Расчет дизеля

1.5.1 Тепловой расчет

Теплота сгорания топлива:

Важнейшей характеристикой топлива служит теплота сгорания топлива — количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг топлива. Она зависит от элементарного состава топлива применяемого в ДВС.

Низшую теплоту сгорания жидкого топлива можно определить по формуле Д.И. Менделеева:

где Q_H - низшая теплота сгорания рабочего топлива, МДж/кг;

C, H, О, S и W - массовые доли углерода, водорода, кислорода, серы и воды в топливе.

В нашем случае состав топлива имеет вид:

Н = 12 %; С = 87 %; О = 1 %

Тогда получаем:

Процесс наполнения

Основными параметрами, характеризующими процесс наполнения, являются:

h_Н - коэффициент наполнения;

g_Г - коэффициент остаточных газов;

Р_е - давление в конце наполнения;

Т_А - температура рабочей смеси;

Р_Г - давление остаточных газов;

Т_Г - температура остаточных газов.

Расчёт процесса наполнения заключается в определении значений этих параметров.

Давление в конце наполнения:

где С₂ - наибольшая скорость протекания свежего заряда при открытии выпускных клапанов.

Для определения С₂ необходимо знать скорость поступающего заряда C₁ через живые сечения клапана:

где F - площадь поршня;

f - площадь сечения полностью открытых впускных клапанов.

Величина k = F/f равна для двигателей средней быстроходности 6-9.

Принимаем k = 8.

Давление в конце наполнения:

Температуру Tк найдем по формуле:

где T'к - температура воздуха перед охладителем - К;

- понижение температуры в охладителе (DTкохл = 20…60 ^oC - в одной секции; DTкохл = 120…150 ^oC - в двух секциях).

119[^oC]

где To - температура окружающей среды - К;

Po - давление окружающей среды - Па;

Pк - давление за компрессором перед ресивером двигателя - Па;

196000[Па].

P'к - давление воздуха перед охладителем; P'к = (1,3…3,5)^.10^5 Па;

DP'к - потери на сопротивление в охладителе; DP'к = (0,02…0,06)^.10^5 Па

Коэффициент остаточных газов для расчёта четырёхтактных двигателей с наддувом определяется по формуле:

где: Dt - повышение температуры воздуха вследствие нагрева его в системе двигателя составляет по опытным данным для четырехтактных дизелей с наддувом 5¸10 °С. Принимаем Dt = 7;

Dt₁ - повышение температуры заряда в следствии сжатия:

где n - показатель политропы сжатия в нагнетателе. Величина показателя политропы сжатия для ротационных нагнетателей 1,5-1,8.

Принимаем n = 1,8;

Коэффициент степени сжатия e = 15

При расчёте принимается давление остаточных газов Рг = 1,02...1,06 кг/см2 для тихоходных двигателей и Рг = 1,05...1,15 кг/см2 для быстроходных. Принимаем T_Г = 800 К.

При расчёте принимается давление остаточных газов Р_Г = 1,1 кг/см².

Температура смеси в конце наполнения определяется по уравнению:

Коэффициент наполнения через коэффициент остаточных газов определяется следующим образом:

где e - степень сжатия;

Т_o - температура окружающей среды;

P_o - давление окружающей среды;

Т_а - температура конца наполнения;

Р_а - давление в конце всасывания;

Р_г - давление остаточных газов.

Процесс сжатия

Основными параметрами, определяющими процесс сжатия, являются:

Р_А - давление начала сжатия;

Т_А - температура начала сжатия;

e - степень сжатия;

n₁ - показатель политропы сжатия;

Т_C - температура конца сжатия;

Р_C - давление конца сжатия.

Так как процесс сжатия политропный, то величины, характеризующие начало и окончание его, связаны уравнениями:

Показатель политропы n₁=1,37. Выбирается из условия, что для дизелей средней быстроходности n₁=1,35¸1,4.

Процесс сгорания

Прежде всего необходимо определить количество воздуха, теоретически необходимого для сгорания 1кг топлива:

Отношение количества воздуха, поступившего в цилиндр, к количеству воздуха, теоретически необходимому, называется коэффициентом избытка воздуха при горении и обозначается a.

