Расчёт динамики кривошипно-шатунного механизма V-образного двигателя
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
/p>
Момент можно уравновесить с помощью противовесов на щеках коленчатого вала.
Схема установки противовесов на коленчатом валу приведена на рисунке 5.2.
На приведенной схеме применены разгружающие противовесы. Количество противовесов Zп=12. Амплитуда сил инерции поступательно движущихся масс
Сила инерции противовесов
где Кр=0,4 - коэффициент разгрузки
d=1200 - угол между кривошипами.
6. Расчет нагрузок на коренную шейку и подшипник
Схема к расчету нагрузок на коренные шейки и подшипник 4,5 представлены на рис.6.1 и 6.2. Переменные нагрузки на опору, кН:
,
.
Общие нагрузки на коренную шейку по осям Rx и Ry, кН:
.
где Хпр, ?п? - постоянные нагрузки от сил инерции противовесов, кН:
,
.
Полная нагрузка на коренной подшипник, кН:
.
Нагрузки на коренной подшипник, кН:
,
0,
где ?=48 - угол развала цилиндров.
Результаты расчетов представлены в таблице 6.1., годографы нагрузок на коренной подшипник и шейку представлены на рис.6.3 и 6.4.
7. Определение степени неравномерности вращения коленчатого вала двигателя
Массовый момент инерции генератора, кгм:
?м=40.
Массовый момент инерции всех движущихся деталей в отсеке, кгм:
где R=0,13 - радиус кривошипа, м;
?П =2,0 - среднее значение числа противовесов приходящихся на один кривошип;
D=0,26 - диаметр цилиндра, м;
Z0 =2 - число цилиндров в отсеке;
LK =0,38 - длина кривошипа, м;
d =0,2 - диаметр шатунной шейки, м.
Суммарный массовый момент инерции движущихся масс двигателя, кгм:
?? = ?м + z ?=40+125,238=102,856.
Максимальное значение избыточной работы, Нм:
A = F ?? ?Мкр =5322тАв0,02=2128.
где F-площадь наибольшей фигуры.
Степень неравномерности вращения:
Степень неравномерности вращения коленчатого вала двигателя находится в допустимых пределах.
8. Расчет коленчатого вала на прочность
Результаты динамических расчетов КШМ используют для расчетов прочности, важнейшим из которых является расчет прочности коленчатого вала. Коленчатый вал рассчитывается на усталостную прочность, потому что коленчатый вал нагружен переменными силами и моментами.
8.1 Расчет коренной шейки
Коренные шейки подвергаются деформациям кручения и изгиба, однако деформации изгиба незначительны и ими пренебрегают. Коренные шейки рассчитывают только на кручение. Наиболее напряженной является шейка, для которой максимальная величина
,
где и - выбираются для каждой шейки.
Для выявления наиболее напряженной шейки составляют таблицу 8.1.
Таблица 8.1.
№ коренных шеек К, К+11,22,33,44,55,66,k, кНм28,4934,4730,0236,0131,9724,95, кНм-13,83-22,08-15,76-20,79-14,47-0,21, кНм42,3256,5535,7856,846,4425,16
Наиболее нагруженной является шейка 4,5 и расчет ведем только для этой шейки.
Амплитуда цикла касательных напряжений, МПа:
где - момент сопротивления шейки при кручении с учетом ослабляющего действия смазочных сверлений;
где D=0,225 м - диаметр коренной шейки;
где D1 =0,110 м - диаметр отверстия коренной шейке;
? - коэффициент, учитывающий ослабляющее действие смазочных отверстий;
? - 0,9 - при одном отверстии.
Запас прочности коренной шейки по касательным напряжениям:
где - предел усталости материала коленчатого вала при кручении и симметричном цикле нагружений, для чугуна ВЧ-50-2 = 170,0МПа;
=1,70 - коэффициент динамичности, учитывающий дополнительные напряжения
от крутильных колебаний, его значение больше 1 и выбирается в зависимости от числа кривошипов коленчатого вала;
- эффективный коэффициент концентрации напряжений для вала с поперечным сверлением; - масштабный коэффициент;
Отношение эффективного коэффициента концентрации напряжений для вала с поперечным сверлением к масштабному коэффициенту принимаем:
.
Полученное значение сравнивается с .
= 1,5тАж.3,0-для высокофорсированных двигателей.
8.2 Расчет шатунных шеек
Напряжения изгиба в расчетном сечении определяют по изгибающему моменту , действующему в продольной плоскости, проходящей через ось отверстия:
,
где: ? = 50 - угол между плоскостью кривошипа и сечением смазочного отверстия.
Для К-й шатунной шейки:
, .
Расчет ведут по разности моментов:
.
Законы изменения ZК и ТК одинаковы для всех шатунных шеек.
Для нахождения и составляют таблицу8.2.
Таблица 8.2.
?К, град. ZК, кНТК, кН, Нм
48220,446-40,56216,87760321,16793,6037,55472158,058154,406-9,311156-280,21278,07921,302168-305,55470,22927,006180-324,61354,71830,838372291,071173,36123,623384101,173219,1400,313396-62,805186,063-15,2173634,499-101,3798,31248220,446-40,56216,87760321,16793,6037,554
=30,838, =-
15,217,=30,838+15,217=46,055.
Расчет таблицы следует вести лишь для нескольких значений ? вблизи ZMAKC и ТМАКС и нескольких значений ? в близи ?МИН и ТМИН, что обеспечивает выявление и . Далее определяют амплитуду нормальных напряжений ?а и запаса прочности для них n?:
, где
где d=0,2 м - диаметр шатунной шейки;
d1 =0,09 - диаметр осевого отверстия в шатунной шейке;
? = 0,9 - коэффициент, учитывающий о