Материал: 2181
Рис. 2.4. Разрез маховика двигателя
2.4. Пример расчета маховика
Предположим, что уже построен график суммарного крутящего момента, например, для дизеля 4Ч13/14.
Известно, что l = 0,09 м, Fизб max = 12·10-4 м2 (12 см2), =1800.
Рассмотрим только 1/4 часть диаграммы суммарного крутящего
момента от 0 до 1800. При повороте коленчатого вала от 180 до 7200 |
|||||||||||||
вид диаграммы повторяется, что указываетИо правильности вычисле- |
|||||||||||||
ний. |
|
|
|
б |
Д |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Определим по формуле (2.6) масштаб суммарной диаграммы |
|||||||||||||
крутящего момента |
|
А3,14 0,132 |
|||||||||||
3,14 |
|
180 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
2 107 |
0,07 |
|
|
|
|
65 104 Н·м/ м2. |
|||
|
0,09 |
|
|
4 |
|
||||||||
180 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
По формуле (2.5) выч сл м наибольшую избыточную работу |
|||||||||||||
|
|
|
и |
|
4 |
65 10 |
4 |
780 Н·м. |
|||||
|
|
|
Lизб |
12 10 |
|
|
|||||||
Задаваясь значением 0,01 и определив |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
ср |
3,14 1750 |
183с 1, |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
находим по формуле (2.2) момент инерции всех движущихся масс двигателя
J0 |
780 |
2,3 кг·м2. |
|
0,01 1832 |
|||
|
|
Момент инерции маховика вычислим по формуле (2.8):
JМ 0,8 2,3 1,84 кг·м2.
26
Принимая DСР = 0,35 м, определим массу маховика
т 4JМ 4 1,84 60 кг.
DСР2 0,352
Принимая DМ = 0,4 м и материал маховика – сталь, по формуле (2.10) находим окружную скорость
|
М |
|
3,14 0,4 1750 |
36,3 м/с. |
|
|
|||
|
|
60 |
|
|
Окружная скорость |
не превышает допустимых значений |
|||
[50 − 60] м/с. |
|
|
|
|
|
2.5. Порядок выполнения работы |
|||
1. |
|
|
|
И |
Изучить методику расчета маховика. |
||||
2. |
|
|
Д |
|
В соответствии с заданием и по данным теплового и дина- |
||||
мического расчета двигателя на ЭВМ произвести расчет маховика,
|
А |
определить его массу и размеры. |
|
б |
|
2.6. Содержание отчета |
|
и |
|
Отчет должен содержать наименование и цель работы, краткое описание методики расчета маховика, расчет маховика для конкрет-
ного двигателя с учетом вар анта выданного задания, необходимые графики и таблицы, выводы.
С
Контрольные вопросы
1. Каково назначение маховика?
2.Что называют коэффициентом неравномерности хода?
3.Как определяют момент инерции маховика?
4.Как определяется начальная фаза в цилиндре двигателя?
5.Как определяется наибольшая избыточная работа по диаграмме набегающего момента?
6.Как определяют масштаб площади суммарной диаграммы крутящего момента?
27
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ МАХОВИКА
3.1. Цель и задачи работы
Изучить экспериментальные и расчетные методы определения момента инерции маховика.
3.2. Вводная часть
Величина крутящего момента двигателя изменяется по времени. Неравномерность изменения крутящего момента зависит от особенности протекания рабочего процесса двигателя, кинематики КШМ и режима работы. Для равномерного вращения коленчатого вала применяется маховик. Момент инерции маховика составляет 70 − 90% от момента инерции всех движущихся масс двигателя. Крутящий момент на валу двигателя (МК) в каждый момент времени уравновеши-
вается суммарным моментом сопротивления (МС) со стороны потре- |
||||||||
бителя мощности и моментом сил инерции (J0) всех движущихся масс |
||||||||
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
двигателя, приведенных к оси коленчатого вала. Эта взаимосвязь вы- |
||||||||
ражается уравнением |
|
|
Д |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
МК МС J0 |
d |
, |
(3.1) |
||
|
|
|
|
|||||
|
d |
|
|
А |
d |
|
||
|
|
|
2 |
|
||||
где |
– угловое ускорен е коленчатого вала, рад/с . |
|
||||||
|
d |
|
б |
|
|
|
МС. Если |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Для установившегося реж ма работы двигателя МК = |
|||||||
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
МК >МС, то избыточная работа крутящего момента поглощается движущимися частями двигателя. Избыток работы идёт на увеличение кинетической энергии и, следовательно, скорости движущихся масс. При недостатке работы происходит отдача энергии от движущихся
частей, что замедляет вращение коленчатого вала.
Маховик выполняет и другие функции. Он служит для плавного «трогания» автомобиля, трактора с места, размещения муфты сцепления и стартерного венца. Во время пуска маховик позволяет осуществить вспомогательные такты рабочего цикла двигателя.
28
Значение момента инерции маховика используется при расчете коленчатого вала на крутильные колебания и оценку равномерности хода двигателя.
На рис. 3.1 показана схема крепления (подвеса) маховика на трех нитях. На рис. 3.2 дан разрез маховика с разделением его на четыре характерные части и указанием основных размеров.
3.3. Описание лабораторной установки
Исследуемый маховик подвешивается на 3-х нитях одинаковой длины, параллельных оси вращения маховика (рис. 3.1). Свободные
|
|
|
|
И |
концы нитей закреплены на одинаковом расстоянии от оси вращения. |
||||
|
|
|
Д |
|
|
|
А |
|
|
|
б |
|
|
|
и |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
Рис. 3.1. Схема крепления маховика на трех нитях
29
Д |
|
Рис. 3.2. Разрез маховика с разделением его на четыре |
|
А |
И |
части |
|
3.4. Экспериментальное определение момента |
|
инерции маховика |
|
Поворотом на 20 – 30б0 маховик приводят в колебательное движение, замеряя секундомером время в секундах 20 колебаний. Опыт по-
вторяют три раза, определяя среднюю величину периода полного ко- |
||||
и |
|
|
|
|
лебания маховика Т, с, по формуле |
n |
|
||
С |
|
|
||
|
T |
|
, |
(3.2) |
|
|
|||
T20 2 с, 10
где τ и n – соответственно время, с, и число колебаний маховика.
Экспериментальное значение момента инерции маховика JМЭ (кг·м2) определяют по формуле [1]
JМЭ |
m g a2 T2 |
. |
(3.3) |
|
4 2 l
30