Расчет двигателя внутреннего сгорания

 

 

Рисунок 9 – Графики тангенсальной  Т и радиальной К сил в зависимости от угла ПКВ

 

4.3 Проверка мощности  и расчет маховика

1 Индикаторный суммарный крутящий момент М_Σ двигателя определяется путем суммирования крутящих моментов от всех цилиндров. Величины и характер изменения крутящих моментов во всех цилиндрах по углу поворота коленчатого вала практически одинаковы и отличаются лишь угловыми интервалами, равным угловым интервалам между одноименными тактами в порядке работы цилиндров. В нашем случае, порядок работы цилиндров – 1-3-4-2

Суммарный крутящий момент можно определить табличным способом. В таблице 4 величины моментов берутся из приложения 2.

Таблица 10 – Определение  суммарного момента четырехцилиндрового  двигателя

альфа, град	Значение М  по цилиндрам, отн. первого				Мсумм
	1	2	3	4
0	0	0	0	-0,00125	-0,00125
10	-0,20938	-0,07438	-0,07375	1,00125	0,64375
20	-0,37813	-0,14938	-0,14813	1,361875	0,68625
30	-0,47438	-0,22438	-0,22125	1,188125	0,268125
40	-0,4825	-0,29625	-0,29	0,905	-0,16375
50	-0,40625	-0,3575	-0,34625	0,6975	-0,4125
60	-0,26563	-0,39875	-0,37813	0,59625	-0,44625
70	-0,0925	-0,40813	-0,37438	0,576875	-0,29813
80	0,08125	-0,3775	-0,32438	0,59875	-0,02188
90	0,22625	-0,305	-0,22438	0,626875	0,32375
100	0,326875	-0,19813	-0,07875	0,63625	0,68625
110	0,376875	-0,07938	0,095	0,61	1,0025
120	0,38	0,01875	0,268125	0,555	1,221875
130	0,3475	0,056875	0,408125	0,478125	1,290625
140	0,291875	-0,00188	0,484375	0,385625	1,16
150	0,2225	-0,16938	0,47625	0,288125	0,8175
160	0,14875	-0,38125	0,379375	0,19	0,336875
170	0,074375	-0,53375	0,210625	0,094375	-0,15438
180	0	-0,00125	0,000625	0	-0,00063

2. Средний суммарный  момент от всех цилиндров при шаге определения суммарного  момента Δα = 10 град пкв можно определить как среднеарифметическую величину по таблице 4.

3. Для учета механических  потерь определим средний эффективный  крутящий момент

М_е= М_Σсрη_м ,

 

Расчет маховика на допустимую неравномерность  вращения вала двигателя сводится к  определению момента инерции и массы маховика.

4. Необходимый момент  инерции движущихся масс двигателя,  обеспечивающий заданную степень неравномерности хода δ ,

где δ – коэффициент неравномерности вращения, примем δ =0,01 [1,стр 54];

L_изб – работа избыточного крутящего момента.

L_изб=F_авсμ_мμ_α , Дж,

F_авс – максимальная величина площади над средним значением суммарного крутящего момента в миллиметрах, эквивалентная работе L_изб

Рисунок 10

μ_м – масштаб крутящего момента, Н*м/мм;

μ_α – масштаб угла поворота коленчатого вала , рад/мм,

w – угловая скорость вращения коленчатого вала, 1/с,

5. Момент инерции маховика  составляет:

I_м=0,9I=0,9*0,253=0,23_,  

6. Масса маховика

=29,14, кг,   

здесь D_cр=(2…3)S – средний диаметр маховика

 

4.4 Определение  нагрузок на шатунную шейку

Для определения удельных давлений на поверхность шатунной шейки  строятся диаграммы сил, действующих  на эту шейку.

1. Равнодействующая сила  на шатунную шейку

R_шш=S+K_rш=К+Т+К_rш ,

где К_rш - сила инерции вращающихся масс шатуна:

К_rш = 0,75m_шrw² = , Н;

S – сила, действующая по оси шатуна.

Полярную диаграмму  сил, действующих на шатунную шейку, построим в координатах Т-К относительно неподвижного кривошипа по данным через каждые 30 град пкв.

2. Для определения  средней удельной нагрузки на  шатунную шейку полярную диаграмму  перестраивают в прямоугольные  координаты R_шш=f(α) путем измерения векторов равнодействующей силы R_шш на диаграмме Z-Т (рисунок 7) и откладывания их абсолютных значений по вертикальной оси в координатах R_шш – α для соответствующих углов α.

Далее путем планеметрирования  найдем среднюю величину силы R_шшср.

R_{шш ср}=17237 Н.

3. Среднее удельное давление на шатунную шейку:

, ,

где d_шш – диаметр шатунной шейки

, м;

l_шш – рабочая длина шатунной шейки

, м;

Максимальное удельное давление по силе R_{шш max} определяется аналогично.

, МПа.

По результатам расчетов строим графики.

 

Рисунок 11 – Диаграмма сил в  прямоугольных координатах

Рисунок 12 – Диаграмма сил в  полярных координатах