Разработка двигателя внутреннего сгорания

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Кафедра двигателей внутреннего сгорания

Курсовой проект

Разработка двигателя внутреннего сгорания

Санкт-Петербург

2012 г

1. Исходные данные

транспортный дизельный двигатель шатунный

Заданием курсового проекта является расчет транспортного дизельного двигателя мощностью Nе =250 Л.С.

В качестве прототипа используется двигатель КамАЗ.

На основании исходных данных определим основные параметры проектируемого двигателя:

Тип двигателя — с воспламенением от сжатия;

Вид охлаждения — жидкостное;

Камера сгорания — неразделённая;

Ne = 187 кВт — эффективная мощность двигателя;

n = 2200 об/мин — частота вращения вала;

m = 4 — число тактов двигателя;

z = 8 — число цилиндров двигателя.

Выберем = S/D = 1. 04,

где S — ход поршня, м;

D — диаметр поршня, м.

Условия окружающей среды:

ро = 0,1013 МПа — давление окружающей среды;

То = 290К — температура окружающей среды.

= 16 — степень сжатия;

= 1,9 — коэффициент избытка воздуха;

рк = 2,1 ро = 2,1 0,1013 = 0,2127МПа — давление наддува;

z = 0,76, b = 0,9 — коэффициенты полезного тепловыделения;

рг = 0,95 рк = 0,95 0,2127 = 0,2021МПа — давление остаточных газов;

Тг = 800К — температура остаточных газов;

Pz = 12 МПа — давление в цилиндре в конце процесса сгорания

Qн = 42 530 кДж/кг — низшая теплотворная способность дизельного топлива;

m = 1,8 — показатель политропы сжатия в компрессоре;

рк = 0,05 105 Па- потери давления в воздушном холодильнике;

Тохл = 30К — промежуточное охлаждение свежего заряда;

Т = 10К — подогрев заряда от стенок;

ркк = рк — рк = 0,2127 — 0,005 = 0,2077 МПа — давление наддувочного воздуха после холодильника;

ра = 0,9 рк = 0,9 0,2077 = 0,187 МПа — давление в начале сжатия;

= 1,4 — степень повышения давления в процессе сгорания;

мех = 0,86 — механический к.п.д. ;

1 = 1,02 — коэффициент дозарядки;

2 = 0,6 — коэффициент очистки объёма сжатия;

' = 1,1 — коэффициент, учитывающий неодинаковость теплоёмкостей смеси и остаточных газов;

= 0,95 — коэффициент полноты диаграммы.

2. Тепловой расчёт двигателя

2.1 Наполнение цилиндра

Двигатель с наддувом.

Температура воздуха перед впускными органами

где к = 1.8 — показатель политропы сжатия в компрессоре;

То = 293 К — температура окружающей среды;

рк = 0,2077 МПа — давление воздуха после компрессора;

рк = 0,05 105 Па- потери давления в воздушном холодильнике;

ро = 0. 1013 МПа — давление окружающей среды;

Тохл = 30К — промежуточное охлаждение свежего заряда.

Коэффициент наполнения цилиндра

где = 16 — степень сжатия;

1 = 1,02 — коэффициент дозарядки;

ра = 0,187 МПа — давление в начале сжатия;

рк = 0,2077 МПа — давление воздуха после компрессора;

' = 1,1 — коэффициент, учитывающий неодинаковость теплоёмкостей смеси и остаточных газов;

2 = 0,6 — коэффициент очистки объёма сжатия;

рг = 0,2021МПа — давление остаточных газов;

Тк = 377 К — температура воздуха перед впускными органами;

Т = 10К — подогрев заряда от стенок.

Коэффициент остаточных газов

где = 16 — степень сжатия; рк = 0,2077 МПа — давление воздуха после компрессора; 2 = 0,6 — коэффициент очистки объёма сжатия; рг = 0,2021МПа — давление остаточных газов; Тк = 377К — температура воздуха перед впускными органами; Тг = 800К — температура остаточных газов; v = 0,919 — коэффициент наполнения.

Температура рабочего тела в начале сжатия в двигателе

где Тк = 377К — температура воздуха перед впускными органами;

Т = 10К — подогрев заряда от стенок;

' = 1,1 — коэффициент, учитывающий неодинаковость теплоёмкостей смеси и остаточных газов;

Тг = 800К — температура остаточных газов;

г = 0,02 — коэффициент остаточных газов.

2.2 Расчет процесса сжатия в цилиндре

Показатель политропы сжатия n1 рассчитываем с помощью итераций.

В начале примем:

n1 = к1 = 1,4

гдеТа = 397К — температура рабочего тела в начале сжатия в двигателе;

= 16 — степень сжатия.

Давление в конце процесса сжатия

рс = ра n1 = 1,87 105 161. 365 = 8,239 МПа,

где ра = 0,187 МПа — давление в начале сжатия;

= 16 — степень сжатия;

n1 = 1,365 — показатель политропы сжатия.

Температура в конце процесса сжатия

гдеТа = 397К — температура рабочего тела в начале сжатия в двигателе;

= 16 — степень сжатия;

n1 = 1,365 — показатель политропы сжатия.

Средняя теплоёмкость при сжатии

СVс = 20. 16 + 1. 738 10-3 Тс = 20,16 + 1,738 10-3 1094 = 22,1 кДж/(кмоль К)

2.3 Расчёт процесса сгорания

Количество воздуха, теоретически необходимое для сгорания 1 кг топлива

где средний элементарный весовой состав 1 кг дизельного топлива:

С = 0,87 кг — углерод;

Н = 0,126 кг — водород;

О = 0,004 кг — кислород.

Количество свежего заряда

Мз = Мо = 1,9 0,495 = 0,942.

Количество продуктов сгорания

где средний элементарный весовой состав 1 кг дизельного топлива:

С = 0,87 кг — углерод;

Н = 0,126 кг — водород;

О = 0,004 кг — кислород;

= 1,9 — коэффициент избытка воздуха;

Мо = 0,945 — количество воздуха, теоретически необходимое для сгорания.

Теоретический коэффициент молекулярного изменения

гдеМг = 0,977 — количество продуктов сгорания;

Мз = 0,942 — количество свежего заряда.

