Расчет авиационного звездообразного поршневого двигателя с воздушным охлаждением (прототип АИ-14)
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
ения) индикаторной диаграммы;
- степень повышения давления:
.
.
. Определяем индикаторный КПД:
,
где mR = 8,314 кДж/кмоль К - универсальная газовая постоянна;
.
. Удельный индикаторный расход топлива:
,
.
.8 Определение эффективных параметров двигателя
. Среднее эффективное давление:
,
где ki - коэффициент, оценивающий долю индикаторной мощности, затраченной на привод нагнетателя:
,
где ?наг -- эффективный КПД нагнетателя:
;
- теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива:
,
.
;
рмех -- среднее давление механических потерь:
,
где рмех пр - приведенное среднее давление механических потерь:
,
где сm = 9,5 м/с - средняя скорость поршня;
;
.
. Механический КПД:
,
.
. Значение эффективного КПД:
,
.
. Удельный эффективный расход топлива:
,
.
2.9 Определение геометрических параметров двигателя
. Рабочий объем цилиндра двигателя:
,
.
. Определяем диаметр цилиндра D и ход поршня S. Обозначим отношение . Тогда , откуда
.
Значение m принимаем: m = 1,236.
.
. Ход поршня: S = mтАвD = 1,236тАв0,110 = 0,136 м.
. Общий рабочий объем двигателя: iтАвVh = 9тАв1,31тАв10-3 = 11,79тАв10-3м3 = 11,79 л.
. Проверяем правильность расчетов основных размеров двигателя:
,
.
,
что подтверждает правильность расчетов.
3 ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
Цель динамического расчета состоит в построении по данным теплового расчета индикаторной диаграммы и нахождении сил, действующих на все звенья кривошипно-шатунного механизма.
Выполнение динамического расчета авиационного поршневого двигателя связано с довольно большим объемом расчетной работы, поэтому целесообразно проводить его на ЭВМ. Особенность такого расчета - учет в нем главного динамического эффекта, создаваемого прицепными механизмами, - сил второго порядка. Динамический расчет звездообразного двигателя без учета этих сил неприемлем, поскольку при этом создается ложное впечатление об уравновешенности механизма и о запасах прочности коленчатого вала, редуктора и воздушного винта.
3.1 Допущения
. Учитываем только силы избыточного давления газов на поршень и силы инерции КШМ.
. Индикаторные диаграммы во всех цилиндрах считаем одинаковыми. Теоретические диаграммы корректируем только в точке, соответствующей концу сгорания.
. Предполагаем геометрическое подобие деталей КШМ проектируемого двигателя и прототипа.
. Для расчета сил инерции реальное распределение масс в КШМ приводим к расчетной схеме, в которой все массы считаем точечными, сосредоточенными на осях поршневых пальцев и оси шатунной шейки коленчатого вала.
. Приведенные массы поступательно-движущихся частей в цилиндре с главным и прицепным шатунами считаем одинаковыми.
. Отличия в кинематике и динамике прицепных механизмов от центрального не учитываем вплоть до заключительного этапа динамического расчета. На заключительном этапе динамического расчета учитываем главный динамический эффект, создаваемый прицепными механизмами.
3.2 Определение основных размеров КШМ
Схема кривошипно-шатунного механизма с прицепными шатунами показана на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1
1. Ход поршня S = 0,136 м и радиус кривошипа м найдены в тепловом расчете.
Основные размеры центрального КШМ вполне определяются радиусом R и длиной шатуна L.
Отношение принимаем таким же, как и у прототипа, l = 0,276. Тогда длина шатуна:
м.
. Угол прицепа:
,
.
.3 Исходные данные для динамического расчета
Динамический расчет выполняется на ЭВМ с помощью программы к. 203 Dinras.exe.
Это позволяет значительно упростить процедуру расчета, а вместе с тем и повысить его точность.
Исходные данные:
Число цилиндров 9
Число однорядных звезд 1
Число прицепных шатунов 8
Частота вращения коленчатого вала, об/мин 2500
Степень сжатия 6,5
Ход поршня, м 0,136
Диаметр цилиндра, м 0,110
Отношение длины радиуса кривошипа к длине главного
шатуна 0,276
Радиус прицепа шатунов, м 0,048
Давление в конце наполнения Pа, Па 99000
Давление в конце pасшиpения Рв, Па 667000
Атмосферное давление Pн, Па 91800
Показатель политpопы сжатия, Nc 1,35
Показатель политpопы pасшиpения, Np 1,24
3.4 Результаты расчета
Радиус кривошипа,длинна прицепного и главного шатуна
R= .068000 l= .198642 L= .246377
Значение pадиуса пpицепа
R(1)= .04867 R(2)= .04992 R(3)= .04943 R(4)= .04800
R(5)= .04800 R(6)= .04943 R(7)= .04992 R(8)= .04867 R(
Пpивед. масса поступательно движущихся частей в
главном и боковом цилиндpах
MPZ= 1.4472840 MPL= 1.3734020
Сила инеpции вpащательно-движущихся масс
F= -21221.37000
Масса неуpавновешенных частей
MASS= 7.2853
Суммарные окружная и радиальные силы
-----------------------------------------------
| TC | ZC | ZCD |
-----------------------------------------------
| 25092.02000| -14313.29000| -14313.29000|
| 20922.97000| -21066.58000| -21066.58000|
| 17003.61000| -24504.99000| -24573.41000|
| 14233.25000| -26114.35000| -26114.35000|
| 12671.63000| -27572.88000| 15370.33000|
| 22320.25000| 18186.04000| 18186.04000|
| 27469.36000| 4807.79100| 10255.09000|
| 27984.86000| -3604.17800| -3604.17800|
-----------------------------------------------
Полные силы действующие на шатунную шейку
в окружном и в радиальном направлениях,
----------------------------