Модернизация системы питания автомобиля МАЗ-543240 с двигателем ЯМЗ-236БЕ для работы на компримированном природном газе
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
?орядков.
, мм; (2.50)
Результаты вычислений перемещения поршня сводим в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 - Перемещение поршня в зависимости от угла п.к.в.
,
град.,
мм=,
мм,
мм0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 3600 8 33 65 97 121 130 121 98 65 33 9 00 2 7 9 7 2 0 2 7 9 7 2 00 11 40 74 105 124 130 124 105 74 40 11 0
При повороте от в.м.т. до н.м.т. движение поршня происходит под влиянием перемещения шатуна вдоль оси цилиндра и отклонения его от этой оси. Вследствие совпадения направлений перемещений щатуна при движении кривошипа по первой четверти окружности (0-900) поршень проходит больше половины своего пути. Это следует из уравнения (2.50). При движении кривошипа во второй четверти окружности (90-1800) направления перемещений шатуна не совпадают и поршень проходит меньший путь, чем за первую четверть.
Скорость поршня
При перемещении поршня, скорость его движения является величиной переменной и при постоянной частоте коленчатого вала зависит только от изменения угла поворота кривошипа и отношения = R/Lш и определяется по формуле:
, м/с, (2.51)
Кривая скорости поршня строится сложением гармоник скорости первого и второго порядков.
Результаты расчётов сводим в таблицу 2.3.
Таблица 2.3. - Скорость поршня в зависимости от угла п.к.в.
,
град.,
м/с,
м/с,
м/с0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 3600,0 7,49 12,97 14,97 12,97 7,49 0,0 7,49 12,97 14,97 12,97 7,49 0,00,0 1,88 1,88 0,0 1,88 1,88 0,0 1,88 1,88 0,0 1,88 1,88 00,0 9,37 14,85 14,98 11,09 5,61 0,0 5,61 11,09 14,98 14,85 9,37 0,0
Ускорение поршня
Ускорение поршня определяется по формуле:
, м/с 2. (2.52)
Построение кривой проведено сложением гармоник ускорения первого и второго порядков.
Результаты расчётов сводим в таблицу 2.4.
Таблица 2.4 - Ускорение поршня в зависимости от угла п.к.в.
,
град.,
м/с 2,
м/с 2,
м/с 20 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 3603450,0 2987,8 1725,2 0,4 -1724,5 -2987,4 -3450,0 -2988,2 -1725,9 -1,2 1723,8 2987,0 3450,01000,5 500,3 -500,1 -1000,5 -500,5 499,9 1000,5 500,7 -499,7 -1000,5 -500,9 499,5 1000,54450,5 3488,1 1225,1 -1000,1 -2225,0 -2487,5 -2449,5 -2487,5 -2225,6 -1001,7 1222,9 3486,5 4450,5
2.4 Динамический расчёт двигателя
Для расчета деталей кривошипно-шатунного механизма на прочность и выявление нагрузок на трансмиссию машин необходимо определить величины и характер изменения сил и моментов, действующих в двигателе. С этой целью производят динамический расчёт КШМ. Динамический расчёт КШМ заключается в определении суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов и сил инерции. По этим силам рассчитывают основные детали на прочность и износ, а так же определяют неравномерность крутящего момента и степень неравномерности хода двигателя.
Все действующие в двигателе силы воспринимаются полезным сопротивлением на коленчатом валу, силами трения и опорами двигателя.
Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма
По характеру движения массы деталей КШМ можно разделить на движущиеся возвратно-поступательно (поршневая группа и верхняя головка шатуна), совершающие вращательное движение (коленчатый вал и нижняя головка шатуна) и совершающие сложное плоскопараллельное движение (стержень шатуна).
Для упрощения динамического расчёта действительный КШМ заменяется динамически эквивалентной системой сосредоточенных масс.
Массу поршневой группы mп считают сосредоточенной на оси поршневого пальца. Массу шатунной группы mш заменяют двумя массами, одна из которых mшп - масса шатуна, приведённая к поршню, сосредоточена на оси поршневого пальца, другая mшк - масса шатуна, приведённая к коленчатому валу - на оси кривошипа.
Величины этих масс определяются для большинства существующих конструкций автомобильных и тракторных двигателей по формулам:
,
.
При расчётах принимаем средние значения:
, кг, (2.53)
, кг, (2.54)
По прототипу проектируемого двигателя принимаем mш =6,2 кг.
Подставляя значение массы шатунной группы mш=6,2 кг в выражения (2.53) и (2.54), получим:
кг,
кг.
Масса кривошипа принимается по прототипу mк=4,5 кг.
Масса поршневой группы mп принята из данных прототипа и равна mп=3,52 кг.
Таким образом, система сосредоточенных масс, динамически эквивалентная КШМ, состоит из массы имеющей возвратно - поступательное движение mj и массы, имеющей вращательное движение mR. mj и mR определяются по формулам (2.55) и (2.56).
, кг, (2.55)
, кг. (2.56)
, кг,
, кг.
Расчёт сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме
Силы давления газов
Силы давления газов, действующие на площадь поршня, для упрощения динамического расчёта заменяют одной силой, направленной по оси цилиндра и приложенной к оси пальца. Её определяют для каждого момента времени (угла ) по индикаторной диаграмме, построенной на основании теплового расчёта.
Значения Рг, МПа заносим в таблицу 2.5.
Силы инерции
Силы инерции, действующие в КШМ, в соответствии с характером движения приведённых масс подразделяют на силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс Рj и центробежные силы инерции вращающихся масс KR.
Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс определяется по формуле:
, кН, (2.57)
Знак минус показывает, что сила инерции направлена в сторону, противоположную ускорению.
При проведении динамических расчётов двигателей целесообразно пользоваться не полными, а удельными силами, отнесёнными к единице площади поршня.
Расчёты Рj должны производится для тех же положений кривошипа (угла ) для которых определялись Рг.
Удельная сила инерции, отнесённая к единице площади ?/p>