Действительный коэффициент молекулярного изменения

гдео = 1,037 — теоретический коэффициент молекулярного изменения;

г = 0,02 — коэффициент остаточных газов.

Коэффициент молекулярного изменения в точке z

гдео = 1,037 — теоретический коэффициент молекулярного изменения;

г = 0,02 — коэффициент остаточных газов;

z = 0,76, b = 0,9 — коэффициенты полезного тепловыделения.

рс = 8,239 МПа — давление в конце процесса сжатия.

Температуру в точке z найдём с помощью итераций.

В начале примем Тz = 2000К.

Средняя теплоёмкость рабочего тела при высоких температурах

где = 1,9 — коэффициент избытка воздуха.

Максимальная температура сгорания

где = 1,9 — коэффициент избытка воздуха;

z = 0,76 — коэффициент полезного тепловыделения;

г = 0,02 — коэффициент остаточных газов;

z = 1,031 — коэффициент молекулярного изменения в точке z;

= 1,4 — степень повышения давления в процессе сгорания;

СVс = 22,1 кДж/(кмоль К) — средняя теплоёмкость при сжатии;

Мз = 0,942 — количество свежего заряда;

Qн = 42 530 кДж/кг — низшая теплотворная способность дизельного топлива;

Тс = 1094К — температура в конце процесса сжатия.

Примем Тz =Tz1 = 2051К.

Средняя теплоёмкость рабочего тела при высоких температурах

Максимальная температура сгорания

Примем Тz =Tz2 = 2045К.

Средняя теплоёмкость рабочего тела при высоких температурах

Максимальная температура сгорания

2.4 Расчет процесса расширения

Степень предварительного расширения

гдеz = 1,031 — коэффициент молекулярного изменения в точке z;

= 1,4 — степень повышения давления в процессе сгорания;

Тz = 2045К — максимальная температура сгорания;

Тс = 1094К — температура в конце процесса сжатия.

Степень последующего расширения

где = 16 — степень сжатия;

= 1,38 — степень предварительного расширения.

Показатель политропы расширения n2 и температуру в конце процесса расширения Тb рассчитываем с помощью итераций.

В начале примем:

Тb = 1000К.

Показатель политропы расширения n2 = n21

гдеТz = 2045К — максимальная температура сгорания;

z = 1,031 — коэффициент молекулярного изменения в точке z;

Qн = 42 530 кДж/кг — низшая теплотворная способность дизельного топлива;

Мз = 0,942 — количество свежего заряда;

г = 0,02 — коэффициент остаточных газов;

z = 0,76, b = 0,9 — коэффициенты полезного тепловыделения;

= 1,036 — действительный коэффициент молекулярного изменения.

Температура в конце процесса расширения

гдеТz = 2045К — максимальная температура сгорания;

= 11,63 — степень последующего расширения;

n21 = 1,266 — показатель политропы расширения.

Показатель политропы расширения n2 = n22

Температура в конце процесса расширения

Показатель политропы расширения n2 = n23

Температура в конце процесса расширения

Примем температуру в конце процесса расширения Тb = Тb3 = 1078К, показатель политропы расширения n2 = n23 = 1,261.

Давление в конце процесса расширения

где = 11,63 — степень последующего расширения;

n2 = 1,261 — показатель политропы расширения;

рz = 11,53 МПа — максимальное давление цикла.

Проверка температуры остаточных газов

гдеТb = 1078К — температура в конце процесса расширения;

рb = 5,229 105 Па — давление в конце процесса расширения;

рг = 0,2021МПа — давление остаточных газов.

Отличие принятой температуры остаточных газов от полученной

2.5 Индикаторные показатели

Среднее индикаторное давление теоретического цикла

Где рс = 8,239 МПа — давление газа в конце сжатия; = 16 — степень сжатия; n1 = 1,365 — показатель политропы сжатия; n21 = 1,261 — показатель политропы расширения; = 11,63 — степень последующего расширения; = 1,38 — степень предварительного расширения; = 1,4 — степень повышения давления в процессе сгорания.

Среднее индикаторное давление действительного цикла

рi = рi' = 1,25 106 0,95 = 1,187 106 Па,

гдерi' = 1,25 МПа — среднее индикаторное давление теоретического цикла; = 0,95 — коэффициент полноты диаграммы.

Индикаторный к.п.д.

гдерi = 1,187 МПа — среднее индикаторное давление действительного цикла; Qн = 42 530 кДж/кг — низшая теплотворная способность дизельного топлива; Мз = 0,942 — количество свежего заряда; Тк = 377К — температура воздуха перед впускными органами; рк = 0,2077 МПа — давление воздуха после компрессора; v = 0,919 — коэффициент наполнения.

Удельный индикаторный расход топлива

гдеQн = 42 530 кДж/кг — низшая теплотворная способность дизельного топлива; i = 0. 44 — индикаторный к.п.д.

2.6 Эффективные показатели

Среднее эффективное давление цикла

ре = рi мех = 1,187 106 0,86 = 1,02 106 Па,

гдерi = 1,187 МПа — среднее индикаторное давление действительного цикла; мех = 0,86 — механический к.п.д.

Эффективный к.п.д.

е = i мех = 0,44 0,86 = 0,38,

гдеi = 0. 44 — индикаторный к.п.д.; мех = 0,86 — механический к.п.д.

Удельный эффективный расход топлива

гдеQн = 42 530 кДж/кг — низшая теплотворная способность дизельного топлива; е = 0. 38 — эффективный к.п.д.

2.7 Размеры цилиндра

Рабочий объём одного цилиндра

==0. 0014 м3

гдеNe = 187 кВт — эффективная мощность двигателя;

n = 2200 об/мин — частота вращения вала;

z = 8 — число цилиндров двигателя;

ре = 1,02 МПа — эффективное давление цикла;

m = 4 — коэффициент тактности.

Диаметр цилиндра

гдеVs = 0,138 м3 — объём одного цилиндра;

= S/D = 1. 04 — отношение хода поршня к диаметру.