Действительное количество воздуха:

Величина a для СОД с наддувом равна 1,6¸2,2.

Принимаем a=1,8.

Мольное количество смеси воздуха и остаточных газов, находящихся в цилиндре до горения:

Количество молей продуктов сгорания:

Действительный коэффициент молекулярного изменения:

Теплоемкости смеси газов определяют по формулам:

r - мольные концентрации отдельных газов в конце сжатия:
- для азота								0,790
- для кислорода								0,2056
- для водяного пара					0,00259
- для углекислого газа					0,00313

и - мольные теплоемкости отдельных газов при постоянных объемах и давлениях.

1) при постоянном объёме:

- для азота

m^.Сv = 20660 + 2,57^.Т=

23456,08

Дж/кмоль^.К

- для кислорода

m^.Сv = 21250 + 3,4^.Т=

24949,094

Дж/кмоль^.К

- для водорода

m^.Сv = 20480 + 1,12^.Т=

21698,525

Дж/кмоль^.К

- для окиси углерода

m^.Сv = 20750 + 2,82^.Т=

23818,072

Дж/кмоль^.К

- для водяного пара

m^.Сv = 24540 + 5,44^.Т=

30458,55

Дж/кмоль^.К

- для воздуха

m^.Сv = 20790 + 2,41^.Т=

23412,005

Дж/кмоль^.К

- для углекислого газа

m^.Сv = 28280 + 7,91^.Т=

36885,833

Дж/кмоль^.К

2) при постоянном давлении:

- для азота

m^.Сp = 28970 +2,57^.Т=

31766,08

Дж/кмоль^.К

- для кислорода

m^.Сp = 29560 +3,4^.Т=

33259,094

Дж/кмоль^.К

- для водорода

m^.Сp = 28790 +1,12^.Т=

30008,525

Дж/кмоль^.К

- для окиси углерода

m^.Сp = 29060 +2,82^.Т=

32128,072

Дж/кмоль^.К

- для водяного пара

m^.Сp = 32890 +5,44^.Т=

38808,55

Дж/кмоль^.К

- для воздуха

m^.Сp = 29100 +2,41^.Т=

31722,005

Дж/кмоль^.К

- для углекислого газа

m^.Сp = 36650 +7,91^.Т=

45255,833

Дж/кмоль^.К

r - мольные концентрации отдельных газов в конце горения:

-для азота

0,7655

- для кислорода

0,0991

- для водяного пара

0,0613

- для углекислого газа

0,0740

Температура T_Z определяется из уравнения сгорания.

Уравнение сгорания для смешанного цикла имеет вид:

где x - коэффициент использования тепла;

l - степень повышения давления.

Коэффициент использования тепла x учитывает потери тепла, связанные с догоранием части топлива в процессе расширения, теплообмен со стенками камеры сгорания, диссоциацию.

Для СОД x=0,75¸0,92.

Принимаем x = 0,82.

Для судовых среднеоборотных дизелей значение степени повышения давления l = 1,35¸1,55. Принимаем l = 1,4.

36132,6 Дж

27815,7 Дж

T_Z=1952,9 К

Степень предварительного расширения определяется зависимостью:

Степень последующего расширения:

Процесс расширения

Основными параметрами определяющими процесс расширения, являются:

T_Z - температура начала расширения;

Р_Z - давление начала расширения;

n₂ - показатель политропы расширения;

T_b - температура конца расширения;

Р_b - давление конца расширения.

Давление начала расширения равно:

Давление и температура конца расширения:

У выполненных СОД при работе на номинальных режимах показатель политропы расширения n₂ =1,2¸1,3. Принимаем n₂=1,25.

Процесс выпуска

В связи с тем, что в момент открытия выпускного клапана давление в цилиндре сравнительно высокое, приходится выпускной клапан открывать с некоторым опережением, несколько ранее прихода поршня в НМТ, чтобы избежать большого противодавления на поршень и, кроме того, чтобы ускорить и улучшить очистку цилиндра от остаточных газов.

