Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма.

2019-05-24

435

Обсуждений (0)

0.00 из 5.00 0 оценок

⇐ Предыдущая 1 2 34

По характеру движения массы деталей кривошипно-шатунного механизма можно разделить на движущиеся возвратно-поступательно (поршневая группа и верхняя головка шатуна); совершающие вращательное (коленчатый вал и нижняя головка шатуна) и сложное плоско-параллельное движение (стержень шатуна).

Для упрощения динамического расчета действительный кривошипно-шатунный механизм заменяется динамически эквивалентной системой сосредоточенных масс.

Массу поршневой группы m_П считают сосредоточенной на оси поршневого пальца в точке А (рис. 9а). Массу шатунной группы m_Ш заменяют двумя массами, одна из которых (m_{Ш. П}) сосредоточена на оси поршневого пальца в точке А, а другая (m_Ш.К) – на оси кривошипа
в точке В. Величины этих масс (кг)

m_{Ш. П} = (L_{Ш. К} / L_Ш)∙m_Ш,

m_{Ш. К} = (L_{Ш. П} / L_Ш)∙m_Ш, (4.2)

где L_Ш – длина шатуна; L_{Ш. К} – расстояние от центра кривошипной головки до центра тяжести шатуна; L_{Ш. П} – расстояние от центра поршневой головки до центра тяжести шатуна.

Для большинства существующих конструкций автомобильных и тракторных двигателей m_{Ш. П}= (0,2…0,3)∙m_Ш, а m_{Ш. К} = (0,7…0,8)∙m_Ш.
При расчетах можно принимать средние значения

m_{Ш. П}= 0,275 ∙ m_Ш, m_{Ш. К} = 0,725 ∙ m_Ш. (4.3)

Массу кривошипа заменяют двумя массами, сосредоточенными
на оси кривошипа в точке В (m_К) и на оси коренной шейки в точке О (m₀) (см. рис. 9б). Масса коренной шейки с частью щек, расположенных симметрично относительно оси вращения, является уравновешенной.

Масса (кг), сосредоточенная в точке В:

m_К = m_{Ш. Ш} + 2 ∙ m_Щ ∙ρ/R,

где m_Ш.Ш – масса шатунной шейки с прилегающими частями щек;
m_Щ – масса средней части щеки по контуру abcd, имеющей центр тяжести на радиусе ρ.

У современных короткоходных двигателей величина m_Щ мала
по сравнению с m_{Ш. Ш}, и в большинстве случаев ею можно пренебречь.
При расчетах m_{Ш. Ш} и в необходимых случаях m_Щ определяют исходя
из размеров кривошипа и плотности материала коленчатого вала.

Таким образом, система сосредоточенных масс, динамически эквивалентная кривошипно-шатунному механизму, состоит из массы m_j = m_П+ m_{Ш. П}, сосредоточенной в точке А и имеющей возвратно-поступательное движение, и массы m_S = m_K + m_{Ш. К}, сосредоточенной
в точке В и имеющей вращательное движение. В V-образных двигателях
со сдвоенным кривошипно-шатунным механизмом m_SΣ = m_K + 2∙m_{Ш. К} .

При выполнении динамического расчета двигателя значения m_П и m_К принимают по данным прототипов или же подсчитывают по чертежам.

Для приблизительного определения значений m_П, m_Ш и m_К можно использовать конструктивные массы m' = m/F_П (кг/м² или г/см²), приведенные в табл. 8.

Таблица 5. Значения удельных масс элементов
кривошипно-шатунного механизма бензиновых и дизельных двигателей

Элементы кривошипно-шатунного механизма	Конструктивные массы (кг/м²)
Элементы кривошипно-шатунного механизма	Бензиновые двигатели
Поршневая группа (m'_П = m_П/F_П):
Алюминиевый поршень	80…150
Шатун (m'_Ш = m_Ш/F_П)	100…200
Неуравновешенные части одного колена вала без противовесов (m'_К = m_К/F_П):
Сплошной кованный вал со сплошными шейками	150…200

Принимаем ; _;

При определении масс по табл. 8 следует учитывать, что
большие значения m' соответствуют двигателям с большим диаметром цилиндра. Уменьшение S/D снижает m'_Ш и m'_К. V-образным двигателям с двумя шатунами на шейке соответствуют большие значения m'_К.

