Динамічний розрахунок кривошипно-шатунного механізму двигуна

ДипломнаДопомога в написанніДізнатися вартістьмоєї роботи

Загальні навантаження на корінну шийку по осям Rx і Ry, кН, Навантаження на корінний підшипник у нерухомій системі координат Х-У, кН, Розрахунок представлено у табл.5.2. Результати розрахунку представлені у рухомій системі координат Rx-Ry у вигляді годографу навантажень на корінну шийку, рис. 5.2, і в нерухомій системі координат Х-У у вигляді годографу навантажень на корінний підшипник, рис. 5.3… Читати ще >

Динамічний розрахунок кривошипно-шатунного механізму двигуна (реферат, курсова, диплом, контрольна)

Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет

Харківський політехнічний інститут

Кафедра двигунів внутрішнього згорання

Курсовий проект

по курсу

Конструкція і динаміка ДВЗ

на тему:

Динамічний розрахунок кривошипно-шатунного механізму двигуна

Виконав: студент гр. ТМ-47а

Степанченко В. В

Перевірив: Васильченко І.Д.

Харків 2010

ЗАВДАННЯ

Виконати динамічний розрахунок тракторного двигуна СМД-21, визначити сили й моменти, що діють у відсіку двигуна, а також навантаження, діючі на шатунні і корінні шийки і підшипники, крутні моменти, що передаються до корінних шийок.

На основі динамічного розрахунку визначити ступінь нерівномірності обертання колінчатого валу.

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

Ключові слова: кривошипно-шатунний механізм, двигун, колінвал, відсік двигуна, корінна шийка, шатунна шийка, шатунний підшипник, корінний підшипник, годограф, нерівномірність обертання В даній роботі виконаний динамічний розрахунок тракторного двигуна на базі СМД-21, визначені сили та моменти діючі у відсіку двигуна, а також навантаження діючі на шатунну шийку та підшипник, обертові моменти на корінних шийках. На основі вихідних даних побудовані годографи навантажень.

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

ЗМІСТ

Завдання

Реферат

Перелік умовних позначень

Вступ

1. Підготовка вихідних даних

1.1 Дані двигуна

1.2 Дані шатунно-поршневої групи

1.3 Дані колінчатого валу

1.4 Підготовка додаткових вихідних даних

1.5 Зкруглення індикаторної діаграми

2. Розрахунок сил і обертового моменту у відсіку двигуна

3. Визначення крутних моментів, що передаються через корінні шийки

4. Розрахунок навантажень на шатунні шийки та підшипники

5. Розрахунок навантажень на корінні шийки та підшипники

6. Оцінка нерівномірності обертання колінчатого валу

7. Аналіз зовнішньої зрівноваженості

8. Розрахунок колінчатого валу на міцність

Висновки

Список літератури

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

ДВЗ — двигун внутрішнього згорання;

КШМ — кривошипно-шатунний механізм;

ПРЦД — порядок роботи циліндрів двигуна.

ВСТУП

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

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

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

1. ПІДГОТОВКА ВИХІДНИХ ДАНИХ

1.1 Дані двигуна Результати розрахунку робочого процесу дизеля з наддувом Вихідні дані:

Частота обертання к.в.: 1800 об/мин Діаметр циліндра: 0,120 м Хід поршня: 0,140 м Ступінь стиску: 16,0

Число циліндрів: 4

Довжина шатуна: 0,250 м ККД турбокомпресора: 0,55

Розміри циліндра:

Робочий об'єм циліндра: 1,583E-3 м куб Об'єм камери стиску: 1,056E-4 м куб Параметри повітря:

Теор. необхід. кіл-ть повітря: 0,497 кмоль пов/кг пал Хімічний коеф. молекулярної зміни: 1,035

Коеф. надлишку повітря: 1,91

Сумарний коеф. надлишку повітря: 1,91

Параметри наддуву:

Тиск наддуву: 0,1982 МПа Ступінь підвищення тиску в нагнітачі: 2,0313

Тиск газів на випуску: 0,1611 МПа Температура після нагнітача: 377 К Температура після повітроохолоджувача: 333 К Ефективність повітроохолоджувача: 0,52

Параметри наповнення:

Підігрів заряду при наповненні: 57,4 К Коефіцієнт наповнення: 1,582

Потенціальний заряд циліндра: 6,584E-5

Коеф. залишкових газів: 0,062

Кількість свіжої суміші: 1,042E-4 кмоль/цикл Кількість суміші вкінці наповнення: 1,139E-4 кмоль/цикл Об'єм вкінці наповнення: 1,689E-3 м куб Температура вкінці наповнення: 353 К Тиск вкінці наповнення: 0,198 МПа Коефіцієнт збігу продувочного повітря: 0