Ввиду того, что характер колебаний давления газов при выпуске не поддается точному теоретическому подсчету, в расчетах обычно вместо переменного давления используют среднее постоянное давление газов в период выпуска P_Г.

Это давление выше давления в выпускной трубе .

По практическим данным можно принять:

Средняя температура отработавших газов для четырёхтактных ДВС - 350¸600 °С.

Построение расчётной индикаторной диаграммы

Теоретическую диаграмму строят по параметрам расчетного цикла, поэтому ее называют также расчетной или проектной.

Построение диаграммы начинают с выбора масштабов Р и V. По оси абсцисс откладывают объёмы м³, а по оси ординат - давление Мн/м².

Обозначим

где А - объём в точке а, выраженный в мм.

Значения V_С, V_S и V_Z, найдем как

Аналитический способ построения диаграммы:

Точка а – Р_А=0,09292МПа V_A=0,01479м³ Т_А=399,45 К;

Точка с – Р_С=3,796 МПа V_C=0,000986м³ Т_С=1087 К;

Точка z – P_Z=7,032 МПа V_Z=0,000986 м³ Тz=1952,9 K;

Точка z’ – P_Z’=7,032 МПа V_Z’=0,001259 м³;

Точка b – P_b=0,323 МПа V_b=0,01479м³;

Точка r – P_r=0,113 МПа V_r=0,000986 м³;

Для нормальных соотношений длины высоты диаграмм следует принять величину V_S/P_Z (в масштабе) в пределах:

Далее проводят ось давлений, атмосферную линию и линию выпуска. Политропу сжатия можно построить аналитическим или графическим способом. Аналитический способ основан на использовании уравнения политропы сжатия:

отсюда

(см. табл. 1.2)

Таблица 1.2

Va	0,01479 м^3
Pa	0,09292 МПа
№	Vi (м^3)	Pi (Па)
№ точки
	0,01479
	0,013311
	0,011832
	0,010353
	0,008874
	0,007395
	0,005916
	0,004437
	0,002958
	0,001479
	0,000986

При построении диаграммы цикла смешанного сгорания положение точки z’ определяется координатами (V_C; b; P_Z).

Кривую расширения строят аналогично кривой сжатия.

Из уравнения политропы расширения получают:

(см. табл. 1.3)

Таблица 1.3

Vb	0,01479017 м^3
Pb	0,3235314 МПа
№ точки
№	Vi (м^3)	Pi (Па)
	0,00126
	0,002958
	0,004437
	0,005916
	0,007395
	0,008874
	0,010353
	0,011832
	0,013311
	0,01479

Вычислив ряд значений Р_i, строим кривую политропы расширения. Далее, выбрав Р_r, откладываем его в масштабе и проводим линию выпуска (рис.12).

Рис.1.6 Индикаторная диаграмма дизеля

Спланиметрировав участок acz’zba диаграммы, получим ее площадь F, по которой найдем среднее теоретическое индикаторное давление:

Pi`2=0,571 МПа

Аналитически определим среднее теоретическое индикаторное давление для цикла смешанного сгорания:

Сопоставляем значения , вычисленные по формулам, приведенным ранее.

Расхождение ΔPi`=3,4%.

Среднее индикаторное давление с учётом поправки на полноту диаграммы:

где j=0,95¸0,98. Принимаем j=0,97.

Параметры, характеризующие рабочий цикл

К параметрам, характеризующим действительный рабочий цикл двигателя, относятся давление в конце сжатия, давление в конце горения, среднее индикаторное давление, среднее эффективное давление Р_С эффективный расход топлива g_е, эффективный КПД h_е, а также приводятся диаметр цилиндра D и ход поршня.

Среднее эффективное давление Р_С найдём так:

Согласно опытным данным, механический КПД h_М при работе на номинальной мощности для судовых четырехтактных ДВС равен 0,89¸0,91. Принимаем h_М=0,9.

Удельный индикаторный расход топлива определим следующим образом:

Удельный эффективный расход топлива:

Индикаторный КПД:

или 41,4%

Эффективный КПД:

или 37,2%

Диаметр цилиндра определим по формуле:

Диаметр цилиндра принимаем в соответствии с рекомендуемым нормальным рядом. Принимаем D=0,26м.

