Материал: 2181

2. РАСЧЕТ МАХОВИКА

2.1. Цель и задачи работы

Изучить методику расчета маховика, определить его массу и размеры для конкретного двигателя.

2.2. Вводная часть

Основное назначение маховика – обеспечение равномерности хода двигателя и создания необходимых условий для «трогания» маши-

недогрузкой, характерен облегченный разгон машины, поэтому их маховики имеют минимальные размерыД.

В тракторных двигателях кинематическая энергия маховика

должна обеспечить «трогание» машины с места и преодоление кратковременных перегрузок. Поэтому маховики тракторных двигателей по сравнению с автомобильными двигателями имеют большую массу и размеры.

Расчет маховика сводитсябАк определению момента инерции маховика JМ, основныхиего размеров, массы и максимальной окружной

Показателем, характеризующим изменение скорости вращения коленчатого вала за цикл, является коэффициент неравномерности

хода

С2.3. Определен е момента инерции маховика

где ωmаx, ωmin – максимальная и минимальная угловая скорость вра-

n

щения коленчатого вала за цикл; ср 30 – средняя угловая ско-

рость за цикл, с-1; n – частота вращения коленчатого вала, мин-1. Для автомобильных двигателей δ = 0,01–0,02, для тракторных –

значение δ = 0,003 – 0,01.

21

Задаваясь значением δ, можно приближенно найти момент инерции маховика. Для этого вначале определяют момент инерции всех движущихся масс двигателя относительно оси вала по формуле [1]

где LИЗБ – наибольшая избыточная работа суммарного крутящего момента, Н·м.

Для определения LИЗБ многоцилиндрового двигателя строят график набегающего крутящего момента (МКР). Для этого необходимо знать изменение удельной касательной силы Т (Н/м2) или МКР Т Fn R, (Н·м), в зависимости от угла поворота коленчатого

Рис. 2.1. График изменения удельной тангенциальной силы в зависимости от

22

Рис. 2.2. Схема коленчатого вала

Через вал от первого, второго, третьего, четвертого цилиндров и к маховику, от которого производится отбор мощности, передается крутящий момент. В нашем примере удельная сила Т.

Для определения набегающего крутящего момента на каждой коренной шейке, и особенно на последней, необходимо знать начальные фазы в каждом отдельном цилиндре. Положение поршня первого ци-

ра, определяющая какой такт или некая часть такта протекает в дан-

где z – число цилиндров;

m – порядковый номеривспышки; γ – интервал между вспышками.

Для 4-тактногоСдв гателя γ = 7200 /z; для 2-тактного двигателя

γ = 3600 /z.

Например, для дизеля 4Ч13/14 (Д-440) α1= 00, α2= 1800, α3 = 5400, α4 = 3600.

Для определения набегающего крутящего момента на промежуточные коренные шейки и суммарного крутящего момента на шейку 4–0 составляют таблицу, в которую в соответствии с начальными фазами для каждого цилиндра вписывают значение Т.

Складывая алгебраически значения Т, МПа получим значение набегающего момента на каждой коренной шейке. Последнее необходимо для оценки наиболее нагруженной шейки. В таблице в качестве примера показано определение значения Т на каждой коренной шейке для 2-х значений φ. Величина Т4-0 представляет собой суммарное значение удельной силы Т, действующей от всех кривошипов.

23

Значение силы Т на различных коренных шейках

На рис. 2.3 показан график изменения Т4-0. Периодичность изменения графика служит для контроля правильности выполнения расчетов.

Для определения среднего значения Т4-0 находят длину периода (l), а также площадь, заключенную между кривой и осью абсцисс:

Далее определяется величина максимальной избыточной площади Fизб.max, м2, на участке l, м, выше линии Т4-0 ср. Затем определяется наибольшая избыточная работа

По формуле 2.5 определяют Lизб, а по формуле 2.2 находят J0. В расчетах можно принять, что момент инерции маховика

Для автотракторных двигателей DСР = 0,3 – 0,5 м.

24

где S – ход поршня, м.

Величина DСР зависит от габаритных размеров двигателя, размеров муфты сцепления, стартерного венца. Определив DСР, по формуле (2.7) находят массу маховика.

Момент инерции маховика (кг·м2) для двигателей ГАЗ-53 = 0,29;

ЗИЛ-130 = 0,610; ЯМЗ-236 = 2,45.

На рис. 2.4 показан разрез маховика двигателя. По условиям прочности внешний диаметр маховика DМ должен быть выбран с учетом обеспечения допустимой окружной скорости.

Окружная скорость на внешнем обходе маховика

Рис. 2.3. График изменения силы T на коренной шейке 4–0

25