Параметри стиску:

Показник адіабати стиску: 1,366

Кількість робочого тіла вкінці стиску: 1,339E-4 кмоль/цикл Об'єм вкінці стиску: 1,056E-4 м куб Температура вкінці стиску: 974 К Тиск вкінці стиску: 8,7405 МПа Параметри згорання:

Ступінь підвищення тиску: 1,32

Повний коефіцієнт молекулярної зміни: 1,033

Кількість суміші вкінці згоряння: 1,176E-4 кмоль/цикл Об'єм вкінці згоряння: 1,534E-4 м куб Температура вкінці згоряння: 1804 К Максимальний тиск циклу: 11,5 МПа Кут максимального тиску циклу: 18 гр Параметри розширення:

Показник адіабати розширення: 1,213

Кількість робочого тіла вкінці розширення: 1, 176E-4 кмоль/цикл Об'єм вкінці розширення: 1,416E-3 м куб Температура вкінці розширення: 1124 К Тиск вкінці розширення: 0,7761 МПа

Індикаторні показники:

Повна ступінь розширення: 11,008

Середній індикаторний тиск: 1,3553 МПа

Індикаторна робота: 2146 Дж/цикл

Індикаторна потужність: 128,76 кВт

Індикаторний ККД: 0,461

Питома індикаторна витрата палива: 184,4 г/кВтч Середній тиск насосних ходів: -0,0284 МПа Робота насосних ходів: -44,9 Дж/цикл Потужність насосних ходів: -2,7 кВт Доля насосних ходів: -0,010

Ефективні показники:

Середня швидкість поршня: 8,4 м/с Середній тиск механічних втрат: 0,1674 МПа Робота механічних втрат: 265,1 Дж/цикл Потужність механічних втрат: 15,9 кВт Доля механічних втрат: 0,057

Середній ефективний тиск: 1,1579 МПа Ефективна робота: 1836 Дж/цикл Ефективна потужність: 110,16 кВт Ефективний ККД: 0,395

Питомі ефективні витрати палива: 215,9 г/кВтч Механічний ККД: 0,856

Часові витрати палива: 23,78 кг/ч Циклова подача: 1,101E-04 кг/цикл Коеф. наповн. по параметрам перед клапанами: 0,919

Параметри турбокомпресора:

Потужність нагнітача: 15,57 кВт Температура перед турбіною: 913 К Температура після турбіни: 839 К Потужність турбіни: 15,89 кВт ККД турбіни: 0,72