Ход поршня:

Проверяем отношение S/D=1. Оно находится в пределах, нормируемых ГОСТ.

1.5.2 Динамический расчет

Диаграмма движущих усилий

Удельные силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме (КШМ) и отнесенные к единице площади поршня Р (Н/м²), можно подразделить на четыре группы:

- удельные силы, образующиеся от давления газов на поршень P_Г,

- удельные силы тяжести движущихся частей Р_В,

- удельные силы инерции поступательно движущихся частей I_n,

- удельные силы трения в механизме двигателя Р_T.

Давление газов на поршень Р_Г - величина переменная и при любом положении мотыля может быть определена по развернутой индикаторной диаграмме.

Силу тяжести Р_В можем определить по формуле:

где m - масса поступательно движущихся частей (определяется по опытным данным);

F - площадь поршня.

Удельные силы инерции поступательно движущихся масс определяют как произведение удельной массы поступательно движущихся частей, отнесенной к единице пощади поршня m_n (кг/м²) на их ускорение а (м/с²).

Удельные значения массы поступательно движущихся частей для предварительных расчетов m_n = (400¸800), принимаем m_n=600 кг/см².

При построении диаграммы движущих усилий в качестве оси абсцисс принимают атмосферную линию и строят развернутую индикаторную диаграмму.

Вниз от атмосферной линии откладывают удельную силу тяжести движущихся частей и проводят пунктирную линию.

Вычислив по формуле ряд значений I_n, откладывают их от пунктирной линии с сохранением направления, то есть при направлении силы удельной инерции вверх, ординату I_n также откладывают вверх, и наоборот. Соединив концы ординат, получим кривую сил инерции.

С достаточной степенью точности кривую удельных сил инерции можно построить по способу Толле, для чего следует отложить расстояние АВ в масштабе абсцисс развернутой индикаторной диаграммы, а затем из точки А в масштабе ординат развернутой диаграммы отложить удельную силу инерции в ВМТ (верхней мертвой точке) I_no равную:

где: R - радиус мотыля;

Величина l находится в пределах 1/3,5¸1/5,5. Принимаем l=1/4.

Средняя угловая скорость вращения коленчатого вала w равна:

где n - число оборотов в минуту, 750 об/мин.

Па

В том же масштабе из точки В вниз откладывают удельную силу инерции в НМТ:

Точки С и D соединяют прямой. Из точки пересечения CD с АВ откладывают вниз в принятом масштабе ординат величину EF= .

Точку F соединяют прямыми с точками С и D. Линии CF и FD делят на одинаковое число равных частей и соединяют точки одного и того же номера прямыми. Через точки С и D по касательным и прямым, соединяющим одинаковые номера, проводят главную огибающую линию, которая и будет кривой удельных сил инерции. Результаты расчета заносим в таблицу 1.4.

Таблица 1.4

Угол поворота коленчатого вала, град.	Текущий объем в цилиндре, м^3	Удельная сила инерции поступательно движущихся масс, Па
	0,000000	-577371,86
	0,000320	-544111,06
	0,001097	-464796,57
	0,002465	-330871,83
	0,003969	-192457,29
	0,005882	-31434,23
	0,007592	96228,64
	0,009442	214227,56
	0,010871	288685,93
	0,012200	342747,13
	0,013052	368567,93
	0,013640	381886,36
	0,013804	384914,57
	0,013589	380898,02
	0,013052	368567,93
	0,012054	337588,49
	0,010871	288685,93
	0,009222	201363,93
	0,007592	96228,64
	0,005637	-51014,53
	0,003969	-192457,29
	0,002270	-349463,80
	0,001097	-464796,57
	0,000245	-551816,05
	0,000000	-577371,86
	0,000320	-544111,06
	0,001097	-464796,57
	0,002465	-330871,83
	0,003969	-192457,29
	0,005882	-31434,23
	0,007592	96228,64
	0,009442	214227,56
	0,010871	288685,93
	0,012200	342747,13
	0,013052	368567,93
	0,013640	381886,36
	0,013804	384914,57
	0,013589	380898,02
	0,013052	368567,93
	0,012054	337588,49
	0,010871	288685,93
	0,009222	201363,93
	0,007592	96228,64
	0,005637	-51014,53
	0,003969	-192457,29
	0,002270	-349463,80
	0,001097	-464796,57
	0,000245	-551816,05
	0,000000	-577371,86

По полученным данным строим диаграмму движущих усилий (рис.1.7).