Таблица 6. Результаты динамического расчёта кривошипно-шатунного механизма

φ	ΔР_г(Мпа)	Р_г (Н)	P_j	P	sin\cos	T	cos\cos	K	tgβ	N	1\cosβ	S	R_ш.ш.
0	0,01	63,61725	-16515	-16451	0	0	1	-16451	0,047	-773,199	1	-16451	32902,08
10	-0,01	-63,6173	-16105	-16169	0,22	-3557,1	0,997	-16120	0,093	-1503,69	1,001	-16184,8	32548,44
20	-0,02	-127,235	-14909	-15036	0,429	-6450,4	0,908	-13653	0,136	-2044,89	1,004	-15096,1	30814,71
30	-0,02	-127,235	-13017	-13144	0,618	-8122,9	0,798	-10489	0,176	-2313,33	1,009	-13262,2	27627,24
40	-0,02	-127,235	-10571	-10698	0,777	-8312,3	0,653	-6985,7	0,21	-2246,56	1,015	-10858,4	23103,42
50	-0,02	-127,235	-7749	-7876	0,901	-7096,4	0,482	-3796,3	0,239	-1882,39	1,022	-8049,39	17435,04
60	-0,02	-127,235	-4746	-4874	0,985	-4800,5	0,293	-1428	0,26	-1267,13	1,028	-5010,03	10987,73
70	-0,02	-127,235	-1758	-1885	1,029	-1940	0,098	-184,76	0,273	-514,695	1,033	-1947,55	4295,877
80	-0,02	-127,235	1042	914	1,032	943,619	-0,095	-86,864	0,287	262,421	1,037	948,1904	2087,943
90	-0,02	-127,235	3511	3384	1	3383,76	-0,278	-940,68	0,26	879,776	1,038	3512,338	7681,53
100	-0,02	-127,235	5556	5429	0,937	5087,19	-0,443	-2405,1	0,293	1590,76	1,037	5630,113	12173,27
110	-0,02	-127,235	7136	7009	0,851	5964,81	-0,586	-4107,4	0,26	1822,39	1,033	7240,48	15447,71
120	-0,02	-127,235	8257	8130	0,747	6073,18	-0,707	-5748	0,239	1943,09	1,028	8357,736	17570,77
130	-0,02	-127,235	8969	8841	0,631	5578,92	-0,804	-7108,5	0,21	1856,69	1,022	9035,904	18727,58
140	-0,02	-127,235	9351	9224	0,508	4685,64	-0,879	-8107,6	0,176	1623,37	1,015	9362,057	19167,31
150	-0,02	-127,235	9506	9378	0,382	3582,57	-0,934	-8759,5	0,136	1275,47	1,009	9462,851	19178,87
160	-0,02	-127,235	9530	9403	0,255	2397,8	-0,971	-9130,5	0,093	874,493	1,004	9440,765	18995,86
170	-0,02	-127,235	9507	9380	0,127	1191,23	-0,993	-9314,1	0,047	440,848	1,001	9389,125	18806,64
180	-0,02	-127,235	9493	9365	0	0	-1	-9365,4	0	0	1	9365,441	18730,88

Таблица 6 (продолжение). Результаты динамического расчёта кривошипно-шатунного механизма

φ	ΔР_г (Мпа)	Р_г (Н)	P_j	P	sin\cos	T	cos\cos	K	tgβ	N	1\cosβ	S	R_ш.ш.
180	-0,02	-127,235	9493	9365	0	0	-1	-9365,4	0	0	1	9365,441	18730,88
190	-0,02	-127,235	9507	9380	-0,127	-1191,2	-0,993	-9314,1	-0,047	-440,848	1,001	9389,125	18806,64
200	-0,015	-95,4259	9530	9435	-0,255	-2405,9	-0,971	-9161,3	-0,093	-877,451	1,004	9472,701	19060,12
210	-0,01	-63,6173	9506	9442	-0,382	-3606,9	-0,934	-8818,9	-0,136	-1284,12	1,009	9527,041	19308,97
220	-0,005	-31,8086	9351	9319	-0,508	-4734,1	-0,879	-8191,5	-0,176	-1640,17	1,015	9458,914	19365,61
230	0	0	8969	8969	-0,631	-5659,2	-0,804	-7210,8	-0,21	-1883,41	1,022	9165,938	18997,08
240	0	0	8257	8257	-0,747	-6168,2	-0,707	-5837,9	-0,239	-1973,5	1,028	8488,533	17845,75
250	0,01	63,61725	7136	7200	-0,851	-6127,2	-0,586	-4219,2	-0,26	-1872,01	1,033	7437,63	15868,33
260	0,025	159,0431	5556	5716	-0,937	-5355,4	-0,443	-2532	-0,273	-1560,33	1,037	5926,983	12815,16
270	0,06	381,7035	3511	3893	-1	-3892,7	-0,278	-1082,2	-0,278	-1082,17	1,038	4040,616	8836,88
280	0,08	508,938	1042	1551	-1,032	-1600,1	-0,095	-147,3	-0,273	-423,295	1,037	1607,901	3540,646
290	0,12	763,407	-1758	-995	-1,029	1023,53	0,098	-97,479	-0,26	258,619	1,033	-1027,51	2266,478
300	0,2	1272,345	-4746	-3474	-0,985	3421,88	0,293	-1017,9	-0,239	830,284	1,028	-3571,26	7832,301
310	0,3	1908,518	-7749	-5840	-0,901	5262,17	0,482	-2815,1	-0,21	1226,48	1,022	-5968,85	12928,58
320	0,44	2799,159	-10571	-7772	-0,777	6038,47	0,653	-5074,8	-0,176	1367,79	1,015	-7888,09	16783,52
330	0,68	4325,973	-13017	-8691	-0,618	5370,85	0,798	-6935,2	-0,136	1181,93	1,009	-8768,91	18267,02
340	0,9	5725,553	-14909	-9183	-0,429	3939,57	0,908	-8338,3	-0,093	854,033	1,004	-9219,88	18819,99
350	1,2	7634,07	-16105	-8471	-0,22	1863,61	0,997	-8445,6	-0,047	398,136	1,001	-8479,44	17052,55
360	1,66	10560,46	-16515	-5954	0	0	1	-5954,2	0	0	1	-5954,19	11908,38

Таблица 6 (продолжение). Результаты динамического расчёта кривошипно-шатунного механизма

φ	ΔР_г(Мпа)	Р_г (Н)	P_j	P	sin\cos	T	cos\cos	K	tgβ	N	1\cosβ	S	R_ш.ш.
360	1,66	10560,46	-16515	-5954	0	0	1	-5954	0,047	-279,847	1	-5954,19	11908,38
370	1,82	11578,34	-16105	-4527	0,22	-995,874	0,997	-4513	0,093	-420,983	1,001	-4531,23	9112,508
373	1,95	12405,36	-15895	-3490
380	1,5	9542,588	-14909	-5366	0,429	-2302,06	0,908	-4872	0,136	-729,792	1,004	-5387,58	10997,34
390	1,06	6743,429	-13017	-6273	0,618	-3876,86	0,798	-5006	0,176	-1104,09	1,009	-6329,7	13185,76
400	0,75	4771,294	-10571	-5799	0,777	-4506,12	0,653	-3787	0,21	-1217,87	1,015	-5886,38	12524,46
410	0,51	3244,48	-7749	-4504	0,901	-4058,47	0,482	-2171	0,239	-1076,55	1,022	-4603,5	9971,215
420	0,38	2417,456	-4746	-2329	0,985	-2293,95	0,293	-682	0,26	-605,509	1,028	-2394,09	5250,589
430	0,28	1781,283	-1758	23	1,029	23,85987	0,098	2	0,273	6,33017	1,033	23,95262	52,83444
440	0,19	1208,728	1042	2250	1,032	2322,332	-0,095	-214	0,287	645,8422	1,037	2333,583	5138,619
450	0,15	954,2588	3511	4465	1	4465,248	-0,278	-1241	0,26	1160,965	1,038	4634,928	10136,65
460	0,1	636,1725	5556	6193	0,937	5802,503	-0,443	-2743	0,293	1814,443	1,037	6421,766	13884,97
470	0,08	508,938	7136	7645	0,851	6506,193	-0,586	-4480	0,26	1987,791	1,033	7897,646	16849,79
480	0,06	381,7035	8257	8639	0,747	6453,356	-0,707	-6108	0,239	2064,728	1,028	8880,924	18670,69
490	0,06	381,7035	8969	9350	0,631	5900,059	-0,804	-7518	0,21	1963,57	1,022	9556,039	19805,59
500	0,03	190,8518	9351	9542	0,508	4847,228	-0,879	-8387	0,176	1679,355	1,015	9684,915	19828,31
510	0,02	127,2345	9506	9633	0,382	3679,773	-0,934	-8997	0,136	1310,076	1,009	9719,61	19699,26
520	0,02	127,2345	9530	9658	0,255	2462,693	-0,971	-9378	0,093	898,1588	1,004	9696,252	19509,93
530	0,015	95,42588	9507	9602	0,127	1219,506	-0,993	-9535	0,047	451,3131	1,001	9612,008	19253,08
540	0,01	63,61725	9493	9556	0	0	-1	-9556	0	0	1	9556,293	19112,59

Таблица 6 (продолжение). Результаты динамического расчёта кривошипно-шатунного механизма

φ	ΔР_г (Мпа)	Р_г (Н)	P_j	P	sin\cos	T	cos\cos	K	tgβ	N	1\cosβ	S	R_ш.ш.
540	0,01	63,61725	9493	9556	0	0	-1	-9556	0	0	1	9556,293	19112,59
550	0,01	63,61725	9507	9571	-0,127	-1215,47	-0,993	-9504	-0,047	-449,818	1,001	9580,168	19189,3
560	0,01	63,61725	9530	9594	-0,255	-2446,47	-0,971	-9316	-0,093	-892,242	1,004	9632,38	19381,41
570	0,01	63,61725	9506	9569	-0,382	-3655,47	-0,934	-8938	-0,136	-1301,42	1,009	9655,421	19569,17
580	0,01	63,61725	9351	9415	-0,508	-4782,59	-0,879	-8275	-0,176	-1656,96	1,015	9555,772	19563,91
590	0,01	63,61725	8969	9032	-0,631	-5699,35	-0,804	-7262	-0,21	-1896,77	1,022	9230,955	19131,83
600	0,01	63,61725	8257	8321	-0,747	-6215,75	-0,707	-5883	-0,239	-1988,71	1,028	8553,931	17983,24
610	0,01	63,61725	7136	7200	-0,851	-6127,22	-0,586	-4219	-0,26	-1872,01	1,033	7437,63	15868,33
620	0,01	63,61725	5556	5620	-0,937	-5266,02	-0,443	-2490	-0,273	-1534,28	1,037	5828,027	12601,2
630	0,01	63,61725	3511	3575	-1	-3574,61	-0,278	-994	-0,278	-993,741	1,038	3710,442	8114,786
640	0,01	63,61725	1042	1105	-1,032	-1140,58	-0,095	-105	-0,273	-301,723	1,037	1146,104	2523,754
650	0,01	63,61725	-1758	-1694	-1,029	1743,618	0,098	-166	-0,26	440,5644	1,033	-1750,4	3861,006
660	0,01	63,61725	-4746	-4683	-0,985	4612,48	0,293	-1372	-0,239	1119,17	1,028	-4813,84	10557,44
670	0,01	63,61725	-7749	-7685	-0,901	6924,426	0,482	-3704	-0,21	1613,906	1,022	-7854,34	17012,56
680	0,01	63,61725	-10571	-10507	-0,777	8163,988	0,653	-6861	-0,176	1849,243	1,015	-10664,7	22691,25
690	0,01	63,61725	-13017	-12953	-0,618	8004,986	0,798	-10337	-0,136	1761,615	1,009	-13069,6	27226,09
700	0,01	63,61725	-14909	-14845	-0,429	6368,542	0,908	-13479	-0,093	1380,593	1,004	-14904,5	30423,58
710	0,01	63,61725	-16105	-16041	-0,22	3529,113	0,997	-15993	-0,047	753,9469	1,001	-16057,5	32292,31
720	0,01	63,61725	-16515	-16451	0	0	1	-16451	0	0	1	-16451	32902,08

Заключение

В курсовой работе произведены тепловой и кинематический расчеты двигателя, построены его индикаторная диаграмма, диаграмма фаз газораспределения, скоростная характеристика. Также был выполнен динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя. Прототипом для проектируемого двигателя является бензиновый двигатель 412Э.

2019-05-24

435

Обсуждений (0)

0.00 из 5.00 0 оценок

⇐ Предыдущая 1 2 34

Обсуждение в статье: Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма.

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