Судовой двухтактный двигатель с турбонаддувом
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?наковы и отличаются лишь угловыми интервалами, равными угловым интервалам между вспышками в отдельных цилиндрах, то для подсчета суммарного крутящего момента достаточно иметь значения крутящего момента одного цилиндра.
Крутящий момент одного цилиндра определяется по формуле:
, (1.44)
где - радиус кривошипа коленчатого вала;
- тангенциальная сила, направленная перпендикулярно к радиусу кривошипа.
Приняв схему КВ с расположением кривошипов под углом 120, рассмотрим Н-образный двигатель как совокупность согласованно работающих двухтактных оппозитных двигателей. Таким образом, принимаем следующий порядок работы:
Рисунок 1.8
Теперь рассчитываем крутящий момент отдельно взятого оппозитного двигателя как V-образного с углом развала между блоками цилиндров 180. Для этого определяем крутящий момент в отсеке двигателя, а после - момент на коленчатом вале.
Т.е. крутящий момент в отсеке для угла определяется как сумма моментов от двух шатунов (с учетом угла развала цилиндров ):
. (1.45)
Крутящий момент на коленчатом вале для угла определяется по формуле:
. (1.46)
Крутящий момент на выходном вале определяется по формуле:
(1.47)
Результаты расчетов сил t и крутящих моментов М представлены в табл. 1.6, на рис. 1.9 представлен график изменения крутящего момента двигателя на выходном валу.
Таблица 1.6 - Результаты расчетов крутящих моментов, действующих на КВ
Среднее значение крутящего момента одного КВ приближенно определяется по формуле:
.
Рисунок 1.9 - Графики изменения крутящего момента выходного вала
1.4 Прочностной расчет основных деталей КШМ двигателя
Расчет поршня двигателя
В соответствии с существующими прототипами двигателя и с учетом соотношений [1], принимаем:
толщина днища поршня: ;
высота поршня: ;
высота юбки поршня: ;
высота верхней части поршня: ;
внутренний диаметр поршня: ;
диаметр бобышки: ;
расстояние между торцами бобышек: ;
расстояние до первой поршневой канавки: ;
радиальная толщина кольца: ;
радиальный зазор кольца в канавке поршня: ;
толщина стенки головки поршня: ;
толщина стенки юбки поршня: ;
величина верхней кольцевой перемычки: ;
число и диаметр масляных каналов в поршне: и .
На основании данных теплового расчета, скоростной характеристики и динамического расчета получили:
диаметр цилиндра ;
ход поршня: ;
действительное максимальное давление сгорания: ;
площадь поршня: ;
наибольшая нормальная сила: ;
масса поршневой группы: ;
частота вращения: ;
отношение радиуса кривошипа к длине шатуна: .
Также, принимаем:
материал поршня - алюминиевый сплав, ;
материал гильзы цилиндра - чугун, .
Рис. 1.10 - Схема нагружения днища поршня
Напряжение изгиба на днище поршня определятся по формуле:
, (1.54)
где .
.
Полученное значение является допустимым, т.к. .
Рисунок 1.11
Напряжение сжатия в сечении x-x:
, (1.55)
где ;
.
тогда
.
Предельное напряжение сжатия: .
Напряжение разрыва в сечении x-x:
максимальная угловая скорость холостого хода:
; (1.56)
.
- масса поршня с кольцами, расположенными выше сечения x-x:
(кг).
максимальная разрывающая сила:
; (1.57)
.
напряжение разрыва:
; (1.58)
.
Напряжение в верхней кольцевой перемычке:
напряжение среза:
; (1.59)
.
напряжение изгиба:
; (1.60)
.
напряжение сложное:
; (1.61)
.
Удельное давление поршня на стенку цилиндра:
цилиндр двигатель вал себестоимость
; (1.62)
.
; (1.63)
.
Допустимое удельное давление
Диаметры головки и юбки поршня:
, (1.64)
,
, (1.65)
,
где ;
.
Диаметральные зазоры в горячем состоянии:
; (1.66)
;
; (1.67)
,
где - температуры, принятые с учетом жидкостного охлаждения двигателя [1];
и - коэффициенты линейного расширения материалов цилиндра и поршня.
Расчет компрессионного кольца
Основные параметры кольца:
радиальная толщина кольца: ;
радиальный зазор кольца в канавке поршня: ;
высота кольца: ;
разность между величинами зазоров замка кольца в свободном и в рабочем состоянии: ;
материал кольца: чугун серый, .
Среднее давление кольца на стенку цилиндра определяем по формуле:
, (1.68)
т.е. .
Давление кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности определяется по зависимости:
, (1.69)
где - коэффициенты, принятые из статистических данных [2].
Результаты расчетов представлены в таблице 3.1. По данным таблица 1.7 строим эпюру давлений компрессионного кольца на стенку цилиндра (рисунок 1.12).
Таблица 1.7 - Изменение давление кольца на стенку цилиндра
y0306090120150180mк1,051,051,140,900,450,672,85р, МПа0,11550,11550,1250,0990,050,0740,31
Рисунок 1.12 - Эпюра давления кольца по окружности цилиндра
Напряжение изгиба кольца в рабочем состоянии определяется по формуле:
, (1.70)
.
Напряжение изгиба при надевании кольца на поршень:
, (1.71)
где - коэффициент, зависящий от способа монтажа кольца.
?/p>