Рис. 1.7 Диаграмма движущих усилий

Диаграмма касательных усилий

Удельная сила, действующая на 1 м² площади поршня, будет равна соответствующей ординате из диаграммы движущих сил, умноженной на масштаб ординат.

Удельную силу Р раскладывают на две составляющие - нормальную Р_Н и по оси шатуна Р_Ш:

Удельную силу, действующую по оси шатуна, так же раскладывают на две составляющие: радиальную Р_Р и касательную Р_К:

Объединив эти формулы получим:

Значение величины , , Рк, Р_р для различных углов поворота мотыля a представлены в табл.1.5.

Таблица 1.5

Угол a ^о	Отношение R/L=1/5	Рк	Угол a ^о	Отношение R/L=1/4	Pp
					-0,20337
	0,321	-0,0544		0,949	-0,16082
	0,608	-0,09079		0,803	-0,11991
	0,832	-0,09757		0,58	-0,06801
	0,975	-0,07322		0,308	-0,02313
	1,029	-0,02566		0,018	-0,00045
		0,029667		-0,258	-0,00765
	0,902	0,057578		-0,499	-0,03185
	0,755	0,058638		-0,692	-0,05375
	0,58	0,051639		-0,834	-0,07425
	0,391	0,038201		-0,929	-0,09076
	0,196	0,020208		-0,983	-0,10135
	0,196	-0,01323		-0,983	0,066353
	0,391	-0,0416		-0,929	0,098846
	0,58	-0,06351		-0,834	0,091323
	0,755	-0,08914		-0,692	0,081702
	0,902	-0,12339		-0,499	0,068263
		-0,1559		-0,258	0,040222
	1,029	-0,20162		0,018	-0,00353
	0,975	-0,31268		0,308	-0,09878
	0,832	-0,52671		0,58	-0,36718
	0,608	-0,83039		0,803	-1,09671
	0,321	-0,88067		0,949	-2,60361
					-3,8442
	0,321	1,776446		0,949	5,251861
	0,608	2,570502		0,803	3,394923
	0,832	1,894242		0,58	1,320505
	0,975	1,29623		0,308	0,409476
	1,029	0,900066		0,018	0,015745
		0,650633		-0,258	-0,16786
	0,902	0,470303		-0,499	-0,26018
	0,755	0,328324		-0,692	-0,30093
	0,58	0,222507		-0,834	-0,31995
	0,391	0,138531		-0,929	-0,32914
	0,196	0,066464		-0,983	-0,33334
	0,196	-0,02538		-0,983	0,127299
	0,391	-0,04859		-0,929	0,115444
	0,58	-0,06705		-0,834	0,09641
	0,755	-0,0787		-0,692	0,072129
	0,902	-0,08154		-0,499	0,04511
		-0,05623		-0,258	0,014508
	1,029	-0,00168		0,018	-2,9E-05
	0,975	0,04732		0,308	0,014948
	0,832	0,075462		0,58	0,052606
	0,608	0,074642		0,803	0,098582
	0,321	0,045871		0,949	0,135612
					0,1768

При построении диаграммы касательных усилий по оси абсцисс откладывают углы поворота радиуса мотыля, а по оси ординат значения Р_K, соответствующим этим углам (рис. 1.8).