Механічний ККД турбокомпресора: 0,98

Таблиця 1.1

Діаграма зтиску-згоряння-розширенняя

alfa V p

180 1,689E-3 0, 237

190 1,680E-3 0, 239

200 1,654E-3 0, 244

210 1,611E-3 0, 253

220 1,549E-3 0, 267

230 1,471E-3 0, 286

240 1,376E-3 0, 314

250 1,266E-3 0, 351

260 1,142E-3 0, 404

270 1,008E-3 0, 480

280 8,673E-4 0, 589

290 7,243E-4 0, 753

300 5,845E-4 1, 010

310 4,534E-4 1, 428

320 3,366E-4 2, 145

330 2,393E-4 3, 417

340 1,663E-4 5, 619

350 1,209E-4 8, 680

360 1,056E-4 10, 451

360 1,056E-4 13, 000

379 1,620E-4 13, 000

380 1,663E-4 12, 584

390 2,393E-4 8, 005

400 3,366E-4 5, 242

410 4,534E-4 3, 621

420 5,845E-4 2, 641

430 7,243E-4 2, 024

440 8,673E-4 1, 618

450 1,008E-3 1, 342

460 1,142E-3 1, 149

470 1,266E-3 1, 012

480 1,376E-3 0, 912

490 1,471E-3 0, 839

500 1,549E-3 0, 787

510 1,611E-3 0, 750

520 1,654E-3 0, 726

530 1,680E-3 0, 712

540 1,689E-3 0, 707

1.2 Дані шатунно-поршневої групи Маса поршня m_п, кг: 3,1

Маса шатуна m_L, кг: 4,3

Довжина шатуна L, мм: 250

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

1.3 Дані колінчатого валу Матеріал колінчатого вала: Сталь 45

Діаметр шатунної шийки d, мм: 78

Діаметр отвору в шатунній шийці d₁, мм: 31

Довжина шатунної шийки с, мм: 51

Діаметр корінної шийки D, мм: 92

Діаметр отвору у корінній шийці D₁, мм: 0

Довжина корінних шийок а, мм: а_0,1=58; а_1,2= а_3,4=44; а_2,3=64; а_4,к=65

Ширина щоки h, мм: 150

Висота щоки H, мм: 175

Товщина щоки b, мм: 27

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

1.4 Підготовка додаткових вихідних даних Площа поршня F_п, м²

де D_ц — 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 m_a, кг Обертова маса шатуна m_BL, кг Маса шатунної шийки зведена до її осі m_ш, кг де Э — зміщення осі отвору в шатунній шийці відносно шатунної шийки с — густина матеріалу колінчатого валу Маса щоки, зведена до осі шатунної шийки m_щ, кг, де Х_щ — відстань між віссю обертання кривошипу до центру маси щоки Приведена маса кривошипа m_k, кг Обертова маса у відсіку двигуна m_В, кг Сила інерції обертової маси Р_ив, кН Сила інерції обертової частини шатуна Р_ивL, кН

1.5 Зкруглення індикаторної діаграми Тиск при = 360?, МПа:

де р_с — тиск в циліндрі вкінці такту стиснення;

р_z — максимальний тиск циклу.

2. РОЗРАХУНОК СИЛ І ОБЕРТОВОГО МОМЕНТУ У ВІДСІКУ ДВИГУНА Рисунок 2.1 — Схема сил у відсіку двигуна Для розрахунку обертового моменту використовуються наступні залежності.

Сила тиску газів, кН де р_г — 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 Q_A на кривошипі, кН Повна радіальна сила у відсіку двигуна, кН Тангенціальна складова сили Q_A на кривошипі, кН

Крутний момент на кривошипі, кН•м

Результати розрахунку представлені у таблиці 2.1.

За результатами розрахунку построєні графіки:

1) Р_г, Р_иа, Р_А = f (б) — рис 2.2;

2) N_A, Q_A, Z_A, Т_А = f (б) — рис 2.3;

3) Z, = f (б) — рис 2.4.

Похибка розрахунку

де М_i — значення індикаторного обертового моменту, кН•м,

де Р_i — середній індикаторний тиск, МПа Р_НП — тиск насосних втрат, МПа

V_h — об'єм двигуна;

Z₀ — число циліндрів у відсіку двигуна;

ф — тактність двигуна;

М_кср — середнє поточне значення обертового моменту, кН•м,

де М_кі — значення крутного моменту, кН•м, Розбіжність між і складає =7,82%, що допустимо двигун навантаження вал міцність Таблиця 2.1

Розрахунок сил і обертового моменту у відсіку двигуна


б	в	рг	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 N_eo — потужність, що відбирається з носка колінчатого валу або що подається до нього, кВт.

Якщо N_eo невелике — менше 5% від індикаторної потужності, то М_0,1 можна не враховувати Крутний момент на корінній шийці 1,2, кН•м, де М₁ — крутний момент, що виникає на 1^му кривошипі, кН•м.

Крутний момент на корінній шийці 2,3, кН•м, де М₂ — крутний момент, що виникає на 2^му кривошипі, кН•м.

Крутний момент на корінній шийці 3,4, кН•м, де М₃ — крутний момент, що виникає на 3^му кривошипі, кН•м.

Крутний момент на корінній шийці 4, к, кН•м, де М₄ — крутний момент, що виникає на 4^му кривошипі, кН•м;

М_к — сумарний крутний момент на фланці колінвалу.

Визначаємо інтервал роботи суміжних циліндрів в градусах повороту колінчатого валу де х — тактність двигуна;

z — число циліндрів двигуна.

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

Число циліндра у ПРЦД:1−2-3−4.

Визначаємо кути відставання роботи циліндрів від першого Визначаємо початкові значення кутів повороту кривошипів де Д — кут чергування роботи циліндрів;

S_i — число циліндра у ПРЦД.

Результати розрахунку представлені у таблиці 3.1.

За результатами розрахунку построєні графіки М_к, М_кср, М_кі = f (a) — Рисунок 3.1.

