Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма ДВС МАДИ - файл Курсовой_проект_Бородин.doc


Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма ДВС МАДИ
скачать (1174.3 kb.)

Доступные файлы (8):

Динамический расчет Бородин.dwg
Индикаторная диаграмма.dwg
Курсовой_проект_Бородин.doc625kb.11.11.2006 08:11скачать
Поперечный_разрез_Бородин.bak
Поперечный_разрез_Бородин.dwg
Продольный_разрез_Бородин.bak
Продольный_разрез_Бородин.dwg
Тепловой расчет ВАЗ-2106_Бородин.doc375kb.19.09.2006 21:58скачать

содержание

Курсовой_проект_Бородин.doc

  1   2   3   4
1. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО

МЕХАНИЗМА ДВИГАТЕЛЯ.
1.1. Индикаторная диаграмма.
Индикаторная диаграмма является исходной для построения развернутой по углу поворот коленчатого вала диаграммы сил давления газов.

Для её построения используем следующие масштабы:

а) по оси ординат (масштаб давлений):

mp = 0,04 МПа/мм.

б) по оси абсцисс (масштаб хода поршня):

ms = 1,0 мм хода/мм.

Рядом с индикаторной диаграммой строим диаграмму фаз газораспределения и наносим на индикаторную диаграмму точки а1, а2, b1, b2, соответствующие моментам открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. Также указываем угол опережения зажигания и в соответствии с принятыми фазами и углом опережения скругляем индикаторную диаграмму. Фазы газораспределения принимаем по прототипу.
^ 1.2. Диаграмма сил давления газов Рг, развернутая по углу поворота коленчатого вала.
Эта диаграмма представляет собой график избыточных давлений газов на поршень. Её строим в том же масштабе, что и индикаторную диаграмму.

Для построения развернутой диаграммы Рг на индикаторной диаграмме находим ординаты, соответствующие различным положениям коленчатого вала, от 00 до 7200, через каждые 300. В интервале от 3600 до 3900 ординаты определяются через 100.

Связь между углом поворота коленчатого вала и перемещением поршня определяем графически, с учетом поправки на конечную длину шатуна (поправки Брикса). Для этого под индикаторной диаграммой из точки О радиусом (S/2)ms проводим полуокружность. Затем от центра полуокружности в сторону НМТ откладываем отрезок ОО1, равный (r/2)ms. Значения принимаем по прототипу. Полуокружность из центра О1 делим лучами с интервалом 300. Из точек, полученных на полуокружности, проводим вертикальные линии до пересечения с линиями индикаторной диаграммы. Отрезки их от оси абсцисс до соответствующей линии индикаторной диаграммы отображают абсолютное давление газов в цилиндре для данного положения коленчатого вала.

Справа от индикаторной диаграммы строим координатную сетку сразу для всех сил, которые должны быть развернуты в координатах Р.

Масштаб по оси абсцисс m принимаем равным 2 .

Следовательно, ось абсцисс делим на 24 части по 15 мм и через эти точки проводим вертикальные линии.

Ось абсцисс проводим на уровне линии атмосферного давления (Р0) индикаторной диаграммы, так как развернутая диаграмма должна представлять собой избыточное давление газов (Рг). Избыточное давление газов, начиная с ВМТ такта впуска, переносим с индикаторной диаграммы на соответствующие вертикали.

Максимальная величина избыточного давления откладываем на дополнительной вертикали между 12 – 13 точками. Положение её определяем следующим образом: точку z/ индикаторной диаграммы проектируем на полуокружность, проекцию точки соединяем с центром О1, определяем угол z/, правее 12-й вертикали проводим отрезок, соответствующий z/, и проводим вертикаль 12/.

Полученные точки диаграммы Рг соединяем плавной сплошной линией.
^ 1.3. Диаграмма удельных сил инерции Рj возвратно-поступательно движущихся масс кривошипного механизма.
Сила инерции возвратно – поступательно движущихся деталей, отнесенная к площади поршня равна:

где в принятом масштабе:



где:

мм – радиус кривошипа,

- угловая скорость КВ.

Значения конструктивных масс mп, mш, а также отношение lшк/lш принимаем на основании статистических данных.



