Судовой двухтактный двигатель с турбонаддувом
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
двигателя.
Определение размеров и масс основных элементов КШМ
Недостающие размеры КШМ определяются по диаметру цилиндра и ходу поршня:
радиус кривошипа коленчатого вала
; (1.33)
длину шатуна
, (1.34)
где .
Размеры поршня, шатуна, коленчатого вала принимаются согласно статистическим соотношениям [1] и размерам деталей существующего прототипа [2].
Для расчета сил инерции деталей КШМ определяют массы:
поршневого комплекта;
массы центральных шатунов;
шатунных шеек и щек коленчатого вала.
Значение масс элементов КШМ проектируемого двигателя принимаем равными массам элементов прототипа:
масса поршневого комплекта - ;
масса шатунной группы - ;
Масса поршневой группы определяется по формуле:
,
где - масса поршня;
- масса комплекта поршневых колец;
- масса поршневого пальца;
- общая масса элементов крепления.
Следовательно, масса поршневой группы
.
Общая масса шатунной группы:
.
Масса поступательно-движущейся части шатунной группы, условно сосредоточенной на оси поршневого пальца определяется по формуле:
.
Масса вращающейся части шатунной группы, условно сосредоточенной на оси шатунной шейки:
.
Масса поступательно-движущихся частей КШМ определяется по формуле:
.
Силы, действующие в КШМ
Определение сил давления газов в цилиндре
Сила давления газов определяется по формуле:
, (1.35)
где - значение давления газов в цилиндре;
- давление окружающей среды;
- диаметр цилиндра, м.
Для последующих расчетов необходимо построить график изменения силы давления газов в функции от угла поворота коленчатого вала.
Для этого необходимо индикаторную диаграмму, построенную в координатах , перестроить в диаграмму с координатами (развернутую диаграмму). Для этого индикаторная диаграмма перестраивается в развернутую с помощью метода Брикса (см. рис.3) - на отрезке, соответствующем ходу поршня, строится полуокружность радиусом, равным половине хода. С учетом поправки Брикса () откладывается новый центр, из которого проводят лучи до пересечения с полуокружностью, соответствующие углу поворота коленчатого вала. В конечном итоге получаем точки пересечения, являющиеся шкалой для диаграммы в координатах . Следующим шагом является разворачивание индикаторной диаграммы по углу (рисунок 1.3).
Рисунок 1.3 - Развернутая индикаторная диаграмма методом Брикса
Рисунок 1.4 - Развернутая индикаторная диаграмма изменения давления по углу поворота КВ
Развернутая индикаторная диаграмма показывает избыточное давление газов на поршень:
. (1.36)
Сила давления газов на поршень подсчитывается по формуле (1.36), и величины соответствующих сил для каждого угла поворота коленчатого вала записываются в таблицу 1.3.
Таблица 1.3 - Изменение силы давления газов на поршень по углу поворота КВ.
Определение сил инерции поступательно-движущихся масс
Действующая на поршень сила инерции масс, совершающих возвратно-поступательное движение, равна:
, (1.37)
где - силы инерции первого порядка,
- силы инерции второго порядка.
Следовательно,
, (1.38)
где - масса ПДМ;
- радиус кривошипа коленчатого вала;
- угловая скорость коленчатого вала, .
Суммарная сила , действующая на поршневой палец, определяется алгебраическим сложением сил давления газов и сил инерции ПДМ по формуле:
(1.39)
Результаты расчета сил , и сводятся в таблицу 1.4, и строится сводный график сил, действующих на поршень по углу поворота коленчатого вала (рисунок 1.5).
Таблица 1.4 - Изменение сил, действующих на поршень в зависимости от угла поворота КВ
Рисунок 1.5 - График сил, действующих на поршень
Определение сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала
От действия суммарной силы возникают следующие силы (рисунок 1.6):
Рисунок 1.6 - Схема сил, действующих на детали КШМ
суммарная нормальная (боковая) сила N, направленная перпендикулярно оси цилиндра; определяется по формуле
; (1.40)
суммарная радиальная сила Z, направленная по радиусу кривошипа; определяется по формуле
; (1.41)
суммарная тангенциальная сила Т, направленная перпендикулярно к радиусу кривошипа; определяется по формуле
; (1.42)
- суммарная сила, действующая вдоль шатуна К определяется по формуле
, (1.43)
где - угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра, .
Результаты расчета сил K, N, T и Z сводятся в таблицу 1.5. Диаграммы изменения этих сил в зависимости от угла поворота коленчатого вала представлены на рисунок 1.7.
Таблица 1.5 - Изменение сил, действующих на поршень, в зависимости от угла поворота КВ
Рисунок 1.7 - Диаграмма изменения сил K, N, T и Z в зависимости от угла поворота КВ
Крутящий момент на выходном коленчатом вале
Кривая тангенциальных сил T является кривой изменения индикаторного крутящего момента, развиваемого одним цилиндром. Построение графика суммарного индикаторного крутящего момента многоцилиндрового двигателя (с равномерным чередованием одноименных процессов) сводится к суммированию крутящих моментов от всех цилиндров с учетом чередования вспышек. Так как величины и характер изменения крутящего момента по углу поворота коленчатого вала од?/p>