Ход поршня

S = D = 0,12 1,04 = 0,124 м,

гдеD = 0,12м — диаметр поршня;

= S/D = 1. 04 — отношение хода поршня к диаметру.

Примем окончательно

D = 0,12м — диаметр поршня;

3. Индикаторная диаграмма и диаграмма Брикса

Построение индикаторной диаграммы основывается на данных теплового расчета. Диаграмма строится в осях P (S), где P — сила давления газов, S — ход поршня. P определяется по двум кривым, которые можно описать уравнениями:

где n1 и n2 — показатели политропы, x — степень сжатия, находимая в зависимости от угла поворота коленчатого вала определяется как:

где Sa — полный ход поршня: Sa=Sc+Ss, здесь Ss — рабочий ход поршня (см. расчет размеров цилиндра), Sc — высота камеры сгорания:

Sa = Sc+Ss = 0,125 + 0. 008 = 0,133 м.

Sz = с·Sc = 1,38· 0,008 = 0,011 м

Sx мы определяем в зависимости от угла поворота коленчатого вала:

где R=Ss/2; =R/L, где L — длина шатуна, находимая с помощью, которую мы задаём из диапазона =1/3,2…¼, 2, примем л=1/3,8.

Таким образом, строим индикаторную диаграмму, лежащую в пределах от Sc до Sa, ниже строим бицентровую диаграмму Брикса, которая устанавливает зависимость положений поршня по его ходу от величины угла поворота кривошипа с учётом конечной длины шатуна (поправка

).

По индикаторной диаграмме и диаграмме Брикса можно определить давление в цилиндре при любом угле поворота коленчатого вала. б

Таблица 1. Расчет индикаторной диаграммы двигателя

S

Точка

Точка

0,011

1

12

31,263

5,846

1'

24,050

12,203

0,018

2

7,217

14,847

2,776

2'

12,088

6,321

0,030

3

4,372

7,492

1,401

3'

6,426

3,360

0,045

4

2,928

4,335

0,811

4'

3,876

2,027

0,062

5

2,145

2,834

0,530

5'

2,618

1,369

0,079

6

1,689

2,046

0,383

6'

1,937

1,013

0,094

7

1,410

1,598

0,299

7'

1,542

0,806

0,108

8

1,232

1,330

0,249

8'

1,302

0,681

0,119

9

1,119

1,167

0,218

9'

1,153

0,603

0,127

10

1,050

1,069

0,200

10'

1,063

0,556

0,131

11

1,012

1,016

0,190

11'

1,015

0,531

0,133

12

1,000

1

0,187

12'

1

0,523

После графического построения действительной индикаторной диаграммы определяем её площадь в мм2 чертежа и затем делим эту площадь на ход поршня S тоже в мм чертежа.

где F — площадь диаграммы (F = 1520,375 мм2;) S — ход поршня (S = 126 мм), K — масштаб (K = 10 мм/МПа).

Как видно, это значение не превышает погрешности более 5%, т.к. pi = 1,187 МПа.

Рисунок 1. Индикаторная диаграмма двигателя и диаграмма Брикса

4. Развернутая диаграмма суммарных сил давления газов и сил инерции КШМ

На элементы конструкции двигателя действуют силы инерции кривошипно-шатунного механизма и силы давления газов.

Рисунок 2. Схема КШМ: Рисунок 3. Схема приведения масс шатуна

r — радиус кривошипа;

l — длина шатуна;

S — путь поршня;

б-угол поворота коленвала;

щ- угловая частота вращения коленчатого вала;

Pj — сила инерции поступательно движущихся масс КШМ;

pr — сила давления газов;

Kr — центробежная сила вращающихся масс КШМ.

Определим массу шатуна и поршня проектируемого двигателя формулами:

где mш'=25−35 г/см2-конструктивная масса шатуна, отнесённая к единице поверхности; m`п=20−30 г/см2— конструктивная масса поршня отнесённая к единице поверхности:

,

,

,

где Fп — площадь поршня.

Разноска масс шатуна производится по выражениям:

Удельная сила давления газов и удельная сила инерции поступательно движущихся масс, действующие на расчётном режиме двигателя вдоль оси цилиндра, рассматриваются совместно, поэтому для каждого значения угла поворота кривошипа определяется суммарная удельная осевая сила p, равная алгебраической сумме составляющих сил:

p=(pг-0,1)+pj

где pг — удельная сила давления газов, находится из индикаторной диаграммы (pг-0,1) означает, что мы из удельной силы давления газов вычитаем одну атмосферу, действующую с противоположной стороны поршня. pj — удельная сила инерции газов. Сила инерции поступательно движущихся масс КШМ определяется как:

Результаты вычислений сведены в таблицу 2.

Принцип построения диаграммы Толле.

Отрезки AC и BD:

щ = рn/30 = 3,14·2200/30 = 230,4 рад/с,

Перпендикуляр OE к прямой АВ определяется выражением:

Полученные отрезки СЕ и ED делятся на равное число частей и соответствующие точки этих делений попарно соединяются прямыми, огибающая которых и представляет собой искомую кривую удельных сил в функции хода поршня S.

Рисунок 4. Диаграмма Толле

Эта диаграмма затем развертывается по углу альфа коленчатого вала, посредством диаграммы Брикса.

Таблица 2. Расчет развернутой диаграммы суммарных сил давления газов и сил инерции КШМ

