 0,637 | 0,032 | 0,766 | 16,922 | 0,637 | 0,129 | ||||
0,247 | 14,850 | 0,559 | 0,806 | 0,317 | 14,850 | 0,559 | 0,242 | 0,397 | 14,850 | 0,559 | 0,162 | ||||
3,039 | 1,054 | 4,092 | 2,785 | 0,850 | 3,635 | 2,586 | 0,360 | 2,946 | |||||||
Найбільша амплітуда дотичних напруг, МПа,
;
де:
Запас міцності:
.
Сумарний запас міцності:
.
8.3 Розрахунок щок у перерізах по галтелям шатунних шийок Для визначення амплітуд нормальних напружень? а і дотичних фа у розрахунковій точці щоки використовують сили Zmax і Tmax, Zmin і Tmin.
При розрахунку передньої щоки:
При розрахунку задньої щоки:
де: Wик момент опору щоки, м3,
; ;
q коефіцієнт, що вибирається в залежності від значення h/b,
q1 = 0,298; q2 = 0,289;
kф, k? коефіцієнти концентрації напружень,
kф = 1,320; k? = 1,630;
Е?, Е? = масштабні коефіцієнти, Е?, Е? = 0,81.
Запас міцності у розрахункових точках щок по нормальним напруженням:
.
Запас міцності по дотичним напруженням:
.
Повний запас міцності:
.
Результати розрахунку втомленої міцності елементів колінчатого валу представлені у таблиці 8.3.
Таблиця 8.3. Запаси міцності елементів колінчатого валу
Найменування і номера елементів колінчатого валу | Запаси міцності | ||||
n? | nф | n | [n] | ||
Корінна шийка № 12 | 4,027 | 4,027 | 2…5 | ||
Шатунна шийка № 2 | 4,049 | 2,53 | 2,14 | 1,7…3 | |
Щока № 21 | 1,836 | 5,540 | 1,742 | 1,2…2 | |
ЗАКЛЮЧЕННЯ В даному курсовому проекті був виконаний динамічний розрахунок двигуна СМД21.
1. Для досліджуваного двигуна були визначені вихідні дані для динамічного розрахунку.
2. Виконано розрахунок сил у відсіці двигуна. Контроль виконано по середньому значенню обертового момента. Розбіжність між значеннями індикаторного і середнього обертового моментів складає 5,12%, що є допустимим.
3. Розраховувалися обертові моменти, що діють на кривошипи і передаються до корінних шийок. Контроль виконано по середньому значенню обертового моменту. Розбіжність між значеннями індикаторного і середнього обертового моментів складає 5,15%, що є допустимим.
4. Виконано розрахунок навантажень на шатунну шийку і підшипник. За результатами розрахунку построєні годографи навантажень.
5. Виконано розрахунок навантажень на корінну шийку і підшипник. За результатами розрахунку построєні годографи навантажень.
6. Було проведено аналіз нерівномірності обертання колінчатого валу. Визначено, що нерівномірність обертання колінчатого валу складає, що менше допустимого значення для тракторного ДВЗ.
7. Було проведено розрахунок колінчатого валу на міцність. Визначено, що даний колінчатий вал відповідає усім нормам по запасу міцності по усім видам навантажень.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Методичні вказівки до виконання дипломних проектів і випускних кваліфікаційних робіт бакалаврів «Розрахунок робочого процесу чотиритактного дизеля за допомогою ЕОМ» по курсу «Теорія Двигунів внутрішнього згоряння» / Уклад. А. О. Прохоренко. Харків: НТУ «ХПІ», 2002. 20с.
2. Методичні вказівки до курсової роботи «Динамический расчет кривошипношатунного механизма двигателя» по курсу «Динаміка ДВЗ» для студентів спеціальності «Двигуни внутрішнього згоряння» / Сост. Ф. И. Абрамчук, И. Д. Васильченко, П. П. Мищенко. Харьков: ХПИ, 1988, 62с.
3. Методичні вказівки по динамічному розрахунку кривошипношатунного механізму двигуна на ЕОМ для студентів спеціальності «Двигуни внутрішнього згоряння» / Сост. Я. И. Драбкин, Харьков: ХПИ, 1977, 61с.
4. Текстові документи у сфері навчального процесу. Загальні вимоги до виконання СТВУЗХПІ3.01.2003.
ПЕРЕІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ДВЗ — двигун внутрішнього згорання;
КШМ — кривошипношатунний механізм;
ПРЦД — порядок роботи циліндрів двигуна.