Рис.1.8 Диаграмма касательных усилий

Отрезок, равный основанию диаграммы движущих усилий, разбивают на участки по 15°. Для учета поправки Брикса (рис.1.9) берут отрезок АВ, равный одному ходу поршня в масштабе чертежа развернутой индикаторной диаграммы. Проводят полуокружность радиусом R и вправо от центра О откладывают поправку Брикса:

R=0.013

Из точки О' через каждые 15° проводят прямые до пересечения с полуокружностью. Спроецировав полученные точки пересечения на основание АВ, получим различные положения поршня с учетом влияния конечной длины шатуна, которые наносим на диаграмму движущих усилий. Для участков сжатия и выпуска величину GO' откладывают влево от ВМТ.

Рис.1.9 Поправка Брикса

Далее снимают с диаграммы движущих усилий величины Р для 15°, 30°, 45° и т.д. (табл.4, рис.13), с учетом поправки Брикса

Затем, вычисляют значения Р_К и откладывают их в масштабе по вертикали на отрезке оси ОХ из точек, соответствующих тем же углам поворота радиуса мотыля (табл.1.5, рис.1.8).

Ординату наивысшей точки диаграммы, соответствующей концу горения, определяют следующим образом. Из точки Z опускают перпендикуляр на ось абсцисс, который продолжают до пересечения с полуокружностью. Затем полученную точку соединяют с центром О' и измеряют угол a₁. Далее значение Р_К для угла a₁ определяют обычным способом (рис.1.7). Для дизелей наибольшее значение P_К достигает при a₁=18¸26° за ВМТ.

a₁=20,534⁰, Рк=0,9275 МПа

Соединив концы отмеченных ординат плавной кривой, получим диаграмму удельных касательных усилий. Знак удельной силы Р_К считается положительным, если направление Р_К совпадает с направлением движения поршня, и отрицательным, если Р_К направлена в сторону, противоположную его перемещению. При положительном значении Р_К силы, действующие в механизме, будут являться движущими, а при отрицательном - силами сопротивления.

Площадь диаграммы удельных касательных усилий есть величина, пропорциональная работе касательной силы за один цикл. Силы инерции изменяют только форму диаграммы, а площадь ее остается неизменной, так как работа этих сил за полный цикл равна нулю.

Суммарная диаграмма касательных усилий

Изменение касательного усилия всего двигателя представляется суммарной диаграммой касательных усилий, которая для всех цилиндров может быть построена путем суммирования ординат кривых касательных усилий от всех цилиндров, сдвинутых по отношению друг к другу на угол a₀ - угол поворота радиуса мотыля между двумя последовательными вспышками.

Угол a₀ из условия равномерности вращения коленчатого вала принимается для четырёхтактных двигателей равным a₀=720^о/i = 720/6 =120⁰.

Для построения суммарной диаграммы основание диаграммы касательных усилий делят на участки, соответствующие углу оборота мотыля между двумя последовательными вспышками.

Далее каждый участок делят на одинаковое число равных отрезков и нумеруют их.

Ординаты кривой, соответствующие одним и тем же номерам точек, графически суммируют, в результате чего находят ординаты суммарной кривой касательных усилий.

Соединив концы ординат, получим кривую одного участка. На остальных участках кривая будет повторяться (табл.1.6, рис.1.10).

Таблица 1.6

№ТОЧКИ	Соответствует градусам	Рк сумм, Па
	15,135,255,375,495,615
	30,150,270,390,510,630
	45,165,285,405,525,645
	60,180,300,420,540,660
	75,195,315,435,555,675
	90,210,330,450,570,690
	105,225,345,465,585,705
начало	120,240,480,600
конец	120,240,480,600

Рис.1.10 Суммарная диаграмма касательных усилий

На суммарную диаграмму касательных усилий наносят линию сопротивления приводимого в действие агрегата (гребной винт, электрогенератор). Постоянная удельная сила сопротивления t_С находится из уравнения:

Определение махового момента и главных размеров маховика

Из диаграммы касательных усилий видно, что в каждый момент прохождения цикла суммарное значение касательного усилия будет изменяться как по величине, так и по направлению. Следовательно и вызванный этим усилием крутящий момент так же не останется постоянным. Это означает, что коленчатый вал вращается неравномерно.