S, м

б, град

Pj. Н

pj', МПа

pг, МПа

p, МПа

0,008

0

-16 098,003

-1,424

8,673

7,149

0,011

15

-15 214,436

-1,346

12,117

10,671

0,018

30

-12 713,721

-1,125

6,321

5,096

0,030

45

-9011,547

-0,797

3,360

2,463

0,045

60

-4695,251

-0,415

2,027

1,512

0,062

75

-394,022

-0,035

1,369

1,234

0,079

90

3353,751

0,297

1,013

1,210

0,094

105

6202,888

0,549

0,806

1,255

0,108

120

8049,001

0,712

0,681

1,293

0,119

135

9011,547

0,797

0,603

1,300

0,127

150

9359,971

0,828

0,556

1,284

0,131

165

9405,569

0,832

0,531

1,263

0,133

180

9390,502

0,831

0,523

1,254

0,131

195

9405,569

0,832

0,193

0,925

0,127

210

9359,971

0,828

0,193

0,921

0,119

225

9011,547

0,797

0,193

0,890

0,108

240

8049,001

0,712

0,193

0,805

0,094

255

6202,888

0,549

0,193

0,642

0,079

270

3353,751

0,297

0,193

0,390

0,062

285

-394,022

-0,035

0,193

0,058

0,045

300

-4695,251

-0,415

0,193

-0,322

0,030

315

-9011,547

-0,797

0,193

-0,704

0,018

330

-12 713,721

-1,125

0,193

-1,032

0,011

345

-15 214,436

-1,346

0,193

-1,253

0,008

360

-16 098,003

-1,424

0,193

-1,331

0,011

375

-15 214,436

-1,346

0,187

-1,259

0,018

390

-12 713,721

-1,125

0,187

-1,038

0,030

405

-9011,547

-0,797

0,187

-0,710

0,045

420

-4695,251

-0,415

0,187

-0,328

0,062

435

-394,022

-0,035

0,187

0,052

0,079

450

3353,751

0,297

0,187

0,384

0,094

465

6202,888

0,549

0,187

0,636

0,108

480

8049,001

0,712

0,187

0,799

0,119

495

9011,547

0,797

0,187

0,884

0,127

510

9359,971

0,828

0,187

0,915

0,131

525

9405,569

0,832

0,187

0,919

0,133

540

9390,502

0,831

0,187

0,918

0,131

555

9405,569

0,832

0,190

0,922

0,127

570

9359,971

0,828

0,200

0,928

0,119

585

9011,547

0,797

0,218

0,915

0,108

600

8049,001

0,712

0,249

0,861

0,094

615

6202,888

0,549

0,299

0,748

0,079

630

3353,751

0,297

0,383

0,579

0,062

645

-394,022

-0,035

0,530

0,395

0,045

660

-4695,251

-0,415

0,811

0,295

0,030

675

-9011,547

-0,797

1,401

0,504

0,018

690

-12 713,721

-1,125

2,776

1,552

0,011

705

-15 214,436

-1,346

5,846

4,400

Рисунок 5. Развернутая диаграмма суммарных сил давления газов и сил инерции КШМ

5. Силы и моменты, действующие на шатунные и коренные шейки коленчатого вала двигателя

В КШМ действуют силы нормальные, касательные и радиальные.

N-нормальная сила в абсолютном представлении:

Т-касательная сила в абсолютном представлении:

К-радиальная сила в абсолютном представлении:

Крутящий момент от действия одного цилиндра двигателя в абсолютном представлении, определяется выражением:

Значение давления p в этих формулах берется из суммарной диаграммы сил и давлений.

Рисунок 6. Схема сил, действующих на КШМ.

Порядок работы цилиндров двигателя: левый блок 1 4 2 3

правый блок 1 2 3 4

Суммарный момент на шатунных шейках определяется суммированием крутящего момента на предыдущей коренной шейке и половины крутящего момента на этой шатунной шейке.

Результаты вычислений сведены в таблицу 3 сил и моментов, действующих на КШМ двигателя.

Таблица 3. Таблица сил и моментов, действующих нп КШМ двигателя

б

P, МПа

tgв

sin (б+в)/cosв

cos (б+в)/cosв

N, Н

Т1'

K1'

T1«

K1«

Т1', МПа

К1', МПа

Т1, Н

Левый

блок

Правый

блок

0

7,149

0

0

1

0,00

0,000

7,149

-0,579

-0,158

-0,579

6,991

-6551,09

15

10,671

0,068

0,325

0,948

8206,56

3,468

10,116

-0,409

0,002

3,060

10,118

34 601,17

30

5,096

0,133

0,615

0,8

7665,63

3,134

4,077

-0,290

0,088

2,844

4,165

32 164,57

45

2,463

0,189

0,841

0,573

5264,75

2,071

1,411

-0,424

0,289

1,648

1,700

18 635,17

60

1,512

0,234

0,983

0,297

4000,15

1,486

0,449

-0,954

1,241

0,532

1,690

6011,78

75

1,234

0,263

1,034

0,005

3670,95

1,276

0,006

-1,430

4,171

-0,154

4,178

-1740,70

90

1,210

0,273

1

-0,273

3734,85

1,210

-0,330

0,000

7,149

1,210

6,819

13 680,76

105

1,255

0,263

0,898

-0,513

3732,69

1,127

-0,644

3,468

10,116

4,595

9,472

51 967,61

120

1,293

0,234

0,749

-0,703

3420,76

0,968

-0,909

3,134

4,077

4,102

3,168

46 395,69

135

1,300

0,189

0,573

-0,841

2778,87

0,745

-1,093

2,071

1,411

2,816

0,318

31 851,57

150

1,284

0,133

0,385

-0,933

1931,35

0,494

-1,198

1,486

0,449

1,980

-0,749

22 394,82

165

1,263

0,068

0,193

-0,984

971,21

0,244

-1,243

1,276

0,006

1,520

-1,237

17 189,09

180

1,254

0

0

-1

0,00

0,000

-1,254

1,210

-0,330

1,210

-1,584

13 680,76

195

0,925

-0,068

-0,193

-0,984

-711,40

-0,179

-0,910

1,127

-0,644

0,948

-1,554

10 725,95

210

0,921

-0,133

-0,385

-0,933

-1385,36

-0,355

-0,859

0,968

-0,909

0,614

-1,768

6939,10

225

0,890

-0,189

-0,573

-0,841

-1902,78

-0,510

-0,749

0,745

-1,093

0,235

-1,842

2656,08

240

0,805

-0,234

-0,749

-0,703

-2130,48

-0,603

-0,566

0,494

-1,198

-0,109

-1,764

-1228,60

255

0,642

-0,263

-0,898

-0,513

-1908,76

-0,576

-0,329

0,244

-1,243

-0,333

-1,572

-3760,82

270

0,390

-0,273

-1

-0,273

-1203,15

-0,390

-0,106

0,000

-1,254

-0,390

-1,360

-4407,13

285

0,058

-0,263

-1,034

0,005

-172,94

-0,060

0,000

-0,179

-0,910

-0,239

-0,910

-2699,06

300

-0,322

-0,234

-0,983

0,297

853,10

0,317

-0,096

-0,355

-0,859

-0,038

-0,955

-426,50

315

-0,704

-0,189

-0,841

0,573

1505,21

0,592

-0,404

-0,510

-0,749

0,082

-1,152

929,04

330

-1,032

-0,133

-0,615

0,8

1551,85

0,635

-0,825

-0,603

-0,566

0,032

-1,391

356,47

345

-1,253

-0,068

-0,325

0,948

963,56

0,407

-1,188

-0,576

-0,329

-0,169

-1,517

-1912,12

360

-1,331

0

0

1

0,00

0,000

-1,331

-0,390

-0,106

-0,390

-1,437

-4407,13

375

-1,259

0,068

0,325

0,948

-968,17

-0,409

-1,193

-0,060

0,000

-0,469

-1,193

-5307,20

390

-1,038

0,133

0,615

0,8

-1560,87

-0,638

-0,830

0,317

-0,096

-0,321

-0,926

-3633,82

405

-0,710

0,189

0,841

0,573

-1518,04

-0,597

-0,407

0,592

-0,404

-0,005

-0,810

-57,07

420

-0,328

0,234

0,983

0,297

-868,98

-0,323

-0,098

0,635

-0,825

0,312

-0,923

3525,39

435

0,052

0,263

1,034

0,005

155,09

0,054

0,000

0,407

-1,188

0,461

-1,188

5214,98

450

0,384

0,273

1

-0,273

1184,62

0,384

-0,105

0,000

-1,331

0,384

-1,436

4339,27

465

0,636

0,263

0,898

-0,513

1890,91

0,571

-0,326

-0,409

-1,193

0,162

-1,520

1829,13

480

0,799

0,234

0,749

-0,703

2114,60

0,598

-0,562

-0,638

-0,830

-0,040

-1,392

-449,03

495

0,884

0,189

0,573

-0,841

1889,96

0,507

-0,744

-0,597

-0,407

-0,091

-1,151

-1024,99

510

0,915

0,133

0,385

-0,933

1376,33

0,352

-0,854

-0,323

-0,098

0,030

-0,951

333,67

525

0,919

0,068

0,193

-0,984

706,79

0,177

-0,904

0,054

0,000

0,231

-0,904

2615,80

540

0,918

0

0

-1

0,00

0,000

-0,918

0,384

-0,105

0,384

-1,022

4339,27

555

0,922

-0,068

-0,193

-0,984

-709,15

-0,178

-0,907

0,571

-0,326

0,393

-1,234

4443,67

570

0,928

-0,133

-0,385

-0,933

-1395,65

-0,357

-0,866

0,598

-0,562

0,241

-1,427

2728,49

585

0,915

-0,189

-0,573

-0,841

-1956,53

-0,524

-0,770

0,507

-0,744

-0,018

-1,513

-201,83

600

0,861

-0,234

-0,749

-0,703

-2277,96

-0,645

-0,605

0,352

-0,854

-0,292

-1,459

-3307,31

615

0,748

-0,263

-0,898

-0,513

-2223,45

-0,671

-0,383

0,177

-0,904

-0,494

-1,288

-5585,81

630

0,579

-0,273

-1

-0,273

-1788,45

-0,579

-0,158

0,000

-0,918

-0,579

-1,076

-6551,09

645

0,395

-0,263

-1,034

0,005

-1175,45

-0,409

0,002

-0,178

-0,907

-0,587

-0,905

-6634,10

660

0,295

-0,234

-0,983

0,297

-781,22

-0,290

0,088

-0,357

-0,866

-0,647

-0,778

-7321,82

675

0,504

-0,189

-0,841

0,573

-1076,82

-0,424

0,289

-0,524

-0,770

-0,948

-0,481

-10 723,26

690

1,552

-0,133

-0,615

0,8

-2333,94

-0,954

1,241

-0,645

-0,605

-1,599

0,636

-18 083,71

705

4,400

-0,068

-0,325

0,948

-3383,95

-1,430

4,171

-0,671

-0,383

-2,101

3,788

-23 765,12

б

К1, Н

0,5 МШ1

МШ1

МI Ш

МI К

0,5 МШ2

МШ2

МII Ш

МII К

0,5 МШ3

МШ3

МIII Ш

1

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

0

79 064,04

-204,72

-409,44

-204,72

-409,44

135,60

271,20

-273,84

-138,24

-137,72

-275,45

-275,96

15

114 431,45

1081,29

2162,57

1081,29

2162,57

57,16

114,32

2219,73

2276,89

-84,35

-168,69

2192,55

30

47 100,61

1005,14

2010,29

1005,14

2010,29

-14,03

-28,06

1996,25

1982,22

-13,33

-26,66

1968,89

45

19 226,02

582,35

1164,70

582,35

1164,70

-32,03

-64,06

1132,67

1100,64

29,03

58,06

1129,67

60

19 115,86

187,87

375,74

187,87

375,74

10,43

20,85

386,16

396,59

11,14

22,28

407,73

75

47 245,97

-54,40

-108,79

-54,40

-108,79

81,74

163,49

-27,05

54,69

-59,75

-119,51

-5,06

90

77 117,64

427,52

855,05

427,52

855,05

135,60

271,20

990,65

1126,25

-137,72

-275,45

988,53

105

107 128,23

1623,99

3247,98

1623,99

3247,98

138,86

277,73

3386,84

3525,70

-165,85

-331,70

3359,85

120

35 832,18

1449,87

2899,73

1449,87

2899,73

85,27

170,53

2985,00

3070,26

-113,56

-227,11

2956,70

135

3596,14

995,36

1990,72

995,36

1990,72

-6,31

-12,61

1984,42

1978,11

-1,78

-3,57

1976,33

150

-8471,40

699,84

1399,68

699,84

1399,68

-103,35

-206,71

1296,32

1192,97

110,17

220,34

1303,14

165

-13 984,22

537,16

1074,32

537,16

1074,32

-174,56

-349,11

899,76

725,21

162,97

325,94

888,17

180

-17 912,58

427,52

855,05

427,52

855,05

-204,72

-409,44

650,33

445,60

135,60

271,20

581,21

195

-17 575,32

335,19

670,37

335,19

670,37

-207,32

-414,63

463,06

255,74

57,16

114,32

312,90

210

-19 995,21

216,85

433,69

216,85

433,69

-228,81

-457,61

204,89

-23,92

-14,03

-28,06

-37,95

225

-20 832,11

83,00

166,01

83,00

166,01

-335,10

-670,20

-169,10

-504,20

-32,03

-64,06

-536,23

240

-19 949,07

-38,39

-76,79

-38,39

-76,79

-565,12

-1130,23

-641,90

-1207,02

10,43

20,85

-1196,59

255

-17 777,17

-117,53

-235,05

-117,53

-235,05

-742,66

-1485,32

-977,71

-1720,37

81,74

163,49

-1638,63

270

-15 380,88

-137,72

-275,45

-137,72

-275,45

-204,72

-409,44

-480,17

-684,89

135,60

271,20

-549,29

285

-10 291,16

-84,35

-168,69

-84,35

-168,69

1081,29

2162,57

912,60

1993,88

138,86

277,73

2132,75

300

-10 801,11

-13,33

-26,66

-13,33

-26,66

1005,14

2010,29

978,49

1983,63

85,27

170,53

2068,89

315

-13 030,29

29,03

58,06

29,03

58,06

582,35

1164,70

640,41

1222,76

-6,31

-12,61

1216,46

330

-15 734,96

11,14

22,28

11,14

22,28

187,87

375,74

210,15

398,02

-103,35

-206,71

294,66

345

-17 156,26

-59,75

-119,51

-59,75

-119,51

-54,40

-108,79

-173,90

-228,30

-174,56

-349,11

-402,86

360

-16 257,06

-137,72

-275,45

-137,72

-275,45

427,52

855,05

152,08

579,60

-204,72

-409,44

374,88

375

-13 494,13

-165,85

-331,70

-165,85

-331,70

1623,99

3247,98

1292,29

2916,28

-207,32

-414,63

2708,96

390

-10 471,48

-113,56

-227,11

-113,56

-227,11

1449,87

2899,73

1222,75

2672,62

-228,81

-457,61

2443,81

405

-9165,71

-1,78

-3,57

-1,78

-3,57

995,36

1990,72

991,79

1987,16

-335,10

-670,20

1652,05

420

-10 437,35

110,17

220,34

110,17

220,34

699,84

1399,68

920,17

1620,01

-565,12

-1130,23

1054,90

435

-13 430,14

162,97

325,94

162,97

325,94

537,16

1074,32

863,10

1400,25

-742,66

-1485,32

657,59

450

-16 238,54

135,60

271,20

135,60

271,20

427,52

855,05

698,73

1126,25

-204,72

-409,44

921,53

465

-17 185,77

57,16

114,32

57,16

114,32

335,19

670,37

449,51

784,69

1081,29

2162,57

1865,98

480

-15 741,55

-14,03

-28,06

-14,03

-28,06

216,85

433,69

188,78

405,63

1005,14

2010,29

1410,77

495

-13 012,10

-32,03

-64,06

-32,03

-64,06

83,00

166,01

18,94

101,94

582,35

1164,70

684,29

510

-10 757,95

10,43

20,85

10,43

20,85

-38,39

-76,79

-17,54

-55,93

187,87

375,74

131,94

525

-10 224,73

81,74

163,49

81,74

163,49

-117,53

-235,05

45,96

-71,56

-54,40

-108,79

-125,96

540

-11 563,53

135,60

271,20

135,60

271,20

-137,72

-275,45

133,48

-4,24

427,52

855,05

423,28

555

-13 950,23

138,86

277,73

138,86

277,73

-84,35

-168,69

193,38

109,04

1623,99

3247,98

1733,03

570

-16 143,39

85,27

170,53

85,27

170,53

-13,33

-26,66

157,20

143,87

1449,87

2899,73

1593,74

585

-17 115,84

-6,31

-12,61

-6,31

-12,61

29,03

58,06

16,42

45,45

995,36

1990,72

1040,81

600

-16 498,65

-103,35

-206,71

-103,35

-206,71

11,14

22,28

-195,57

-184,43

699,84

1399,68

515,41

615

-14 564,67

-174,56

-349,11

-174,56

-349,11

-59,75

-119,51

-408,87

-468,62

537,16

1074,32

68,54

630

-12 167,35

-204,72

-409,44

-204,72

-409,44

-137,72

-275,45

-547,17

-684,89

427,52

855,05

-257,36

645

-10 239,53

-207,32

-414,63

-207,32

-414,63

-165,85

-331,70

-580,48

-746,33

335,19

670,37

-411,15

660

-8799,00

-228,81

-457,61

-228,81

-457,61

-113,56

-227,11

-571,17

-684,73

216,85

433,69

-467,88

675

-5441,38

-335,10

-670,20

-335,10

-670,20

-1,78

-3,57

-671,99

-673,77

83,00

166,01

-590,77

690

7195,11

-565,12

-1130,23

-565,12

-1130,23

110,17

220,34

-1020,06

-909,90

-38,39

-76,79

-948,29

705

42 839,18

-742,66

-1485,32

-742,66

-1485,32

162,97

325,94

-1322,35

-1159,38

-117,53

-235,05

-1276,91

б

МIII К

Т4'

K4'

T4«

K4«

Т4'

K4'

Т4

К4

0,5 МШ4

МШ4

МIV Ш

МIV К

Левый

блок

Правый

блок

1

24

25'

26'

25''

26''

