Тепловой и динамический расчет автотракторных двигателей
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
P1=f(?), избыточное давление газов РГ и сил инерции Pj определяется аналитическим способом.
.5Построение графиков сил N, Pt , T, отнесенных к единице площади поршня (п, Pt , t).
Перечисленные силы определяются формулами
Как видно из приведенных формул, силы n, Pt, t могут быть получены пересчетом суммарных сил Р, действующих на поршень. Значения коэффициентов tg ?, cos ?, sin (?+?)/cos? для разных отношений радиусов кривошипа к длине шатуна ? приводятся в [4] и использованы в расчетной программе.
Расчеты этих сил рекомендуется проводить в виде таблицы.
По результатам расчета строятся развернутые диаграммы изменения сил Р1, n, Pt, t в зависимости от угла поворота коленвала.
Полученные данные используются при расчетах деталей кривошипно-шатунного механизма на прочность для определения суммарного крутящего момента, анализа равномерности вращения коленвала, построения полярных диаграмм нагрузок на шейки и подшипники коленвала и дли других расчетов.
.6Определение удельного давления на поверхности шатунной шейки
Описывается окружность (О,1...11,О) радиусом, равным длине шатуна l (в масштабе), с центром в точке О" (Рис. 5). От точки О" вниз в том же масштабе откладывается отрезок OО1 , равный радиусу кривошипа. Из точки 01, как из центра произвольным радиусом описывается вторая окружность (0,2...10,0), которая делится, например, на 12 частей (через 30 поворота коленчатого вала). Точки пересечения лучей, проведенных из точки O1 через точки деления 1,2,3, и т.д., с первой окружностью соединяются с точкой О", полученные ломанные линии O1О" и (n- порядковый номер точки, лежащей на окружности радиуса) изображают положение кривошипно-шатунного механизма двигателя при вращении цилиндра вокруг остановленного коленчатого вала.
На лучах О"n откладываются действующие вдоль шатуна силы Pt, взятые также через 30 поворота коленчатого вала из диаграммы : отрицательные- вдоль луча, положительные- на продолжении его за точку О". Плавная кривая, соединяющая все полученные точки, и есть полярная диаграмма сил Pt.
Сила, действующая на шатунную шейку, складывается из Pt и "удельной" центробежной силы инерции массы шатуна, отнесенной к вращающимся частям:
.
Сила Рс' имеет постоянное направление по радиусу кривошипа от центра О" и при данной угловой скорости постоянна по величине. Поэтому для сложения Pt и Рс достаточно отложить вниз от точки О" подсчитанную по формуле силу Рс' в масштабе сил диаграммы. Полученная точка О2 является полюсом диаграммы равнодействующих единичных сил R' на шатунную шейку, а вектор, соединяющий О2 с любой точкой диаграммы, - силой давления шатуна на шатунную шейку, отнесенной к единице площади поршня.
На графике рис.5, (полярная диаграмма) нанесены силы, действующие на шатунную шейку при ? = 120 и треугольник сил, поясняющий правило получения сил R', на котором основано определение полюса диаграммы сил R'.
Для определения точки прилежания сил R' на диаграмме изображается шатунная шейка. Вектор силы R продолжается в сторону, противоположную его направлению, до пересечения с внешним диаметром шатунной шейки эта точка будет центром приложения силы R.
Шатунная шейка проверяется на среднее удельное давление. Полярная диаграмма сил R' перестраивается в декартовых координатах, находится среднее значение силы Rср, по которой определяется действительное среднее усилие, действующее на шатунную шейку.
,
Среднее удельное давление находится по формуле:
,
где dш, lш- диаметр и длина шатунной шейки.
У выполненных конструкций двигателей qср изменяется в следующих пределах:
карбюраторные двигатели -2-6 МПа, дизельные двигатели-2-7 МПа.
Основное назначение полярной диаграммы - нахождение участка шатунной шейки для сверления маслоподводяшего отверстия. В книге "Теория, конструкция и расчет автомобильных и тракторных двигателей" академика В.Н. Болтинского для этого рекомендуется построить диаграмму износа. Для ее построения вычерчивается окружность произвольного радиуса ? и делится также на 12 частей. Для данного положения коленчатого вала из полярной диаграммы находится вектор равнодействующей силы R и точка ее приложения на шатунной шейке. Кольцевая полоска, образованная основной окружностью и окружностью радиуса (где ?= 0,05… 0,1- коэффициент уменьшения), заштриховывается в обе стороны на 60 от точки приложения (усилие, действующее в данный момент на шейку, условно распространяется на 120). Для каждого фиксированного положения шатуна относительно коленвала производятся такие построения.
Суммарная толщина заштрихованных полосок в каждой точке деления откладывается по лучам, соединяющим центр окружности с точками деления, к центру. Соединение полученных точек дает диаграмму износа, так как износ в конечном итоге пропорционален усилиям, действующим на изнашиваемую деталь. Лучше это делать на окружности увеличенного радиуса (рис 5).
.7 Диаграмма изменения крутящего момента двигателя по углу поворота коленчатого вала
Для этой цели используется диаграмма изменения касательной силы на шатунной шейке t, отнесенной к единице площади поршня (рис.5). Действительная касательная сила Т в каждом положении кривошипа определяется произведением текущего значения силы t на площадь поршня, т.е.
.
Диаграмма изменения силы t, по существу является диаграммой изменения полной силы Т, ?/p>