Силы, действующие на шатунные шейки коленчатого вала V-образного двигателя

При определении результирующих сил, действующих на шатунную шейку V-образного двигателя, необходимо учитывать конструктивное выполнение соединения шатунов с коленчатым валом. Для V-образных двигателей с сочлененными шатунами результирующую силу R_{ш.ш ∑}, действующую на шатунную шейку, определяют геометрическим сложением суммарных сил Т_∑ и Р_к∑, передающихся от левого и правого шатунов:

. (4.22)

Силы Т_∑ и Р_к∑ определяют табличным способом с учётом порядка работы двигателя

Т_∑ = Т_л + Т_п; (4.23) Р_к∑ = Р_к.л + Р_к.п = К_л + К_{R ш.л} + К_п + К_{R ш.п} = К_∑ + К_{R ш∑}. (4.24)

Для V-образных двигателей с одинаковыми шатунами, расположенными рядом на одной шейке, результирующе силы R_ш.ш.л и R_ш.ш.л, действующие на соответствующие участки шатунной шейки, определяются раздельно также, как и для однорядного двигателя. Однако для приближенного определения результирующей силы R_к∑ действующей на колено вала, подсчитывают условную силу R_ш.ш∑, действующую на шатунную шейку сдвоенного кривошипного механизма. В этом случае:

R_к∑ = R_ш.ш∑ + K_Rк. (4.25).

Значения сил Т и Р_к заносим в табл. 4.3.

Таблица 4.3

Силы действующие на шатунную шейку коленвала

Значения силы R_ш.ш для различных φ, снятые с полярной диаграммы см. рис. 4.5., так же заносятся в табл. 4.3. и по ним строят диаграмму R_ш.ш в прямоугольных координатах рис. 4.6.

Рис. 4.5. Полярная диаграмма сил действующих на шатунную шейку

Рис. 4.6. Диаграмма нагрузки на шатунную шейку дизеля в прямоугольных координатах

По развернутой диаграмме R_ш.ш определяют:

R_ш.ш.ср = 18,416 кН; R_ш.ш.max = 78,794 кН; R_ш.ш.min = 6,161 кН.

По полярной диаграмме (рис. 4.6) строят диаграмму износа шатунной шейки рис. 4.7. Сумму сил R_ш.ш.i , действующих по каждому лучу диаграммы износа, определяют с помощью табл. 4.4.

Таблица 4.4

Значения R_ш.ш.i, кН для лучей от 1 до 12

Рис. 4.7. Диаграмма износа шатунной шейки дизеля

5 РАСЧЁТ ВНЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИЗЕЛЯ

Расчётные точки скоростной характеристики. Принимаем: n_min = 600 об/мин; далее через каждые 300 об/мин и n_N = 2400 об/мин.

Все расчётные данные заносятся в табл. 5.1.

Мощность в расчётных точках:

кВт; (5.1)

Эффективный крутящий момент:

,

тогда: кВт; (5.2)

Среднее эффективное давление:

МПа; (5.3)

Средняя скорость поршня:

м/с; (5.4)

Среднее давление механических потерь:

; (5.5)

Среднее индикаторное давление:

р_ix = p_ex + p_Mx МПа; (5.6)

Индикаторный крутящий момент:

Н·м; (5.7)

Удельный эффективный расход топлива:

г / (кВт·ч); (5.8)

Часовой расход топлива:

В_тx = 10^-3 · b_ex · N_ex; (5.9)

Коэффициент избытка воздуха:

a_{n min} = 0,74 · a_N = 0,74 · 0,17 = 1,25. (5.10)

Соединяя точки a_{n min} и a_N прямой линией, получим значения a_х для всех расчётных точек дизеля.

Коэффициент наполнения:

η_Vx = p_ex · l₀ · a_x · g_ex / (3600 · r_к); (5.11)

Таблица 4.3

Результаты расчета скоростных характеристик дизеля

По расчётным данным, приведённым в табл. 5.1, строим скоростные характеристики двигателя рис. 5.1.

Рис. 5.1. Скоростные характеристики дизеля

Коэффициент приспособляемости:

К = М_emax / М_eN = 913,89 / 770,82 = 1,19. (5.12)

где: М_еmax определён по скоростной характеристике и равен 913,89 Н · м.