По расчетным данным, приведенным в табл. 4, строим внешнюю скоростную характеристику проектируемого двигателя.

Коэффициент приспособляемости:

, (88)

где Memax определен по скоростной характеристике.

4. Кинематика и динамика двигателя

4.1 Кинематический расчёт КШМ

4.1.1 Выбор отношения радиуса кривошипа к длине шатуна и длины шатуна

В целях уменьшения высоты двигателя без значительного увеличения инерционных и нормальных сил величина отношения радиуса кривошипа к длине шатуна предварительно была принята в тепловом расчете .

Определяем длину шатуна:

, мм , (89)

где R = 43 - радиус кривошипа, мм.

Lш = 43 / 0,269 = 160,0 мм.

4.1.2 Перемещение поршня

Построив кинематическую схему кривошипно-шатунного механизма, устанавливаем, что ранее принятые значения  и  обеспечивает движение шатуна без задевания за нижнюю кромку цилиндра. Следовательно, перерасчета величин  и делать не требуется.

Масштабы:

Ms = 1 мм в мм;

Мφ = 3ْ в мм через каждые 30ْ ;

При j = 0 Vп = ±Vмах, а на кривой Sх – это точки перегиба.

, мм , (90)

где j- угол поворота коленчатого вала, град.

Расчет  производим аналитически через каждые  угла поворота коленчатого вала. Значения для при различных  взяты из ([1] табл. 19 ) и занесены в расчетную табл. 5., вместе с вычисленным перемещением.

Определяем угловую скорость вращения коленчатого вала:

, рад/с ; (91)

w=p×3310/30=346 рад/с.

4.1.3 Скорость поршня

Мv = 0,5 м/с в мм.

При перемещении поршня скорость его движения является величиной переменной и при постоянном числе оборотов зависит только от изменения угла поворота кривошипа и отношения .

Скорость поршня найдем по формуле:

, м/с ; (92)

Значения для взяты из ( [1], табл. 20) и занесены в табл.5. вместе с вычисленной скоростью.

4.1.4 Ускорение поршня

, м/с2 . (93)

Значения для взяты из ( [1], табл. 21) и занесены в табл.5. вместе с вычисленным ускорением.

Таблица 5.- Вычисленые параметры кинематического расчета.

4.2. Динамический расчет двигателя

4.2.1 Силы давления газов

Индикаторную диаграмму полученную в тепловом расчете, развертываем по углу поворота кривошипа по методу Брикса.

Определяем поправку Брикса:

Δ=R×l/(2×MS),мм , (94)

где MS- масштаб хода поршня на индикаторной диаграмме, мм в мм.

Δ=46×0,269/2×1=5,78мм.

Определяем масштабы развернутой диаграммы: соответственно давлений и удельных сил, полных сил, угла поворота кривошипа:

Mр =0,05 МПа в мм ;

Mр=МР×Fп , Н в мм ;

Mр=0,05× 0,00785×106=392,5 Н в мм;

Мj=3° в мм;

Мj¢=4×p/OB , рад в мм ;

Мj¢=4×p/240=0,0523 рад в мм.

По развернутой диаграмме определяем значения избыточного давления над поршнем Dрг=pг - p0 и заносим в графу 2, табл.6. динамического расчёта, в таблице даны значения углов поворота коленчатого вала φ через каждые 300 , а так же при φ=3750.

По Δрг определяем значения Рг и заносим в графу 3, табл.6.

 (95)

4.2.2 Приведение масс частей КШМ

По табл. 22 [1] с учетом диаметра цилиндра, отношения S/D, рядного расположения цилиндров производим расчеты:

Определяем массу поршневой группы:

mп= m¢п×Fп , кг ; (96)

Для поршня из алюминиевого сплава принято m¢п=150 кг/м2

mп =150×0,00785=1,18 кг.

Определяем массу шатуна:

mш= m¢ш×Fп , кг ; (97)

Для стального кованного шатуна принимаем m¢ш=200 кг/м2

mш =200×0,00785= 1,57 кг.

Определяем массу неуравновешенных частей одного колена без противовесов:

mк = m¢к×Fп , кг ; (98)

Для литого чугунного вала принято m¢к=200 кг/м2.

mк =200×0,00785=1,57 кг.

Определяем массу шатуна, сосредоточенную на оси поршневого пальца:

mш.п=0,275×mш , кг ; (99)

mш.п =0,275×1,57 = 0,432 кг.

Определяем массу шатуна, сосредоточенную на оси кривошипа:

mш.к= 0,725×mш , кг ; (100)

mш.к =0,725×1,57 = 1,138 кг.

Определяем массы, совершающие возвратно-поступательное движение:

mj= mп+ mш.п , кг ; (101)

mj= 1,18+0,432=1,612 кг.

Определяем массы, совершающие вращательное движение:

mr= mк+ mш.к , кг ; (102)

mr =1,57+1,138= 2,708 кг.

4.2.3 Удельные и полные силы инерции

Из табл см из киниматики 8 переносим значение j в графу 4, табл 6 и определяем значения силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс (графа 5).

Pj = -j × mj / Fп ; Н. (103)

Определяем центробежную силу инерции вращающихся масс:

КR = -mr × R × w2, Н ; (104)

КR = -2,708 × 0,043 × 3462 = -13940 Н.

Определяем центробежную силу инерции вращающихся масс шатуна:

КR.ш = -mш.к × R × w2, Н ; (105)

КR.ш = -1,138 × 0,043 × 3462 = -5858 Н.

Определяем центробежную силу инерции вращающихся масс кривошипа:

КR.к = -mк × R × w2 , Н (106)

КR.к = -1,57 × 0,043 × 3462 = -8082 Н.

Таблица 6.- Результаты расчёта сил давления газов, а так же полных сил инерции

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8