Диаграммы

Массу шатунной группы заменяют двумя массами, сосредоточенными на оси поршневого пальца т_шп и на оси шатунной шейки т_шк. Для расчетов принимают

m_шп = 0.275 m_ш, m_шк = 0,725 m_ш.

Масса поршня будет

m_п = m_опF = 0.268*13267 = 3555,4 г = 3,555 кг

где m_оп = 0,268 г/мм² – относительная масса поршня (прил. табл. 2);

F – площадь цилиндра, мм²

F = πD²/4 = 3.14*130²/4 = 13267 мм²

Масса шатуна

m_ш = m_ошF = 0.326*13267 = 4325 г = 4,325 кг

Тогда масса возвратно-поступательно движущихся частей КШМ будет:

m_j = m_п + 0,275m_ш = 3,555 + 0,275*4,325 = 4,74 кг

Масса, совершающая вращательное движение, включает массу неуравновешенных частей кривошипа, приведенную к оси шатунной шейки m_к и массу шатунной группы, отнесенную к оси шатунной шейки m_ш.

m_R = m_к + 0.725m_ш = 2,65 + 0,725*4,325 = 5,79 кг

Масса шатунной шейки коленвала

m_к = m_окF = 0.2*13267 = 2653г = 2,65 кг

2.Перестраиваем индикаторную диаграмму в развернутую по углу поворота коленчатого вала φ, которая затем используется для нахождения графическим путем суммарных сил, действующих на поршне. Для перестроения под индикаторной строим схему кривошипно-шатунного механизма (рис.7), где прямая АВ соответствует длине шатуна L в мм, прямая ВО- радиусу кривошипа R в мм. Для различных углов поворота φ на прямой АВ графически определяются точки, соответствующие положению поршня при этих углах φ. Из точек на прямой АВ следует провести вертикальные прямые. Пересечение этих прямых с кривыми индикаторной диаграммы дает точки, соответствующие абсолютным значениям

Рис.7. Схема кривошипно-шатунного механизма для перестроения

индикаторной диаграммы

давления газов при выбранных углах φ. Для построения развернутой диаграммы газовых сил отсчитывают показания избыточного давления

р_г = р_{г инд} – р_о, МПа

Эти показания заносятся в таблицу 4.

При построении развернутой диаграммы масштаб давления принимается таким же, как на свернутой диаграмме. Масштаб углов поворота μ_φ = 3^о/мм. В этом случае длина диаграммы для четырехтактного двигателя равна 240 мм. Диаграмма строится в верхней правой части первого листа проекта. Рекомендуется ось углов поворота φ располагать на продолжении прямой давления окружающей среды р_о (на свернутой диаграмме). В этом случае значения избыточных давлений могут быть перенесены на развернутую диаграмму графическим путем. Примерный вид индикаторной диаграммы показан на рис. 8.

3. Определяются силы давления газов на поршень

Р_г = р_гF = 0.005*13267 = 66.333 H

где F = πD²/4 = 3.14*130²/4 = 13267 мм² – площадь поршня.

4.Определяются силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс

Р_j = -m_j*j = -4.74*3138 = -14874 H

5.Cуммарные силы, действующие на поршень, определяются алгебраическим сложением сил давления газов и сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс

P_Σ = P_г + Р_j = 66.33 + (-14874) = - 14808 H

Рис.8. Диаграмма газовых Р_г, инерционных Р_j и суммарных сил

6. Определяем силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме.

Тангенциальная сила, направленная по касательной к окружности радиуса кривошипа и создающая момент вращения

Т = Р_Σ sin (φ+β) / cos β = -14808*sin(0^o+0^o) / cos 0^o ₌ 0 H

Таблица 4

Cила, направленная по радиусу кривошипа

Z = P_Σ cos (φ+β) / cos β = 14808*cos (0^o+0^o) / cos 0^o = -14808 H

Нормальная сила, действующая перпендикулярно оси цилиндра

N = P_Σ tg β = -14808*tg 0^o = 0 H

Рис. 9. Диаграмма сил T,Z,N

7.Крутящий момент

М_к = ТR = 0*0.07 = 0 Hм

Для многоцилиндрового двигателя строится кривая суммарного крутящего момента. Для двигателя с равными интервалами между вспышками суммарный крутящий момент будет периодически меняться

Θ = 720^o / i = 720/4 = 180^o

где i – число цилиндров.

Суммирование крутящего момента производим табличным методом.

Таблица 5

Рис. 9 График среднего крутящего момента

Средний крутящий момент табличным методом

М_кср = (F₁-F₂)μ_Мк/ОА = (1894-55)*15/60 = 459 Нм

Номинальный крутящий момент по тепловому расчету

М_к = 9550N_e/n_нη_м = 9550*77,12/(1800*0,79) = 517,9 Нм

Δ = (517,9-459)*100/517,9 = 11,37%

Таблица 6