Расчет сил и моментов, действующих на коленчатый вал

2019-07-03

267

Обсуждений (0)

0.00 из 5.00 0 оценок

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 Следующая ⇒

Кривошип коленчатого вала многоцилиндрового двигателя нагружен силами и крутящим моментом, который включает две составляющие: момент, обусловленный силой Т данного цилиндра, и момент от предыдущих цилиндров. Коленчатый вал рассчитываемого двигателя – полноопорный с кривошимами, расположенными под углом . Порядок работы двигателя 1-5-4-2-6-3-7-8. Схема коленчатого вала представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1 Схема коленчатого вала

Для наглядного представления о совместной работе цилиндров строят диаграмму совместной работы цилиндров, которая представляет собой ряд чередующихся циклов работы каждого цилиндра в зависимости от угла поворота коленчатого вала.

Диаграмма совместной работы цилиндров

Построенная диаграмма позволяет определить угол поворота любого кривошипа при положении первого кривошипа в 0˚.

Через шейки коленчатого вала от первого до последнего цилиндра передается крутящий момент свой от каждого цилиндра. Следовательно, в любой момент времени крутящий момент на каждой шейке оказывается различным. Для выполнения ра счетов на прочность и оценки крутящего момента на каждой шейке, строят таблицу набегающих моментов.

Таблица набегающих моментов показывает изменение крутящего момента на каждой шейке коленчатого вала по мере перемещения от первой до последней шейки в зависимости от угла поворота. Последний столбец таблицы представляет собой изменение полного (суммарного) момента на выходе из двигателя. Моменты на промежуточных шейках отличается от полного, как по величине, так и по направлению.

Расчет тангенциальных сил (а следовательно и моментов) для V-образного двигателя представлен в табл. 2.2.

Изменение набегающих моментов представлено в табл. 2.3. и 2.4.

Таблица 2.2. Расчет тангенцальных сил для V-образного двигателя (Н)

α	T1	T5	T1,5	T2	T6	T2,6	T3	T7	T3,7	T4	T8	T4,8
0	0,00	-2944,51	-2944,51	8550,25	0,00	8550,25	-3410,46	0,00	-3410,46	0,00	2771,20	2771,20
30	-6688,22	3747,94	-2940,28	7740,68	7788,60	15529,28	2165,32	-2838,40	-673,08	-3052,66	4865,29	1812,64
60	-3919,51	6580,43	2660,92	3885,49	6599,79	10485,28	3603,56	-5026,85	-1423,28	-5074,00	2820,50	-2253,49
90	2771,20	0,00	2771,20	0,00	8550,25	8550,25	0,00	-3410,46	-3410,46	-2944,51	0,00	-2944,51
120	4865,29	-6688,22	-1822,93	-3052,66	7740,68	4688,03	7788,60	2165,32	9953,92	3747,94	-2838,40	909,54
150	2820,50	-3919,51	-1099,00	-5074,00	3885,49	-1188,50	6599,79	3603,56	10203,35	6580,43	-5026,85	1553,58
180	0,00	2771,20	2771,20	-2944,51	0,00	-2944,51	8550,25	0,00	8550,25	0,00	-3410,46	-3410,46
210	-2838,40	4865,29	2026,90	3747,94	-3052,66	695,28	7740,68	7788,60	15529,28	-6688,22	2165,32	-4522,90
240	-5026,85	2820,50	-2206,34	6580,43	-5074,00	1506,43	3885,49	6599,79	10485,28	-3919,51	3603,56	-315,95
270	-3410,46	0,00	-3410,46	0,00	-2944,51	-2944,51	0,00	8550,25	8550,25	2771,20	0,00	2771,20
300	2165,32	-2838,40	-673,08	-6688,22	3747,94	-2940,28	-3052,66	7740,68	4688,03	4865,29	7788,60	12653,89
330	3603,56	-5026,85	-1423,28	-3919,51	6580,43	2660,92	-5074,00	3885,49	-1188,50	2820,50	6599,79	9420,29
360	0,00	-3410,46	-3410,46	2771,20	0,00	2771,20	-2944,51	0,00	-2944,51	0,00	8550,25	8550,25
390	7788,60	2165,32	9953,92	4865,29	-6688,22	-1822,93	3747,94	-3052,66	695,28	-2838,40	7740,68	4902,29
420	6599,79	3603,56	10203,35	2820,50	-3919,51	-1099,00	6580,43	-5074,00	1506,43	-5026,85	3885,49	-1141,35
450	8550,25	0,00	8550,25	0,00	2771,20	2771,20	0,00	-2944,51	-2944,51	-3410,46	0,00	-3410,46
480	7740,68	7788,60	15529,28	-2838,40	4865,29	2026,90	-6688,22	3747,94	-2940,28	2165,32	-3052,66	-887,34
510	3885,49	6599,79	10485,28	-5026,85	2820,50	-2206,34	-3919,51	6580,43	2660,92	3603,56	-5074,00	-1470,43
540	0,00	8550,25	8550,25	-3410,46	0,00	-3410,46	2771,20	0,00	2771,20	0,00	-2944,51	-2944,51
570	-3052,66	7740,68	4688,03	2165,32	-2838,40	-673,08	4865,29	-6688,22	-1822,93	7788,60	3747,94	11536,53
600	-5074,00	3885,49	-1188,50	3603,56	-5026,85	-1423,28	2820,50	-3919,51	-1099,00	6599,79	6580,43	13180,21
630	-2944,51	0,00	-2944,51	0,00	-3410,46	-3410,46	0,00	2771,20	2771,20	8550,25	0,00	8550,25
660	3747,94	-3052,66	695,28	7788,60	2165,32	9953,92	-2838,40	4865,29	2026,90	7740,68	-6688,22	1052,46
690	6580,43	-5074,00	1506,43	6599,79	3603,56	10203,35	-5026,85	2820,50	-2206,34	3885,49	-3919,51	-34,01
720	0,00	-2944,51	-2944,51	8550,25	0,00	8550,25	-3410,46	0,00	-3410,46	0,00	2771,20	2771,20