Похибка розрахунку

де М_i — значення індикаторного крутного моменту, кН•м,

де Р_i — середній індикаторний тиск, МПа;

Р_НП — тиск насосних втрат, МПа;

V_h — об'єм двигуна;

z — число циліндрів двигуна;

ф — тактність двигуна;

М_кср — середнє значення крутного моменту, кН•м, де М_кі — поточне значення крутного моменту, кН•м, Розбіжність між і складає =4,83%, що допускається Таблиця 3.1

Крутні моменти, що діють на кривошипи


б1	М1=М1,2	б2	М2	М2.3	б3	М3	М3,4	б4	М4	Мк
						0,000	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 Q_A, яка в точці В (див. рис 2.1) замінюється силами Z_A і Т_А, а також силою інерції Р_ивL обертаючої маси шатуна.

Радіальна складова навантаження на шийку, кН, Тангенціальна складова навантаження, кН, Повне навантаження на шатунну шийку, кН, Шатунний підшипник навантажений реакціями шатунної шийки,

;

Розрахунок представлено у табл. 4.1. Результати розрахунку представляють у обертаючій системі координат Z_ш-Т_ш у вигляді годографу навантажень на шатунну шийку, рис 4.1, і в системі координат R_zш-R_тш у вигляді годографу навантажень на шатунний підшипник, рис 4.2.

двигун навантаження вал міцність Таблиця 4.1

Розрахунок навантажень на шатунну шийку та підшипник


б	в	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 даною схемою розрахунку навантажень, противаги на валу відсутні.

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

;

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

Загальні навантаження на корінну шийку по осям R_x і R_y, кН, Навантаження на корінний підшипник у нерухомій системі координат Х-У, кН, Розрахунок представлено у табл.5.2. Результати розрахунку представлені у рухомій системі координат R_x-R_y у вигляді годографу навантажень на корінну шийку, рис. 5.2, і в нерухомій системі координат Х-У у вигляді годографу навантажень на корінний підшипник, рис. 5.3.

Таблиця 5.1

Розрахунок навантажень на корінну шийку та підшипник


б₁, град	T₁, кН	Z₁, кН	б₂, град	T₂, кН	Z₂, кН	Rx=X_ПН, кН	Ry=У_ПН, 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;

z_п — середня кількість противаг на одному кривошипі;

D_ц — діаметр циліндра;

Z₀ — кількість циліндрів у відсіці;

L_к — 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 УР_II 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.

8. РОЗРАХУНОК КОЛІНЧАТОГО ВАЛУ НА МІЦНІСТЬ

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

Значення границь втомленості для сталі 50:

;

8.1 Розрахунок корінної шийки в перерізі по змащувальному отвору.

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

Значення моментів занесені до таблиці 8.1.

Таблиця 8.1

Моменти, що діють на корінних шийках


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

Амплітуда дотичних напружень, МПа,

;

де: — момент опору корінної шийки при крученні, м³,

;

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

— відношення діаметру отвору у корінній шийці до діаметру корінної шийки.

Запас міцності шийки по дотичним напруженням

;

де: — відношення ефективного коефіцієнту концентрації напруг для валу з поперечним свердленням к_ф до масштабного коефіцієнту Е_ф;

л_д=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 М_и?, що діє у продольній площині, що проходить через вісь отвору, кНм:

Так як кут и = 90⁰, тоді ;

; ;

де: М_ит — згинаючий момент по осі сили Т_к, кНм,

;

Розрахунки ведуться по різності моментів, кНм,

Амплітуда нормальних напружень ?_а, МПа,

;

де: — момент опору шатунної шийки, м³,

;

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

Запас міцності для нормальних напружень n_?:

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

Розрахунок цих різниць занесено до таблиці 8.2.

Найбільша амплітуда дотичних напруг, МПа,

;

де:

Запас міцності:

Сумарний запас міцності:

Таблиця 8.2

Розрахунок скручуючих моментів, що діють на шатунні шийки


	2шш				3шш				4шш

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

8.3 Розрахунок щок у перерізах по галтелям шатунних шийок

Для визначення амплітуд нормальних напружень ?_а і дотичних ф_а у розрахунковій точці щоки використовують сили Z_max і T_max, Z_min і T_min.

При розрахунку передньої щоки:

При розрахунку задньої щоки:

де: W_ик — момент опору щоки, м³,

;

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

q₁ = 0,298;

q₂ = 0,289;

k_ф, k_? — коефіцієнти концентрації напружень,

k_ф = 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_?	n_ф	n	[n]
Корінна шийка № 12	;	4,027	4,027	2…5
Шатунна шийка № 2	4,049	2,53	2,14	1,7…3
Щока № 21	1,836	5,540	1,742	1,2…2

ВИСНОВКИ

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

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

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

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

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

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

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

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

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

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

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

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

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

Показати весь текст

Заповнити форму поточною роботою