Авиационный поршневой двигатель АИ-14
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
денные 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.
2.2 Построение верхней петли индикаторной диаграммы и расчет давления газов в цилиндре
Согласно принятым ранее допущениям считаем, что в такте наполнения и выхлопа разность абсолютных давлений в цилиндре и картере равна нулю. Абсолютные давления в тактах сжатия и расширения меняются по политропам. Сгорание происходит при постоянном объеме. В конце сгорания давление составляет 0,85 от расчетного. Расширение заканчивается скачкообразным падением давления в НМТ от расчетного до давления в картере .
Таким образом, расчету подлежат только давления в ходе расширения и сжатия, определяемые по формуле
,
где - давление в НМТ ;
- полный объем цилиндра,
- текущий объем над поршнем,
,
где
- показатель политропы (в процессе сжатия , в процессе расширения ). После подстановки получим:
.
Вычисления выполнены с помощью пакета EXCEL, полученные данные занесены в таблицу2.1
Таблица 2.1 - Давления и объемы в ходе расширения и сжатия
СжатиеРасширение1800,0996783440,0012663813607,7927195740,000140711900,1003428110,0012601643707,1050123670,000151592000,1023856350,0012414913805,5988387910,000183712100,1059610160,0012103233904,1155308330,000235462200,1113470830,0011666784002,9936552860,000304362300,1189828150,0011107434102,2212770280,000387182400,1295316350,0010430054201,700900660,000480172500,1439877910,0009643834301,3475121690,000579382600,1638539120,0008763374401,103092170,000680872700,1914399950,0007809354500,9306057870,000780932800,2303719430,0006808664600,8066703080,000876342900,2864581640,0005793814700,7163719510,000964383000,3691306520,0004801694800,6500291190,001043013100,4936139740,0003871754900,601239060,001110743200,6830982970,0003043635000,5657035450,001166683300,9659821130,0002354625100,5405186530,001210323401,350514330,0001837055200,5237430270,001241493501,7504293440,0001515935300,5141367810,001260163601,9356561020,0001407095400,511008750,00126638
.3 Определение основных размеров КШМ
Схема кривошипно-шатунного механизма с прицепными шатунами показана на рисунок 2.1.
Рисунок 2.1 - Схема кривошипно-шатунного механизма
Ход поршня 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, . Тогда длина шатуна .
Угол прицепа
Радиусы прицепов r прицепных шатунов в различных цилиндрах неодинаковы. Из условия геометрического подобия следует, что
.
Радиусы и длина остальных прицепных шатунов, длина главного шатуна рассчитаны, с помощью программы DINRAS.EXE. Результаты расчета занесены в таблицу 2.2.
2.4 Определение массы основных деталей
При соблюдении геометрического подобия и использовании конструкционных материалов с одинаковым удельным весом, вес любой детали проектируемого двигателя определяется по формуле
вес комплекта поршня с пальцем
вес главного шатуна
вес прицепного шатуна
вес пальца прицепного шатуна
2.5 Разнос масс КШМ с прицепными шатунами
. Каждый прицепной шатун заменяют двумя массами, одна из которых сосредотачивается на оси поршневого пальца, а другая - на оси прицепного шатуна.
. Под приведенным главным шатуном (рисунок 2.2) понимают собственно главный шатун плюс массы пальцев прицепных шатунов и массы , сосредоточенные на осях этих пальцев. Обозначим
,
.
Приведенный главный шатун заменяем массами , сосредоточенной на оси поршневого пальца, и , сосредоточенной на оси шатунной шейки. Величины и определяем из формул
. Приведенная масса поступательно-движущихся частей.
Эта масса различна в цилиндрах с главным шатуном и с прицепным.
В цилиндре с прицепным шатуном
,
где - масса комплекта поршня;
- часть массы прицепного шатуна, отнесенная к оси поршневого пальца.
В цилиндре с главным шатуном
. Приведенная масса вращательно-движущихся частей
,
где - масса вращательно-движущихся частей;
- часть массы шатуна;
- приведенная масса кривошипа.
2.6 Силы инерции
Силы инерции поступательно-движущихся масс переменны по величине и направлению и действуют по осям цилиндров. Силу инерции в цилиндре с главным шатуном находят из уравнения
Рисунок 2.2 - Главный шатун и массы пальцев прицепных шатунов
,
а силу инерции в цилиндре с прицепным шатуном - из уравнения
,
где - ускорения масс и .
Силы инерции вращательно-движущихся масс находят по формулам
, .
С илы , постоянные по модулю, приложены к оси шатунной шейки и направлены по радиусу кривошипа.
2.7 Суммарная сила, действующая на поршень
Под суммарной силой, действующей на поршень, понимают сумму газовой силы и силы инерции
,
где - сила давления газов на поршень,
- абсолютное давление в цилиндре,
- абсолютное давление в картере,
- сила инерции поступательно-движущихся масс.
2.8 Силы, действующие в центральном КШМ
В центральном КШМ действуют силы, показанные на рисунке 2.3. Причем они имеют положительные значения. При направлении, противоположном указанному,