Таблица 2.3. Таблица набегающих моментов на шатунные шейки (Н)

α	Т1,5	Т2,6/2	Т1,5+Т2,6/2	Т3,7/2	Т1,5+Т2,6+ +Т3,7/2	Т4,8/2	Т1,5+Т2,6+ +Т3,7+Т4,8/2
0	0	-2944,51	4275,12	1330,61	-1705,23	3900,50	1385,60
30	30	-2940,28	7764,64	4824,36	-336,54	12252,46	906,32
60	60	2660,92	5242,64	7903,56	-711,64	12434,56	-1126,75
90	90	2771,20	4275,12	7046,33	-1705,23	9616,22	-1472,25
120	120	-1822,93	2344,01	521,09	4976,96	7842,06	454,77
150	150	-1099,00	-594,25	-1693,26	5101,68	2814,17	776,79
180	180	2771,20	-1472,25	1298,95	4275,12	4101,82	-1705,23
210	210	2026,90	347,64	2374,54	7764,64	10486,82	-2261,45
240	240	-2206,34	753,21	-1453,13	5242,64	4542,73	-157,97
270	270	-3410,46	-1472,25	-4882,72	4275,12	-2079,85	1385,60
300	300	-673,08	-1470,14	-2143,22	2344,01	-1269,35	6326,95
330	330	-1423,28	1330,46	-92,82	-594,25	643,38	4710,15
360	360	-3410,46	1385,60	-2024,86	-1472,25	-2111,51	4275,12
390	390	9953,92	-911,46	9042,45	347,64	8478,63	2451,14
420	420	10203,35	-549,50	9653,85	753,21	9857,56	-570,68
450	450	8550,25	1385,60	9935,85	-1472,25	9849,19	-1705,23
480	480	15529,28	1013,45	16542,7	-1470,14	16086,03	-443,67
510	510	10485,28	-1103,17	9382,11	1330,46	9609,40	-735,22
540	540	8550,25	-1705,23	6845,01	1385,60	6525,39	-1472,25
570	570	4688,03	-336,54	4351,49	-911,46	3103,48	5768,27
600	600	-1188,50	-711,64	-1900,14	-549,50	-3161,29	6590,11
630	630	-2944,51	-1705,23	-4649,74	1385,60	-4969,37	4275,12
660	660	695,28	4976,96	5672,24	1013,45	11662,65	526,23
690	690	1506,43	5101,68	6608,11	-1103,17	10606,61	-17,01
720	720	-2944,51	4275,12	1330,61	-1705,23	3900,51	1385,60

