Динамический расчёт судового дизельного двигателя
3.1 Расчет сил, действующих в однорядном многоцилиндровом дизеле 3.1.1 Расчет суммарных давлений P1, действующих на поршень вдоль оси цилиндра: Суммарное давление P1, кПа, действующее на поршень вдоль оси цилиндра:
где: Р – абсолютное давление газа в цилиндре (по развернутой индикаторной диаграмме), кПа; Pa – атмосферное давление, принимаемое равным 100 кПа в соответствии с ГОСТ 10448-80; Pj – давление, вызываемое силой инерции поступательно движущихся масс, кПа. Pj = -(Мпд / Fп) ∙ R ∙ w2 ∙ (cos φ + λш ∙ cos (2φ)) ∙ 10-5 Мпд = mп + 1/3 · mш = 600 + 1/3 · 900 = 900 где Мпд – масса поступательно движущихся частей, кг; Fп = (π ∙ d2)/ 4 = (3,14 ∙ 0,232) / 4 = 0,04154 м2 Fп – площадь поршня, м2; R – радиус кривошипа, см; W = (π ∙ n) / 30 W – угловая скорость коленчатого вала, рад/с; W = (3,14 ∙ 500) / 30 = 52,3599 рад /с. Масса поступательно движущихся частей складывается из массы комплекта поршня и 1/3 массы шатуна (mп = 600 кг/м2, mш = 900 кг/м2). Материал для поршня – чугун, шатуна – сталь 18Х2Н4МА. Полученные расчетом значения суммарного давления, сил инерций для углов от 0 до 7200 с шагом 150 сводятся в таблицу. Таблица 6 - Значения суммарного давления и сил инерций
На листе, где изображена развернутая индикаторная диаграмма, в том же масштабе вычерчивается диаграмма суммарного давления и кривая сил инерции. 3.1.2 Построение развернутой индикаторной диаграммы Развернутая индикаторная диаграмма, т.е. изображенная в координатах (Р-φ), вычерчивается на бумаге формата А4 в том же масштабе давления, что и свернутая индикаторная диаграмма. Масштаб углов принимается 1 град. п.к.в. /мм. Отсчет угла поворота вала ведется с начала такта впуска, т.е. φ = 00 при положении поршня в ВМТ в начале такта впуска, до 7200, с шагом в 150. 3.2 Определение нормальных N, радиальных Z и касательных T усилий, набегающих приведенных касательных давлений Tj, и максимальных набегающих крутящих моментов Ttg j на каждую коренную и шатунную шейки коленчатого вала Графическим построением определяются приведенные нормальные N, радиальные Z, и касательные Т усилия для двух положений вала: φ = 2700 и φ = 3900. Усилия определяются по формулам:
где β – угол между осью цилиндра и шатуном. Определяется графическим построением для φ = 2700 и φ = 3900. Формулы преобразуются для радиального и касательного усилий:
Таблица 7 - Графическое определение N,T,Z для φ = 2700
Рш = 382,526 кПа, β = 140 , mR∙Lш =1 : 4 mP,N,T,Z =10 кПа/мм. Таблица 8 - Графическое определение N,T,Z для φ = 3900
Рш=6649,3 кПа, β=90 mR,Lш = 1 : 4 mPш,Р1,N,T,Z = 100 кПа/мм. Из рассмотренных треугольников образованных радиусом кривошипа, шатуном и их проекциями на ось цилиндра и перпендикуляр к оси цилиндра следует:
Тогда:2
Приведенное касательное усилие создает крутящий момент одного цилиндра:
Крутящие моменты отдельных цилиндров, складываясь вдоль вала, образуют на шатунных и коренных шейках набегающие крутящие моменты, подсчитываемые по уравнениям: для коренных шеек:
для шатунных шеек:
где: Tktgj – набегающий крутящий момент на j-ю коренную шейку, кПа; Tkj – набегающее приведенное касательное усилие на j-ю коренную шейку, кПа; Tшtgj – набегающий крутящий момент на j-ю шатунную шейку, кПа; Tшj – набегающее приведенное касательное усилие на j-ю шатунную шейку, кПа; Tkj+1, Tшj+1 – набегающие приведенные касательные усилий на j+1 шатунную и коренную шейки, кПа. Термин «набегающее касательное усилие» является условным, так как вдоль вала складываются только крутящие моменты, а касательные усилия, вызывающие крутящий момент передаются валом на рамовые подшипники. С целью упрощения расчетов определяются не набегающие крутящие моменты, а набегающие касательные усилия. Сложение касательных усилий производится с учетом их начальных фаз, то есть периодов (в град. пкв) между вспышками в j-ом и последнем цилиндрах. В рядном четырехтактном дизеле начальная фаза j-го цилиндра, град. пкв., ξj= 720 - ((720∙(k-1))/i) где: j – номер цилиндра; i – число цилиндров; k – номер вспышки в j-ом цилиндре при условии, что в последнем k=1. Значения k принимаются в соответствии с порядком работы цилиндров. Для 6-ти цилиндрового дизеля порядок работы цилиндров: 1-5-3-6-2-4.
Расчет усилий N,Z,T и набегающих касательных усилий выполняется на ЭВМ по программе «Динамика», для значений углов пкв от 0 до 720, через каждые 15. В ЭВМ вводятся следующие значения: 1) Индикаторная цилиндровая мощность Pi1, посчитанная по формуле:
где Tm - средние значение за два оборота коленчатого вала; кВт. 2) Число цилиндров: i = 6; 3) Радиус кривошипа: R = 16 см; 4) Частота вращения: n = 500 об/мин; 5) Масштаб давлений: mp = 50 кПа/мм; 6) Шаг разбивки углов ПКВ: φ = 150; 7) Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна: λш = 0,25; 8) Угол между осью кривошипа и осью отверстия в шатунной шейке для подвода масла: 900; 9) Расстояние между серединами коренных шеек: H = (1,15…1,4) ∙ D = 1,5 ∙ 23 = 34,5 см = 345 мм; 10) Вводятся значения давлений P1 для каждого угла ПКВ, запрашиваемых компьютером, в мм; 11) Порядок работы цилиндров: 1-5-3-6-2-4. Далее программа выдает значение индикаторной цилиндровой мощности соответствующее данным по P1, снятых с развернутой диаграммы и равное произведению крутящего момента на угловую скорость. Pi1 = 90 кВт при котором ошибка составляет 0,8%, что удовлетворяет условию допустимого значения погрешности равной 5%. После ввода данных на экране выводятся значения набегающих приведенных касательных усилий на каждую коренную и шатунную шейки в кПа. Далее приводятся эти значения сведенные в таблицы для каждого колена вала, причем для первого и последнего цилиндра делаем подробные таблицы, а для остальных цилиндров записываются только экстремальные значения усилий. Для шестого цилиндра: Для первого цилиндра:
Для пятого цилиндра: Для четвертого цилиндра:
Для третьего цилиндра: Для второго цилиндра:
Далее выдаются значения N, T, Z а также значения изгибающих моментов возникающих на коленчатом валу от действия радиальной составляющей Z. Значения этих величин заносим в таблицу 7. По данным таблицы 7 на листе формата А4*4 строим кривые нормальных, радиальных и касательных усилий. Таблица 9 - Значение нормальных, радиальных и касательных усилий
Популярное: Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1161)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |