Построение графика крутящего момента двигателя. Определение среднего эффективного момента

3.8.  Построение графика крутящего момента двигателя. Определение среднего эффективного момента

График суммарной тангенциальной силы является одновременно и графиком индикаторного крутящего момента одного цилиндра двигателя М_кр = = f(α), но в масштабе:

;

Период изменения крутящего момента дизеля с равными интервалами между вспышками:

где і – число цилиндров (і = 4).

 º.

График строится следующим образом:

График силы Т_Σ делится по длине на 4 части, которые переносятся в прямоугольные координаты М_кр – α на угловом интервале θ и выполняют их сложение с учетом знаков ординат.

Масштабы графика:

Масштаб момента М_м = 10 Нм/мм;

Масштаб угла поворота М_α= 1 град/мм.

Чтобы определить величину среднего индикаторного крутящего момента двигателя ΣМ_{кр ср.} планеметрированием определяем величину площади F графика ΣМ_кр, делим на длину графика θ (в мм) и результат умножаем на масштаб, т.е.:

где F – площадь, заключенная под кривой М_кр

F = 6000 мм²;

L – длина графика,

L = 180 мм

Эффективный крутящий момент двигателя:

Эффективный момент по данным теплового расчета:

Ошибка расчета составляет:

что допустимо [1, стр. 45]

3.9.  Построение полярной диаграммы сил, действующих на шатунную шейку

Результирующая сила R_шш, нагружающая шатунную шейку кривошипа, определяется как геометрическая сумма сил Т_Σ, К_Σ и К_ιш

Т.к. геометрическая сумма сил Т_Σ и К_Σ равна силе S_Σ, действующей вдоль оси шатуна, то выражение для силы R_шш можно записать в виде:

Поскольку сила К_ιшпри n = const постоянна по величине и всегда направлена по радиусу кривошипа, построение полярной диаграммы силы R_шш начинают с построения полярной диаграммы сил S_Σ. Оно сводится к графическому сложению векторов сил К_Σ и Т_Σ в прямоугольных координатах К_Σ – Т_Σ. Причем за положительное направление оси К_Σ берется направление вниз от начала координат, а оси Т_Σ – вправо. Полученные точки соединяются плавной непрерывной линией.

Далее из точки "0" отлаживается вниз по оси величина вектора силы К_ιш и получается, таким образом, новый полюс О_ш. Относительного этого полюса построенная кривая представляет собой полярную диаграмму результирующих сил R_шш, действующих на шатунную шейку, ориентированного относительно неподвижного кривошипа, фиксированного в ВМТ.

При построении полярной диаграммы пользуются масштабом:

М_Т = 408 Н/мм

4.  РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА

4.1. Расчет деталей поршневой группы

Поршневая группа двигателя включает поршень, поршневой палец, поршневые кольца и детали крепления пальца (стопорные кольца, грибки).

4.1.1. Расчет поршня

Исходные данные:

-  Диаметр цилиндра D = 110 мм;

-  Максимальное давление сгорания Рz_max = 6,57 МПа;

-  Максимальная нормальная сила N_max = 2881 Н;

-  Масса поршневой группы m_пг = 2,38 кг;

-  Максимальная частота вращения холостого хода n_max = 1850 мин^-1;

-  Высота поршня Н = 125 мм;

-  Высота юбки поршня h_ю = 72 мм;

-  Радиальная толщина кольца t = 5,0 мм;

-  Радиальный зазор кольца в канавке _∆t = 0,75 мм;

-  Высота верхней межкольцевой перемычки h_п = 5,05 мм;

-  Число масляных каналов n_м = 10;

-  Диаметр масляных каналов d = 2,5 мм.

Материал поршня – алюминиевый сплав,

;

Материал гильзы – чугун специальный,

.

Рис.4. Расчетная схема поршня.

;

где

Максимальная сжимающая сила:

Напряжение сжатия:

Максимальная угловая скорость холостого хода:

Масса поршневой головки с кольцами, расположенными выше сечения

А – А:

Максимальная разрывающая сила:

Определяем напряжение разрыва:

Определяем напряжение в верхней межкольцевой перемычке.

Напряжение среза:

Напряжение изгиба:

Суммарное (третья теория прочности):

Определяем удельное давление поршня на стенки цилиндра:

Диаметры головки и юбки поршня в холодном состоянии:

где ∆_г и ∆_ю – соответственно теоретические диаметральные зазоры для верхнего и нижнего торцов поршня.

Диаметральные зазоры в горячем состоянии:

где Т_ц380 º К (температура стенок цилиндров).

Т_г – температура головки поршня.

Т_г = 473...723 º К 490 º К

Т_ю – температура юбки поршня.

Т_ю420 º К.

4.1.2. Расчет поршневого кольца

Кольца чугунные, СЧ20.

Определяем среднее давление кольца на стенку цилиндра:

где Е = 1·10⁵ МПа – модуль упругости материала поршневого кольца (СЧ20);

Ж – раствор замка (разность зазоров в замке кольца в свободном его состоянии и min допускаемого).

σ_пк – радиальная толщина кольца S_пк = 4,5 мм

У_max = 1,6...1,8.

Давление кольца на стенку цилиндра в любой точке:

Р_φ – сводим в таблицу.

Форма кольца в свободном состоянии, обеспечивающая требуемый характер распределения давления:

Рис. 5. Эпюра радиального Рис. 6. Форма поршневого кольца

Давления по окружности цилиндра. в свободном состоянии.

Результаты расчета сводим в таблицу.

Таблица 4.

Максимальное напряжение, возникающее при изгибе кольца в рабочем состоянии в его поперечном сечении против замка:

Допускаемые напряжения:

Максимальное напряжение при разведении замка в процессе надевания кольца на поршень:

где К = 1,57 – коэффициент, зависящий от способа приложения усилий к кольцу при надевании его на поршень.

Монтажный зазор ∆з в прямом замке холодного кольца:

где  - минимально допустимый зазор в замке кольца во время работы двигателя:

Принято

 - коэффициент линейного расширения материалов кольца и цилиндра.

- температура кольца;

- температура гильзы;

 - начальная температура.

Похожие работы

Методика теплового расчета двигателя внутреннего сгорания

Скачать

25488

6

2

... и точки расширения соединяем плавными кривыми. После этого достраиваем процессы газообмена. Полученная индикаторная диаграмма двигателя внутреннего сгорания дизеля MAN изображена на рисунке 14.1. Рисунок 14.1 - Индикаторная диаграмма ДВС MAN. Выводы Результаты расчетов и общепринятые границы изменения расчетных параметров сводим в таблицу. Таблица - Результаты расчетов. НАЗВАНИЕ ...

Разработка участка обкатки и испытания автомобильных двигателей внутреннего сгорания

Скачать

87100

10

0

... электроэнергии, воды, местные вентиляционные отсосы, нахождения аптечки и средств пожаротушения. 6. Конструкторская разработка 6.1 Анализ существующих конструкций и приспособлений для обкатки и испытания двигателей внутреннего сгорания Приработка и испытания двигателей внутреннего сгорания производятся на обкаточно-тормозных стендах переменного тока, включающих устройство для вращения ...

Анализ эффективности работы двигателя внутреннего сгорания

Скачать

100681

2

15

... нитросоединений может привести к обгоранию клапанов и электродов запальных свечей, поломкам деталей кривошипно-шатунного механизма. После работы на топливе, содержащем нитроприсадки, двигатель требует незамедлительной промывки. В качестве смазок гоночных двигателей внутреннего сгорания наибольшее применение имеют касторовое масло и комбинированные смазки на его основе. Такие масла обладают очень ...

Проектирование и исследование механизма двигателя внутреннего сгорания

Скачать

27373

7

6

... четвертого колеса к третьему; отношение модулей зубчатых колес первой ступени к второй. 3. Исследование качественных характеристик внешнего эвольвентного зацепления Зубчатые передачи являются наиболее распространенным видом механических передач. В зависимости от условий эксплуатации при проектировании зубчатых передач учитываются различные факторы, влияющие на повышение их прочности, ...