Неравномерности вращения характеризуются степенью неравномерности:

где w_max - максимальная угловая скорость за цикл, с^-1;

w_min - минимальная угловая скорость за цикл, с^-1;

w_cp - средняя угловая скорость, равная:

Рекомендуемые значения степенью неравномерности при номинальном режиме работы двигателей лежат в следующих пределах d=(0,025...0,05). Принимаем d=0,33.

Вес и размеры маховика можно определить из выражения махового момента двигателя:

G - вес маховика, кг;

d_m - диаметр окружности, проходящий через центр тяжести маховика;

J_М - момент инерции вращения маховика.

где J - момент инерции массы всех вращающихся частей шатунно-мотылевого механизма, приведенный к шейке мотыля;

J_ДВ - момент инерции массы движущихся частей двигателя.

Значение J может быть определено из выражения:

где V_S - объем, описываемый поршнем за один ход и равный:

F_Дmax, F_Дmin - наибольшее и наименьшее действительное значение алгебраической суммы отрицательных и положительных площадок суммарной диаграммы касательных усилий.

=(18.826-1.179)/ltc×10^-4

Значения Р_Дmax и Р_Дmin определяются с учетом анализа полученных сумм и масштаба диаграммы.

Диаметр D_М определяется из уравнения:

=0,65м

Диаметр должен быть выбран из расчета, чтобы окружная скорость на внешней окружности обода чугунного маховика не превышала 25...30 м/с, а стального - 40¸45 м/с.

=25,5 м/с

=7,878 кг·м²

G=62,35 кг

Вес обода:

Полный вес маховика:

Материал выбранного маховика – чугун.
1.5.3 Прочностной расчет

Определим наиболее нагруженный мотыль в первом опасном сечении – табл.1.7 и втором опасном сечении – табл.1.8.

Таблица 1.7

Определение наиболее нагруженного мотыля и сил, действующих на него в первом опасном положении.
№ мотыля	МПа	Углы поворота мотыля, град	Порядок вспышек
	PK	0,0000	-0,1052	0,2886	0,0000	-0,3342	-0,1296	0,0000	0,7994	0,6006	0,0000	-0,3080	0,0814
PP	-0,4952	-0,0383	-0,2419	-0,4671	-0,2802	0,0472	3,0144	0,2914	-0,5035	-0,6860	-0,2582	-0,0297
	PK	0,6006	0,0000	-0,3080	0,0814	0,0000	-0,1052	0,2886	0,0000	-0,3342	-0,1296	0,0000	0,7994
SPK	0,6006	-0,1052	-0,0194	0,0814	-0,3342	-0,2348	0,2886	0,7994	0,2664	-0,1296	-0,3080	0,8808
PP	-0,5035	-0,6860	-0,2582	-0,0297	-0,4952	-0,0383	-0,2419	-0,4671	-0,2802	0,0472	3,0144	0,2914
	PK	-0,3080	0,0814	0,0000	-0,1052	0,2886	0,0000	-0,3342	-0,1296	0,0000	0,7994	0,6006	0,0000
SPK	0,2926	-0,0238	-0,0194	-0,0238	-0,0456	-0,2348	-0,0456	0,6698	0,2664	0,6698	0,2926	0,8808
PP	-0,2582	-0,0297	-0,4952	-0,0383	-0,2419	-0,4671	-0,2802	0,0472	3,0144	0,2914	-0,5035	-0,6860
	PK	0,7994	0,6006	0,0000	-0,3080	0,0814	0,0000	-0,1052	0,2886	0,0000	-0,3342	-0,1296	0,0000
SPK	1,0920	0,5768	-0,0194	-0,3318	0,0358	-0,2348	-0,1509	0,9584	0,2664	0,3356	0,1630	0,8808
PP	0,2914	-0,5035	-0,6860	-0,2582	-0,0297	-0,4952	-0,0383	-0,2419	-0,4671	-0,2802	0,0472	3,0144
	PK	0,0814	0,0000	-0,1052	0,2886	0,0000	-0,3342	-0,1296	0,0000	0,7994	0,6006	0,0000	-0,3080
SPK	1,1734	0,5768	-0,1246	-0,0432	0,0358	-0,5690	-0,2804	0,9584	1,0658	0,9362	0,1630	0,5729
PP	-0,0297	-0,4952	-0,0383	-0,2419	-0,4671	-0,2802	0,0472	3,0144	0,2914	-0,5035	-0,6860	-0,2582
	PK	0,0000	-0,3080	0,0814	0,0000	-0,1052	0,2886	0,0000	-0,3342	-0,1296	0,0000	0,7994	0,6006
SPK	1,1734	0,2688	-0,0432	-0,0432	-0,0694	-0,2804	-0,2804	0,6242	0,9362	0,9362	0,9625	1,1734
PP	-0,6860	-0,2582	-0,0297	-0,4952	-0,0383	-0,2419	-0,4671	-0,2802	0,0472	3,0144	0,2914	-0,5035
	PK	-0,1052	0,2886	0,0000	-0,3342	-0,1296	0,0000	0,7994	0,6006	0,0000	-0,3080	0,0814	0,0000
SPK	1,0682	0,5574	-0,0432	-0,3774	-0,1990	-0,2804	0,5190	1,2248	0,9362	0,6282	1,0439	1,1734
PP	-0,0383	-0,2419	-0,4671	-0,2802	0,0472	3,0144	0,2914	-0,5035	-0,6860	-0,2582	-0,0297	-0,4703
	PK	-0,1052	0,2886	0,0000	-0,3342	-0,1296	0,0000	0,7994	0,6006	0,0000	-0,3080	0,0814	0,0000
SPK	0,9630	0,8459	-0,0432	-0,7116	-0,3286	-0,2804	1,3184	1,8254	0,9362	0,3203	1,1253	1,1734
PP	-0,0383	-0,2419	-0,4671	-0,2802	0,0472	3,0144	0,2914	-0,5035	-0,6860	-0,2582	-0,0297	-0,4703
	PK	-0,1052	0,2886	0,0000	-0,3342	-0,1296	0,0000	0,7994	0,6006	0,0000	-0,3080	0,0814	0,0000
SPK	0,8578	1,1345	-0,0432	-1,0458	-0,4582	-0,2804	2,1178	2,4259	0,9362	0,0123	1,2067	1,1734
PP	-0,0383	-0,2419	-0,4671	-0,2802	0,0472	3,0144	0,2914	-0,5035	-0,6860	-0,2582	-0,0297	-0,4703
	PK	-0,1052	0,2886	0,0000	-0,3342	-0,1296	0,0000	0,7994	0,6006	0,0000	-0,3080	0,0814	0,0000
SPK	0,7526	1,4231	-0,0432	-1,3800	-0,5877	-0,2804	2,9172	3,0265	0,9362	-0,2957	1,2881	1,1734
PP	-0,0383	-0,2419	-0,4671	-0,2802	0,0472	3,0144	0,2914	-0,5035	-0,6860	-0,2582	-0,0297	-0,4703
	PK	-0,1052	0,2886	0,0000	-0,3342	-0,1296	0,0000	0,7994	0,6006	0,0000	-0,3080	0,0814	0,0000
SPK	0,6474	1,7116	-0,0432	-1,7143	-0,7173	-0,2804	3,7167	3,6271	0,9362	-0,6036	1,3695	1,1734
PP	-0,0383	-0,2419	-0,4671	-0,2802	0,0472	3,0144	0,2914	-0,5035	-0,6860	-0,2582	-0,0297	-0,4703
	PK	-0,1052	0,2886	0,0000	-0,3342	-0,1296	0,0000	0,7994	0,6006	0,0000	-0,3080	0,0814	0,0000
SPK	0,5422	2,0002	-0,0432	-2,0485	-0,8469	-0,2804	4,5161	4,2277	0,9362	-0,9116	1,4509	1,1734
PP	-0,0383	-0,2419	-0,4671	-0,2802	0,0472	3,0144	0,2914	-0,5035	-0,6860	-0,2582	-0,0297	-0,4703
Наибольшая радиальная сила	3,0144	МПа
Наибольшее касательное усилие, передаваемое от других цилиндров	0,9584	МПа
Наиболее нагруженный мотыль

Таблица 1.8

Дата добавления: 2015-07-08