Тепловой и динамический расчет двигателя

Находим скорость поршня  и ускорение  в зависимости от угла поворота кривошипа :

V_п = dS_n/dt = Rw( sina + l/2sin2a) ,  j_n = d²S_n/dt = Rw²(cosa + lcos2a),

Угловую скорость найдем по формуле : w = pn/30 = 3,14*5400/30 = 565,2 рад/с . 

ТАБЛИЦА 4.. Числовые данные определяющие соотношения:

1- ( sina + l/2sin2a) ; 2- (cosa + lcos2a)

 

Подставив эти значения в формулы скорости и ускорения и подсчитав результаты занесем их в таблицу 5. 

ТАБЛИЦА 5. Скорость поршня при различных углах поворота кривошипа.(м/с) 

 

ТАБЛИЦА 6. Ускорение поршня при различных углах поворота кривошипа . 

 
 
 
 
 

Рис.2 График зависимости скорости поршня от угла поворота кривошипа . 

Рис. 3 График зависимости ускорения  поршня от угла поворота кривошипа .

2. ПОСТРОЕНИЕ РАЗВЕРНУТОЙ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ

 

      Отрезок ОО₁ составит:  ОО₁= Rl/2 = 0,25*3,75/2 = 0,47 (см). Отрезок АС:

АС = m_j w² R(1+l) = 0,5 Р_z = 0,5*6,524 = 3,262 (МПа); Р_х = 3,262/0,05 = 65,24 мм.

Отсюда  можно выразить массу движущихся частей:

     

      Рассчитаем  отрезки BD и EF:

BD = - m_j w² R(1-l) = - 0,000218*319451*0,0375*(1-0,25) = -1,959 (МПа).

EF = -3 m_j w² Rl = -3*0,000218*319451*0,0375*0,25 = -1,959 (МПа ). Þ BD= EF 
 

Рис.4 Развернутая  индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя. 

Силы инерции рассчитаем по формуле: Р_j = - m_j w² R(cosa + lcos2a)  
 
 
 
 

ТАБЛИЦА 7. Силы инерции .

Расчет  радиальной, нормальной и тангенциальной сил для одного цилиндра:

Определение движущей силы , где Р₀ = 0,1 МПа , Р_дв =  Р_r +P_j - P₀ , где Р_r - сила давления газов на поршень, определяется по индикаторной диаграмме теплового расчета . Все значения движущей силы в зависимости от угла поворота приведены в таблице 8. Зная движущую силу определим радиальную , нормальную и тангенциальную силы:

 N= Р_дв*tgb;  Z = Р_дв * cos(a+b)/cosb   ; T = Р_дв * sin(a+b)/cosb 
 
 
 
 
 
 

ТАБЛИЦА 8. Составляющие силы  

 

 

По результатам  расчетов построим графики радиальной N (рис.5) , нормальной (рис.6) , и тангенциальной (рис.7)  сил в зависимости от угла поворота кривошипа.  

Рис.5 График радиальной силы N в зависимости от угла поворота кривошипа.  
 

Рис 6. График зависимости нормальной силы от угла поворота кривошипа. 
 

Рис.7.  График тангенциальной силы в зависимости  от угла поворота кривошипа 

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНЫХ НАБЕГАЮЩИХ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ СИЛ И СУММАРНОГО НАБЕГАЮЩЕГО КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

 

      Алгебраическая  сумма касательных сил, передаваемых от всех предыдущих по расположению цилиндров, начиная со стороны, противоположной фланцу отбора мощности, называется набегающей касательной силой на этой шейке. В таблице 10 собраны тангенциальные силы для каждого цилиндра в соответствии с работой двигателя и определена суммарная набегающая тангенциальная сила на каждом последующем цилиндре .

      Суммарный набегающий крутящий момент будет: å М_кр = å (å Т_i) F_п R , где F_п - площадь поршня: F_п = 0,005 м², ; R= 0,0375 м . - радиус кривошипа. Порядок работы поршней в шести цилиндровом рядном двигателе: 1-4-2-6-3-5 .

Формула перевода крутящего момента: М_кр =98100* F_п R 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 8. График среднего крутящего момента  в зависимости от угла поворота кривошипа. 

Определим средний крутящий момент: М_кр.ср = ( М_max + M_min)/2

М_кр.ср = (609,94+162,2)/2 = 386 н× м . 
 

5. ВЫВОД

      В результате проделанной работы были рассчитаны индикаторные параметры  рабочего цикла двигателя, по результатам расчетов была построена индикаторная диаграмма тепловых характеристик. 

      Расчеты динамических показателей дали размеры поршня, в частности его диаметр и ход, радиус кривошипа, были построены графики составляющих сил, а также график суммарных набегающих тангенциальных сил и суммарных набегающих крутящих моментов.

      Шестицилиндровые  рядные двигатели полностью сбалансированы и не требуют дополнительных мер балансировки. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

1. КОЛЧИН  А. И. ДЕМИДОВ В. П. РАСЧЕТ  АВТОМОБИЛЬНЫХ И ТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. М.: Высшая школа, 1980г.;

2. АРХАНГЕЛЬСКИЙ  В. М. и другие. АВТОМОБИЛЬНЫЕ  ДВИГАТЕЛИ. М.: Машиностроение, 1967г.;

3. ИЗОТОВ  А. Д. Лекции по дисциплине: “Рабочие процессы и экологическая  безопасность автомобильных двигателей”.  Заполярный, 1997г.