Параметры

Карбюраторные двигатели
Дизели






Автомобильные





Конструктивная масса поршневой группы:



(1,2…1,3)D



(1,3…1,4)D



(2,0…2,2)D



(1,7…1,9)D

Конструктивная масса шатуна:



(1,5…1,6)D



(1,9…2,2)D



(2,3…2,5)D



(1,8…2,1)D



Однорядные

0,26…0,28

0,26…0,28

0,26…0,30


0,22…0,23

V - образные

0,28…0,30

0,28…0,30

0,30…0,34


D – диаметр цилиндра в мм.

(109,9 + 80,4*0,275) = 159,5 ,

где

mп = 1,35*D = 1,35*84 = 113,4 - конструктивная масса поршневой группы;

mш = 2,0*D = 2,0*84 = 168 - конструктивная масса шатуна;

0,27.

1.4. Диаграмма суммарной силы Р действующей на поршень.
Ординаты этой силы получают сложением ординат силы РГ и Рj. Форма ее в конце такта сжатия зависит от соотношения между ординатами РГ и Рj. С увеличением силы Pj кривая P сильнее прогибается вниз и два раза пересекает ось абсцисс между 9 и 10 точками и вблизи ВМТ, причем последняя точка пересечения может располагаться как слева, так и справа от ВМТ. При малых значениях силы Pj и больших давлениях газов в конце такта сжатия суммарная сила может и не пересекать ось абсцисс на этом участке.

Обводим кривую Р сплошной линией, более жирной, чем кривая РГ.
1.5. Диаграмма сил N, K и Т.
Для анализа действия силы P на элементы КШМ её раскладывают на две составляющие: S и N. Сила S действует вдоль оси шатуна и вызывает повторно-переменное сжатие-растяжение его элементов, а сила N перпендикулярна оси цилиндра и прижимает поршень к его зеркалу. Действие силы S на сопряжение шатун-кривошип можно оценить, перенеся её вдоль оси шатуна в точку их шарнирного сочленения, где она раскладывается на нормальную силу K направленную вдоль оси кривошипа, и тангенциальную силу Т.

Силы К и Т передаются на коренные опоры двигателя. Для анализа их действия данные силы переносятся в центр коренной опоры, чему соответствуют силы К’,Tи T’’. Пара сил T и T на плече r создает крутящий момент Мкр, который далеепередаётся на маховик, где совершает полезную работу. Сумма сил К/ и Т// даёт силу S//, которая, в свою очередь, раскладывается на две составляющие: N/ и Р/. Очевидно, что N = -N/ и Р = /. Силы N и N/ на плече h создают опрокидывающий момент Мопр = Nh, который далее передается на опоры двигателя и их реакциями уравновешивается. Мопр и вызываемые им реакции опор изменяются во времени и могут быть причиной внешней неуравновешенности двигателя.

Основные соотношения для рассмотренных сил и моментов:



где - угол поворота кривошипа,

- угол отклонения шатуна.

Очевидно, что при вращении коленчатого вала величина и направление указанных сил будут меняться.

Определение величин и знаков сил Pj, P, N, K и Т может производиться графически или аналитически с использованием тригонометрических функций, приведённых в приложении 3 [2]. Результаты расчетов представляем в виде таблицы:



№№

точек



ПКВ


РГ

cos +

cos2


PJ


P


tg


N




K




T

0

0

0.4

1.256

-62.1

-61.7

0.000

0.0

1.000

-61.7

0.000

0.0

1

30

-0.3

0.994

-49.1

-49.4

0.129

-6.4

0.802

-39.6

0.612

-30.2

2

60

-0.3

0.372

-18.4

-18.7

0.227

-4.2

0.303

-5.7

0.980

-18.3

3

90

-0.3

-0.256

12.7

12.4

0.265

3.3

-0.265

-3.3

1.000

12.4

4

120

-0.3

-0.628

31.0

30.7

0.227

7.0

-0.697

-21.4

0.752

23.1

5

150

-0.3

-0.738

36.5

36.2

0.129

4.7

-0.931

-33.7

0.388

14.0

6

180

-0.3

-0.414

20.5

20.2

0.260

5.3

-0.430

-8.7

0.940

19.0

7

210

-0.1

-0.744

36.8

36.5

0.000

0.0

-1.000

-36.5

0.000

0.0

8

240

0.5

-0.744

36.8

36.5

0.088

3.2

-0.970

-35.4

0.259

9.5

9

270

1.8

-0.257

12.7

14.5

-0.265

-3.8

-0.265

-3.8

-1.000

-14.5

10

300

6.3

0.371

-18.3

-12.0

-0.227

2.7

0.303

-3.6

-0.980

11.8

11

330

20.0

0.993

-49.1

-29.1

-0.129

3.8

0.802

-23.3

-0.612

17.8

12

360

47.1

1.256

-62.1

-15.0

0.000

0.0

1.000

-15.0

0.000

0.0

12'

370

79.5

1.226

-60.6

18.9

0.045

0.9

0.977

18.5

0.218

4.1

Pz

375

132.4

1.188

-58.7

73.7

0.066

4.9

0.949

69.9

0.323

23.8

12"

380

117.9

1.137

-56.2

61.7

0.088

5.4

0.910

56.1

0.425

26.2

13

390

88.8

0.995

-49.2

39.6

0.129

5.1

0.802

31.8

0.612

24.2

14

420

36.2

0.374

-18.5

17.7

0.227

4.0

0.303

5.4

0.980

17.3

15

450

17.7

-0.255

12.6

30.3

0.265

8.0

-0.265

-8.0

1.000

30.3

16

480

11.9

-0.627

31.0

42.9

0.227

9.7

-0.697

-29.9

0.752

32.3

17

510

7.8

-0.738

36.5

44.3

0.129

5.7

-0.931

-41.2

0.388

17.2

18

540

4.4

-0.744

36.8

41.2

0.000

0.0

-1.000

-41.2

0.000

0.0

19

570

2.3

-0.738

36.5

38.8

-0.129

-5.0

-0.931

-36.1

-0.388

-15.1

20

600

1.0

-0.629

31.1

32.1

-0.227

-7.3

-0.697

-22.4

-0.752

-24.1

21

630

0.4

-0.258

12.8

13.2

-0.265

-3.5

-0.265

-3.5

-1.000

-13.2

22

660

0.4

0.369

-18.2

-17.8

-0.227

4.0

0.303

-5.4

-0.980

17.4

23

690

0.4

0.992

-49.0

-48.6

-0.129

6.3

0.802

-39.0

-0.612

29.7

24

720

0.4

1.256

-62.1

-61.7

0.000

0.0

1.000

-61.7

0.000

0.0


Если все результаты расчетов получены в мм, то для перевода в размерность давлений или сил их необходимо соответственно умножить на масштаб давлений или сил: mP = mp*Fп = 221,7 Н/мм.

По данным таблицы строим графики всех сил.

При построении графиков необходимо обращать внимание на следующее:

а) при < 0,25 кривая Pj вблизи НМТ (точки 6 и 18) будет выпуклой; при = 0,25 – прямой и при > 0,25 – вогнутой;

б) в точках, где P = 0, остальные силы также должны равняться нулю. Поэтому необходимо спроектировать эти точки на оси абсцисс сил N, K, и Т и кривые указанных сил проводить через эти точки;

в) сила К обращается в нуль и при положении кривошипа + = 90. Для правильного построения диаграммы силы ^ К необходимо провести вертикальные штриховые линии из точек пересечения с осью абсцисс диаграммы сил инерции Pj (так как при + = 90 Pj = 0);

г) кривые сил T и N пересекают ось абсцисс и изменяют знак во всех мертвых точках (точки 0, 6, 12, 18) и в точках, в которых сила P равна нулю. Следует также иметь ввиду, что характер протекания и знак сил Т и N одинаковы.
1.6. Полярная диаграмма сил Rшш действующей на шатунную шейку коленчатого вала.
Полярная диаграмма показывает величину и направление силы. Она представляет собой геометрическую сумму силы ^ S, действующей вдоль оси шатуна, и силу Кrш (центробежной силы, создаваемой массой mшк) направленной по радиусу кривошипа.

Полярную диаграмму строим следующим образом. Проводим по оси ординат. По горизонтали откладываем силы ^ Т: вправо – положительные, влево – отрицательные. По вертикали откладываем силы К: вниз – положительные, вверх – отрицательные. Найдя пересечение соответствующих точек, строим полярную диаграмму силы S, действующей по шатуну с полюсом В.

Для учета центробежной силы Кrш равной: Кrш = mшкr2106,

достаточно сместить полюс диаграммы из точки B в точку Пшш на расстояние:



Таким образом, ВПшш = 38.2 мм.

Расстояние от нового полюса Пшш до любой точки диаграммы равно геометрической сумме векторов Krш и S:
Rшш=Krш+S
Для большей наглядности в полюсе Пшш изображается шатунная шейка и часть щеки.

Для определения сил действующих на шатунный подшипник эта диаграмма разворачивается по углу поворота коленчатого вала.
^ 1.7. Диаграмма износа шатунной шейки.
Диаграмма износа строится с целью определения зоны, в которой следует располагать канал подвода масла к шатунному подшипнику.

Построение этой диаграммы основывается на предположении, что износ шейки пропорционален величине вектора Rшш и распространяется на дугу протяженностью 1200, расположенную симметрично относительно точки приложения этого вектора.

Сначала строится вспомогательная окружность, радиусом 0 = 80 мм, на которую наносятся кольцевые секторы, характеризующие износ шейки от каждого вектора Rшш за исключением промежуточного вектора Rшш=12-13 мм. Вправо и влево от точки приложения вектора Rшш откладываются секторы протяженностью по 600, которые зачерняются. Толщина сектора определяется умножением силы на масштаб.

Для получения фактической диаграммы износа проводится еще одна окружность произвольного радиуса, изображающая шатунную шейку, она, как и вспомогательная окружность разбивается на 12 частей, и по каждому из 12 лучей в произвольном масштабе откладывается суммарная ширина зачерненных на вспомогательной диаграмме секторов.

Масло подводится в зону наименьшего износа, на диаграмме необходимо показать осевой линией направление масло подводящего канала, под углом  к вертикали.
^ 1.8. Диаграмма суммарного индикаторного крутящего момента Мкр от всех цилиндров двигателя.
Величину суммарного крутящего момента от всех цилиндров получаем графическим сложением моментов от каждого цилиндра, одновременно действующих на коленчатый вал при данном значении угла .

Диаграмму суммарного момента строим слева от диаграммы сил К и Т.

Чередование вспышек равномерное через 180, поэтому протяженность оси абсцисс кривой равна 90 мм. На ней 7 вертикалей. На нулевую вертикаль надо нанести результирующую суммирования с учетом знака ординат 0+9+18+24 точек диаграммы Т = f(), на первую вертикаль- результирующую ординат 1+7+13+19 точек и т.д. Полученные на вертикалях точки надо соединить плавной кривой, которая в соответствующем масштабе и будет диаграммой для 4 – х цилиндрового двигателя.

Для получения максимальной силы в интервале 12-13 необходимо провести дополнительные ординаты по середине каждого интервала, нумеруя их цифрами 0’,1’,2’…. Суммирование надо производить по дополнительным ординатам.

После построения диаграмм (Мкр) необходимо проверить их правильность. Для этого определяется средняя величина крутящего момента (Mкр)ср по диаграмме и сравнивается с расчетной величиной крутящего момента. Разница между ними не должна превышать 5%.

Определение (Mкр)ср по диаграмме производится в следующем порядке:

определяется положительная результирующая площадь и делится на расстояние между крайними ординатами. Очевидно, что h равновеликого по площади прямоугольника будет в масштабе диаграммы ординатой среднего крутящего момента.
(Mкр)ср = hmМ;
(Mкр)ср = 16*9.31 = 148,96 Нм,
где mМ = mрrF = 0,04*0,042*0,0055 = 9.31 Нм/мм – масштаб момента.
Расчетное значение момента определяется через мощность двигателя:
Нм.
  1   2   3   4



Скачать файл (1174.3 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации