Курсовой работы

Прежде чем, приступить к тепловому расчету двигателя, необходимо выполнить аналитический обзор.

В аналитическом обзоре необходимо обосновать принятые исходные данные для расчета двигателя. Это касается, прежде всего, обоснование типа двигателя, его номинальной частоты вращения, степени сжатия, числа цилиндров, способа смесеобразования. Необходимо указать существующие тенденции в мировом и отечественном двигателестроении по принятым направлениям. В заключение этого раздела приводятся в табличной форме технические параметры по 2…3 двигателям-прототипам, делаются выводы по достоинствам и недостаткам указанных двигателей. Приведенные выводы должны быть учтены при расчете двигателя. Наибольшие трудности для студентов представляет раздел по кинематическому и динамическому расчетам двигателя. Ниже приведен пример выполнения этого раздела.

Исходные данные: двигатель бензиновый, номинальная

мощность - 62,5 кВт, номинальная частота вращения - 5500 мин^-1,

ход поршня - 67 мм, диаметр поршня - 82 мм, число цилиндров - 4.

Определяем по формулам перемещение, скорость и ускорение поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала.

. . .

Полученные значения кинематических параметров оформляем в табличной форме.

Выберем λ и длину шатуна L_Ш, примемλ = 0,3.

В соответствии с этим: L_Ш = R / λ. L_Ш = 33,5/0,3 = 111,67 мм.

Угловая скорость вращения коленчатого вала:

ω = πn_н/30 = 3,14·5500/30 = 575,67, с^-1 При j⁰ = 0:

0, мм.

0, м/с.

14432,29,м/с².

Таблица 1

Кинематические параметры двигателя

φ^0	Sx, мм	Cn, м/с	jn, м/с^2
	0,00	0,00	14432,29
	5,74	12,15	11279,67
	20,52	19,21	3885,62
	38,53	19,28	-3330,53
	54,02	14,20	-7216,15
	63,77	7,14	-7949,15
	67,00	0,00	-7771,24
	63,77	-7,14	-7949,15
	54,02	-14,20	-7216,15
	38,53	-19,28	-3330,53
	20,52	-19,21	3885,62
	5,74	-12,15	11279,67
	0,00	0,00	14432,29

Рис.1. Диаграмма перемещения поршня

Рис.2. Диаграмма скорости поршня

Рис.3. Диаграмма ускорения поршня

В ходе динамического расчета определяются силы и моменты, действующие на детали кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

Строим развернутую диаграмму давления газов в координатах р_Г - j^оп.кв, используя построенную индикаторную диаграмму действительного цикла в ходе теплового расчета двигателя.

p_r - давление газов; p_j - давление на поршень от инерционных сил;

p₁ - суммарное давление на поршень.

Определяем силу инерции деталей КШМ, движущихся поступательно по формуле:

F_j = - m_j× j_n

где m_j – масса деталей КШМ, движущихся поступательно:

,

- масса поршневой группы,

-масса шатуна, отнесенная к поршневому пальцу:

-масса шатуна. Ориентировочно принимаем:

массу поршневой группы m_n(уд) = 10 ,

массу шатуна m_ш. (уд) = 12

m_n = 10·3,14· (8,05)²/4=0,509 кг, m_ш. = 12·3,14· (8,05)²/4=0,610 кг,

m_ш.п..=0,275·0,610=0,168 кг, m_j=m_n+m_ш.п.= 0,509+0,168= 0,677 кг.

Определим силы инерции деталей КШМ, движущихся поступательно и занесём значения в таблицу 2.

Таблица 2

Силы инерции, действующие в КШМ

φ^0	J, м/с^2	Fj, Н	Pj, МПа
	14432,13	-9764,35	-2,03
	11279,54	-7631,41	-1,50
	3885,57	-2628,86	-0,52
	-3330,49	2253,31	0,44
	-7216,06	4882,18	0,96
	-7949,05	5378,09	1,06
	-7771,14	5257,73	1,03
	-7949,05	5378,09	1,06
	-7216,06	4882,18	0,96
	-3330,49	2253,31	0,44
	3885,57	-2628,86	-0,52
	11279,54	-7631,41	-1,50
	14432,13	-9764,35	-1,92
	14062,61	-9514,35	-1,87
	12983,43	-8784,21	-1,73
	11279,54	-7631,41	-1,50
	3885,57	-2628,86	-0,52
	-3330,49	2253,31	0,44
	-7216,06	4882,18	0,96
	-7949,05	5378,09	1,06
	-7771,14	5257,73	1,03
	-7949,05	5378,09	1,06
	-7216,06	4882,18	0,96
	-3330,49	2253,31	0,44
	3885,57	-2628,86	-0,52
	11279,54	-7631,41	-1,50
	14432,13	-9764,35	-1,92

Рис. 4. Развернутая индикаторная диаграмма

Определяем и строим суммарную силу, действующую на поршень.

где численные значения суммарного давления берутся из диаграммы, представленной на рис. 5.1.

Определяем силы F_N ; F_s; F_к и F_t с интервалом 30^о, оформляем их значения в табличной форме (табл. 5.2) и строим развернутые диаграммы сил, действующих в КШМ двигателя (рис. 5.3, рис. 5.4).

Рис. 5. Диаграмма суммарной силы

Боковая сила, прижимающая поршень к цилиндру:

FN = FS × tgb.

Сила, действующая вдоль шатуна:

F_s=FS /cosb.

Сила, направленная по радиусу кривошипа:

^.

Тангенциальная сила, создающая вращающий момент на коленчатом валу:

Результаты расчета сводятся в табл. 3

Таблица 3

Дата добавления: 2015-07-19