Таблица 2.4. Таблица набегающих моментов на коренные шейки (Н)

α	Т1,5	Т2,6	Т1,5+Т2,6	Т3,7	Т1,5+Т2,6+ +Т3,7	Т4,8	Т1,5+Т2,6+ +Т3,7+Т4,8
0	-2944,51	8550,25	5605,74	-3410,46	2195,27	2771,20	4966,48
30	-2940,28	15529,28	12589,00	-673,08	11915,92	1812,64	13728,56
60	2660,92	10485,28	13146,20	-1423,28	11722,92	-2253,49	9469,42
90	2771,20	8550,25	11321,45	-3410,46	7910,99	-2944,51	4966,48
120	-1822,93	4688,03	2865,10	9953,92	12819,01	909,54	13728,56
150	-1099,00	-1188,50	-2287,51	10203,35	7915,84	1553,58	9469,42
180	2771,20	-2944,51	-173,30	8550,25	8376,94	-3410,46	4966,48
210	2026,90	695,28	2722,18	15529,28	18251,46	-4522,90	13728,56
240	-2206,34	1506,43	-699,91	10485,28	9785,37	-315,95	9469,42
270	-3410,46	-2944,51	-6354,97	8550,25	2195,28	2771,20	4966,48
300	-673,08	-2940,28	-3613,36	4688,03	1074,67	12653,89	13728,56
330	-1423,28	2660,92	1237,63	-1188,50	49,13	9420,29	9469,42
360	-3410,46	2771,20	-639,26	-2944,51	-3583,77	8550,25	4966,48
390	9953,92	-1822,93	8130,99	695,28	8826,27	4902,29	13728,56
420	10203,35	-1099,00	9104,35	1506,43	10610,78	-1141,35	9469,42
450	8550,25	2771,20	11321,45	-2944,51	8376,94	-3410,46	4966,48
480	15529,28	2026,90	17556,18	-2940,28	14615,89	-887,34	13728,56
510	10485,28	-2206,34	8278,94	2660,92	10939,86	-1470,43	9469,42
540	8550,25	-3410,46	5139,78	2771,20	7910,99	-2944,51	4966,48
570	4688,03	-673,08	4014,95	-1822,93	2192,02	11536,53	13728,56
600	-1188,50	-1423,28	-2611,79	-1099,00	-3710,79	13180,21	9469,42
630	-2944,51	-3410,46	-6354,97	2771,20	-3583,77	8550,25	4966,48
660	695,28	9953,92	10649,20	2026,90	12676,09	1052,46	13728,56
690	1506,43	10203,35	11709,78	-2206,34	9503,44	-34,01	9469,42
720	-2944,51	8550,25	5605,74	-3410,46	2195,28	2771,20	4966,48

Расчет деталей двигателя на прочность

Расчет поршня

Поршень работает в тяжелых условиях, так как подвергается воздействию как механических нагрузок от давления газов и сил инерции, так и термических из-за необходимости отвода теплоты от нагретой газами головки в охлаждающую среду. Кроме того, направляющая часть работает на износ при высоких температурах. Основные требования к материалу поршня:

- хорошая теплопроводность;

- малые значения коэффициента линейного расширения;

- высокая механическая прочность и жаростойкость;

- малый удельный вес.

Для уменьшения износа юбка поршня имеет бочкообразный профиль по образующей и овальный профиль в поперечном сечении. Днище поршня имеет выемку, а в бобышках сделаны отверстия для прохода масла к поршневому пальцу. Материал поршня – алюминиевый сплав.

Исходные данные: