Ft
П.К.В
Fk
Fs
д). Строим диаграмму вращающего момента, снимаемого с коленчатого вала (рис.4.)
Тe = Ft × r ,
где r – радиус кривошипа, r = S/2.
Рис.4. Диаграмма вращающего момента одного цилиндра двигателя
Рис 5 Диаграмма восьми цилиндрового двигателя
Для построения диаграммы суммарного вращающего момента многоцилиндрового двигателя производим алгебраическое сложение величин Те одноцилиндрового двигателя с угловым сдвигом 720/i = 720/8 = 90 (i- число цилиндров).
Таким образом, диаграмму величин Те (рис.4.) необходимо разделить на 8 частей и алгебраически сложить их ординаты независимо от порядка работы цилиндров.
Рис. 6 Диаграммы суммарного вращающего момента
е). Строим диаграмму износа шатунной шейки
Результирующая сила Rшш, приложенная к шатунной шейке, определяется графическим сложением силы Fs , действующей по оси шатуна, с центробежной силой вращающихся масс кривошипа Fсш:
mшк=0,725mш=0,725*3,697=2,6803 кг ,
Fсш= – mшк × rw2 = – 2,6803*0,0595*2412 = –9262,6 Н = – 8,262 кН .
Rшш,кН
Те,Нм
23,20886502
0
18,69463662
-407,8047819
30
9,515735961
-158,9324809
60
11,35036281
350,2773543
90
17,81341194
495,5397166
120
20,35443957
291,7049536
150
20,72813416
180
20,36548798
-291,9662165
210
18,16570225
-512,1282532
240
12,61415021
-448,8296656
270
7,875677496
-177,3068394
300
8,885765867
-499,3626286
330
69,12382879
360
41,68145723
1714,25467
390
14,47118737
832,4270446
420
17,74005073
800,7077164
450
22,19906702
699,628986
480
23,71932279
371,1288565
510
540
-291,7049536
570
-495,5397166
600
-350,2773543
630
158,9324809
660
407,8047819
690
720
Графическое построение силы Rшш в зависимости от угла поворота кривошипа производится в виде полярной диаграммы с полюсом в точке Ош. Сначала строят полярную диаграмму силы FS откладывая в прямоугольных координатах с полюсом О ее составляющие Fτ, Fк для различных углов j поворота коленчатого вала. Полученные точки конца вектора Fτ, последовательно в порядке углов соединяют плавной кривой, которая является полярной диаграммой силы Fτ с полюсом в точке О. Чтобы получить полярную диаграмму нагрузки на шатунную шейку, достаточно переместить на полученной полярной диаграмме силы Fτ полюс О по вертикали на величину вектора Fсш в точку Ош. Проекция на вертикаль любого вектора полярной диаграммы дает значение нормальной силы, действующей на шатунную шейку и направленную по радиусу кривошипа. Полярная диаграмма, перестроенная в прямоугольные координаты Rшш и j, позволяет определить среднее значение Rшш.cp. Пользуясь полярной диаграммой, можно построить так называемую диаграмму износа шейки. Для построения диаграммы под углом 60° к направлению каждой силы Rшш в обе стороны проводят кольцевые полоски, высота которых пропорциональна соответствующей силе Rшш . Суммарная площадь этих полосок в итоге представляет собой диаграмму износа. Из диаграммы износа шейки видна зона наименьших давлений на нее. Следовательно, в этом месте должно находиться отверстие для подвода масла к подшипнику.
7. КОМПОНОВКА ДВИГАТЕЛЯ
7.1 Компоновка кривошипно-шатунного механизма (КШМ) двигателя
При компоновке V-образного двигателя проводятся под углом g/2 оси левого и правого цилиндров по отношению к вертикальной оси. В одном из цилиндров намечается положение осей шатунной шейки и поршневого пальца при нахождении поршня этого цилиндра в ВМТ, а положение оси поршневого пальца другого цилиндра определяется засечкой на ось этого цилиндра из точки В дугой радиуса, равный длине его шатуна lш. Угол развала g блока цилиндров определяется из соотношения: g=kj/2, где k-целое число (1,2); j-угол между кривошипами (j=720/i); i- число цилиндров в одном ряду блока.
7.1.1 Компоновка и расчет деталей поршневой группы
Компоновку начинаем с отработки головки поршня (Приложение 5). Учитывая конструкцию двигателя-прототипа и установившиеся тенденции в мировом двигателестроении выбираем количество поршневых колец (по прототипу 3), их размеры (hk, hm, t) и расположение, определяем размеры жарового пояса (с) и перемычек между поршневыми кольцами (hм.к.). Исходя, из этих данных намечаем высоту головки поршня (Нг). Задавшись затем толщиной днища (d) и формой его внутренней части, очерчиваем контур камеры сгорания. Выбрав основные размеры поршня наносим его контур на компоновочную схему и намечаем положение оси поршневого пальца, отложив по оси цилиндра от основания юбки расстояние Н1. Вокруг полученного центра вычерчиваем контур бобышки и, проведя силовые ребра к внутренней поверхности днища, окончательно вычерчиваем внутренний контур головки и юбки поршня. Изобразив на схеме поршневые кольца, каналы для отвода масла от маслосъемных колец оформляем внешний контур деталей поршневой группы.
После компоновки поршневой группы выполняем проверочные расчеты на прочность.
Расчет поршня. При работе двигателя в поршне возникают сложные напряжения от сил давления газов, инерционных и термических нагрузок. Вместе с тем определяющим параметром при расчете на прочность являем толщина днища (d) поршня. Приближенная проверка прочности днища поршня, как круглой пластинки, защемленной по краям и нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, может быть определена по формуле:
£ [ ] ,
Где рz –максимальное давление газов в цилиндре, МПа.
Рис 7.1 Компоновка поршневой группы
Допускаемое напряжение изгиба для поршней из алюминиевых сплавов АЛ10; АК 4 - [ ] =40…60 МПа без оребрения днища поршня, с оребрением – [ ] =50…150 МПа. Следовательно, на днище поршня применяем оребрение.
Юбку поршня проверяем по удельному давлению от максимальной боковой силы по формуле:
Где =0,5…1,0 МПа,
Ню - высота юбки поршня, Ню=Нп – Нг.= 139,2-52,896 = 86,304 мм
Относительные размеры деталей поршневой группы в таблице 11.
Таблица 11 Относительные размеры деталей поршневой группы
Наименование размера
Обозначение
Предел значений размеров
Значение, мм
Высота поршня
Нп
139,2
Высота жарового пояса
c
20,88
Толщина днища
d
17,4
Высота компрессионных колец
hk
2,9
Высота маслосъемных колец
hm
5,22
Ширина поршневых колец
t
4,64
Высота перемычки между канавками под поршневые кольца
hм.к
Высота головки поршня
Нг
52,896
Расстояние от нижней кромки юбки до оси поршневого пальца
Н1
55,68
Толщина стенки юбким
dю
3,48
Диаметр бобышек
db
58
Наружный диаметр поршневого пальца
dн.п
46,4
Внутренний диаметр поршневого пальца
dв.п
29
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6