27

28

29

30

31

32

33

34

0

-413,68

0,000

-0,918

1,210

-0,330

1,210

-1,248

13 680,76

-14 113,75

427,52

855,05

13,84

441,36

15

2108,20

-0,178

-0,907

1,127

-0,644

0,949

-1,551

10 732,34

-17 542,75

335,39

670,77

2443,59

2778,97

30

1955,57

-0,357

-0,866

0,968

-0,909

0,611

-1,774

6909,30

-20 067,43

215,92

431,83

2171,48

2387,40

45

1158,70

-0,524

-0,770

0,745

-1,093

0,220

-1,863

2493,14

-21 071,27

77,91

155,82

1236,61

1314,52

60

418,87

-0,645

-0,605

0,494

-1,198

-0,150

-1,803

-1700,67

-20 392,15

-53,15

-106,29

365,72

312,58

75

-64,81

-0,671

-0,383

0,244

-1,243

-0,428

-1,626

-4835,32

-18 391,00

-151,10

-302,21

-215,92

-367,02

90

850,81

-0,579

-0,158

0,000

-1,254

-0,579

-1,412

-6551,09

-15 966,18

-204,72

-409,44

646,08

441,36

105

3194,00

-0,409

0,002

-0,179

-0,910

-0,587

-0,908

-6640,49

-10 272,10

-207,52

-415,03

2986,49

2778,97

120

2843,15

-0,290

0,088

-0,355

-0,859

-0,645

-0,772

-7292,02

-8726,79

-227,88

-455,75

2615,27

2387,40

135

1974,54

-0,424

0,289

-0,510

-0,749

-0,934

-0,460

-10 560,31

-5202,23

-330,01

-660,02

1644,53

1314,52

150

1413,31

-0,954

1,241

-0,603

-0,566

-1,557

0,675

-17 611,64

7638,19

-550,36

-1100,73

862,94

312,58

165

1051,14

-1,430

4,171

-0,576

-0,329

-2,006

3,842

-22 690,62

43 453,01

-709,08

-1418,16

342,06

-367,02

180

716,81

0,000

7,149

-0,390

-0,106

-0,390

7,043

-4407,13

79 649,34

-137,72

-275,45

579,09

441,36

195

370,06

3,468

10,116

-0,060

0,000

3,408

10,117

38 542,61

114 412,39

1204,46

2408,91

1574,52

2778,97

210

-51,98

3,134

4,077

0,317

-0,096

3,451

3,981

39 030,09

45 026,29

1219,69

2439,38

1167,71

2387,40

225

-568,26

2,071

1,411

0,592

-0,404

2,664

1,008

30 124,53

11 397,96

941,39

1882,78

373,13

1314,52

240

-1186,16

1,486

0,449

0,635

-0,825

2,120

-0,376

23 979,90

-4257,30

749,37

1498,74

-436,79

312,58

255

-1556,88

1,276

0,006

0,407

-1,188

1,683

-1,182

19 037,79

-13 363,30

594,93

1189,86

-961,95

-367,02

270

-413,68

1,210

-0,330

0,000

-1,331

1,210

-1,661

13 680,76

-18 788,77

427,52

855,05

13,84

441,36

285

2271,61

1,127

-0,644

-0,409

-1,193

0,718

-1,837

8117,80

-20 778,30

253,68

507,36

2525,29

2778,97

300

2154,16

0,968

-0,909

-0,638

-0,830

0,330

-1,739

3731,78

-19 665,59

116,62

233,24

2270,78

2387,40

315

1210,15

0,745

-1,093

-0,597

-0,407

0,148

-1,500

1669,97

-16 967,54

52,19

104,37

1262,34

1314,52

330

191,31

0,494

-1,198

-0,323

-0,098

0,172

-1,296

1940,32

-14 651,45

60,63

121,27

251,94

312,58

345

-577,41

0,244

-1,243

0,054

0,000

0,298

-1,242

3366,29

-14 051,06

105,20

210,39

-472,22

-367,02

360

170,16

0,000

-1,254

0,384

-0,105

0,384

-1,358

4339,27

-15 362,35

135,60

271,20

305,76

441,36

375

2501,64

-0,179

-0,910

0,571

-0,326

0,392

-1,236

4437,28

-13 982,80

138,66

277,33

2640,31

2778,97

390

2215,00

-0,355

-0,859

0,598

-0,562

0,244

-1,421

2758,29

-16 071,18

86,20

172,39

2301,20

2387,40

405

1316,95

-0,510

-0,749

0,507

-0,744

-0,003

-1,492

-38,88

-16 876,68

-1,22

-2,43

1315,74

1314,52

420

489,78

-0,603

-0,566

0,352

-0,854

-0,251

-1,420

-2835,24

-16 055,57

-88,60

-177,20

401,18

312,58

435

-85,07

-0,576

-0,329

0,177

-0,904

-0,399

-1,234

-4511,31

-13 950,84

-140,98

-281,96

-226,04

-367,02

450

716,81

-0,390

-0,106

0,000

-0,918

-0,390

-1,024

-4407,13

-11 582,05

-137,72

-275,45

579,09

441,36

465

2947,27

-0,060

0,000

-0,178

-0,907

-0,238

-0,907

-2692,67

-10 258,59

-84,15

-168,29

2863,12

2778,97

480

2415,91

0,317

-0,096

-0,357

-0,866

-0,040

-0,961

-456,30

-10 873,32

-14,26

-28,52

2401,66

2387,40

495

1266,64

0,592

-0,404

-0,524

-0,770

0,068

-1,173

766,09

-13 269,45

23,94

47,88

1290,58

1314,52

510

319,80

0,635

-0,825

-0,645

-0,605

-0,010

-1,430

-115,60

-16 178,04

-3,61

-7,22

316,19

312,58

525

-180,36

0,407

-1,188

-0,671

-0,383

-0,264

-1,571

-2986,62

-17 770,09

-93,33

-186,66

-273,69

-367,02

540

850,81

0,000

-1,331

-0,579

-0,158

-0,579

-1,489

-6551,09

-16 842,37

-204,72

-409,44

646,08

441,36

555

3357,01

-0,409

-1,193

-0,409

0,002

-0,818

-1,191

-9248,64

-13 475,07

-289,02

-578,04

3067,99

2778,97

570

3043,60

-0,638

-0,830

-0,290

0,088

-0,928

-0,742

-10 499,34

-8397,16

-328,10

-656,21

2715,50

2387,40

585

2036,17

-0,597

-0,407

-0,424

0,289

-1,021

-0,118

-11 546,42

-1337,65

-360,83

-721,65

1675,35

1314,52

600

1215,25

-0,323

-0,098

-0,954

1,241

-1,277

1,144

-14 442,73

12 935,81

-451,34

-902,67

763,91

312,58

615

605,70

0,054

0,000

-1,430

4,171

-1,376

4,172

-15 563,51

47 179,12

-486,36

-972,72

119,34

-367,02

630

170,16

0,384

-0,105

0,000

7,149

0,384

7,044

4339,27

79 667,86

135,60

271,20

305,76

441,36

645

-75,96

0,571

-0,326

3,468

10,116

4,039

9,790

45 678,94

110 720,75

1427,47

2854,93

1351,51

2778,97

660

-251,03

0,598

-0,562

3,134

4,077

3,733

3,515

42 214,88

39 756,22

1319,22

2638,43

1068,18

2387,40

675

-507,77

0,507

-0,744

2,071

1,411

2,578

0,668

29 156,60

7551,57

911,14

1822,29

403,38

1314,52

690

-986,68

0,352

-0,854

1,486

0,449

1,838

-0,405

20 788,18

-4577,90

649,63

1299,26

-337,05

312,58

705

-1394,43

0,177

-0,904

1,276

0,006

1,454

-0,898

16 438,60

-10 157,89

513,71

1027,41

-880,73

-367,02

По данным этой таблицы 3 строится выходная характеристика крутящего момента (рисунок 7), а также определяется средний крутящий момент:

Мк ср = 1141,6 Нм

Рисунок 7. Выходной крутящий момент двигателя.

Проверка на соответствие заданной эффективной мощности Nе двигателя по осредненному крутящему моменту Мк ср:

Расхождение с заданной мощностью составляет менее 7%.

6. Построение векторной диаграммы и сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала

Графическое построение нормальной силы N, тангенциальной Т и радиальной К сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала в зависимости от угла поворота б, осуществляется по данным таблицы сил и моментов, действующих на КШМ двигателя.

Для построения векторной диаграммы сил Rш необходимы значения сил Т1 и К1, действующих на шатунную шейку от одного цилиндра двигателя. Их определили ранее и их значения берём из таблицы.

Силу давления на шатунную шейку коленчатого вала можно определить по формуле:

где Kшк = mшк2 — центробежная сила инерции.

Кшк = 4,794?0,0625?230,42 = 17 814 Н.

Результаты расчета представлены в таблице 4.

таблица 4. Силы, действующие на шатунную шейку коленчатого вала

б, град.

T1, Н

K1, Н

K1-KШК, Н

RШ, Н

0

-6551,09

79 064,04

71 192,59

71 493,36

15

34 601,17

114 431,45

106 560,00

112 036,9

30

32 164,57

47 100,61

39 229,16

50 729,54

45

18 635,17

19 226,02

11 354,57

21 821,92

60

6011,78

19 115,86

11 244,41

12 750,62

75

-1740,70

47 245,97

39 374,52

39 412,97

90

13 680,76

77 117,64

69 246,19

70 584,68

105

51 967,61

107 128,23

99 256,78

112 038,1

120

46 395,69

35 832,18

27 960,73

54 169,75

135

31 851,57

3596,14

-4275,31

32 137,22

150

22 394,82

-8471,40

-16 342,85

27 723,94

165

17 189,09

-13 984,22

-21 855,67

27 805,31

180

13 680,76

-17 912,58

-25 784,03

29 188,69

195

10 725,95

-17 575,32

-25 446,77

27 614,93

210

6939,10

-19 995,21

-27 866,66

28 717,63

225

2656,08

-20 832,11

-28 703,56

28 826,19

240

-1228,60

-19 949,07

-27 820,52

27 847,63

255

-3760,82

-17 777,17

-25 648,62

25 922,88

270

-4407,13

-15 380,88

-23 252,33

23 666,3

285

-2699,06

-10 291,16

-18 162,61

18 362,06

300

-426,50

-10 801,11

-18 672,56

18 677,43

315

929,04

-13 030,29

-20 901,74

20 922,38

330

356,47

-15 734,96

-23 606,41

23 609,11

345

-1912,12

-17 156,26

-25 027,71

25 100,64

360

-4407,13

-16 257,06

-24 128,51

24 527,7

375

-5307,20

-13 494,13

-21 365,58

22 014,87

390

-3633,82

-10 471,48

-18 342,93

18 699,41

405

-57,07

-9165,71

-17 037,16

17 037,26

420

3525,39

-10 437,35

-18 308,80

18 645,12

435

5214,98

-13 430,14

-21 301,59

21 930,66

450

4339,27

-16 238,54

-24 109,99

24 497,36

465

1829,13

-17 185,77

-25 057,22

25 123,9

480

-449,03

-15 741,55

-23 613,00

23 617,27

495

-1024,99

-13 012,10

-20 883,55

20 908,69

510

333,67

-10 757,95

-18 629,40

18 632,39

525

2615,80

-10 224,73

-18 096,18

18 284,26

540

4339,27

-11 563,53

-19 434,98

19 913,5

555

4443,67

-13 950,23

-21 821,68

22 269,52

570

2728,49

-16 143,39

-24 014,84

24 169,34

585

-201,83

-17 115,84

-24 987,29

24 988,1

600

-3307,31

-16 498,65

-24 370,10

24 593,49

615

-5585,81

-14 564,67

-22 436,12

23 121

630

-6551,09

-12 167,35

-20 038,80

21 082,47

645

-6634,10

-10 239,53

-18 110,98

19 287,79

660

-7321,82

-8799,00

-16 670,45

18 207,5

675

-10 723,26

-5441,38

-13 312,83

17 094,44

690

-18 083,71

7195,11

-676,34

18 096,36

705

-23 765,12

42 839,18

34 967,73

42 279,11

720

-6551,09

79 064,04

71 192,59

71 493,36

На основании таблицы 4 была построена векторная диаграмма сил давления Rш на шатунную шейку коленчатого вала двигателя (рисунок 8).

Рисунок 8. Векторная диаграмма сил давления Rш на шатунную шейку коленчатого вала двигателя.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой