Материал: Разработка двигателя на базе дизеля 6ЧНР 36/45 (Г70) с лучшими удельными показателями
В центральном КШМ действую силы:
· Pj - сила инерции поступательно движущихся масс;
· Pг - сила давления газов;
· På - суммарная сила;
· N - нормальная сила;
· S - сила, нагружающая шатун;
· KR - центробежная сила;
· Т - тангенциальная сила;
-К - сила, действующая по кривошипу.
3.1.1 Сила давления газов
Используя круг Брикса получим развёрнутую индикаторную диаграмму по углу п.к.в. Для определения силы давления газов на поршень необходима площадь поршня:
Для удобства будем пользоваться удельными силами, действующими на единицу
площади поршня:
где
- значение абсолютного давления газов по индикаторной
диаграмме
3.1.2 Силы инерции
Силы
инерции, действующие в КШМ, в соответствии с характером движения делят на силы
инерции поступательно движущихся масс 
и
центробежные силы инерции вращающихся масс 
.
Силы
инерции поступательно движущихся масс:
где
j - текущее ускорение поршня, 
-
постоянная КШМ.
Сила
инерции вращающихся масс шатуна:
МПа
3.1.3 Суммарные силы, действующие в КШМ
Суммарная сила от силы давления газов и силы инерции:
Нормальная
сила, действующая перпендикулярно оси цилиндра и воспринимаемая стенками
цилиндров:
где
- угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра.
Сила, действующая на шатун:
Сила, действующая по кривошипу:
Тангенциальная сила:
Сила, действующая на шатунные шейки коленчатого вала:
Результаты расчётов сводятся в таблицу (таблица 1), и по ней строится диаграмма зависимости сил от угла поворота коленчатого вала.
илы, действующие в КШМ.
Таблица 2.
|
α |
Pг |
j, м/с^2 |
Pj |
PΣ |
N |
S |
K |
T |
Mk,Н∙м |
|||||||||
|
0 |
0,12 |
373,5125 |
-0,87335 |
-0,75335 |
0 |
-0,75335 |
-0,75335 |
0 |
0 |
|||||||||
|
10 |
0,12 |
364,6094 |
-0,85253 |
-0,73253 |
-0,03077 |
-0,73326 |
-0,71641 |
-0,15749 |
-3606,9625 |
|||||||||
|
20 |
0,12 |
338,5603 |
-0,79162 |
-0,67162 |
-0,05507 |
-0,67364 |
-0,61252 |
-0,28141 |
-6444,9056 |
|||||||||
|
30 |
0,12 |
297,2777 |
-0,6951 |
-0,5751 |
-0,06959 |
-0,57912 |
-0,46353 |
-0,34793 |
-7968,4279 |
|||||||||
|
40 |
0,12 |
243,734 |
-0,5699 |
-0,4499 |
-0,07018 |
-0,4553 |
-0,29963 |
-0,34282 |
-7851,4104 |
|||||||||
|
50 |
0,12 |
181,6632 |
-0,42477 |
-0,30477 |
-0,05669 |
-0,30995 |
-0,15238 |
-0,27002 |
-6184,1035 |
|||||||||
|
60 |
0,12 |
115,194 |
-0,26935 |
-0,14935 |
-0,03151 |
-0,15263 |
-0,04734 |
-0,14517 |
-3324,604 |
|||||||||
|
70 |
0,12 |
48,45323 |
-0,11329 |
0,006707 |
0,001543 |
0,006881 |
0,000845 |
0,006827 |
156,359221 |
|||||||||
|
80 |
0,12 |
-14,8134 |
0,034637 |
0,154637 |
0,037267 |
0,159121 |
-0,0099 |
0,158812 |
3637,14226 |
|||||||||
|
90 |
0,12 |
-71,5622 |
0,167327 |
0,287327 |
0,070395 |
0,295947 |
-0,0704 |
0,287327 |
6580,42156 |
|||||||||
|
100 |
0,12 |
-119,68 |
0,279835 |
0,399835 |
0,09636 |
0,41143 |
-0,16433 |
0,377044 |
8635,15222 |
|||||||||
|
110 |
0,12 |
-158,093 |
0,369653 |
0,489653 |
0,11262 |
0,502384 |
-0,27323 |
0,421591 |
9655,37461 |
|||||||||
|
120 |
0,12 |
-186,756 |
0,436674 |
0,556674 |
0,117458 |
0,568921 |
-0,38021 |
0,423072 |
9689,28663 |
|||||||||
|
130 |
0,12 |
-206,517 |
0,482877 |
0,602877 |
0,112135 |
0,613126 |
-0,47326 |
0,389459 |
8919,46752 |
|||||||||
|
140 |
0,12 |
-218,881 |
0,511787 |
0,631787 |
0,098559 |
0,639369 |
-0,54713 |
0,331057 |
7581,9262 |
|||||||||
|
150 |
0,12 |
-225,715 |
0,527768 |
0,647768 |
0,07838 |
0,652303 |
-0,59983 |
0,255869 |
5859,95509 |
|||||||||
|
160 |
0,12 |
-228,921 |
0,535263 |
0,655263 |
0,053732 |
0,657228 |
-0,63429 |
0,173645 |
3976,84514 |
|||||||||
|
170 |
0,12 |
-230,116 |
0,538059 |
0,658059 |
0,027638 |
0,658717 |
-0,65279 |
0,087522 |
2004,44328 |
|||||||||
|
180 |
0,14 |
-230,388 |
0,538694 |
0,678694 |
0 |
0,678694 |
-0,67869 |
0 |
0 |
|||||||||
|
190 |
0,13 |
-230,116 |
0,538059 |
0,668059 |
-0,02806 |
0,668727 |
-0,66271 |
-0,14363 |
-3289,5052 |
|||||||||
|
200 |
0,14 |
-228,921 |
0,535263 |
0,675263 |
-0,05537 |
0,677288 |
-0,65365 |
-0,28294 |
-6479,8379 |
|||||||||
|
210 |
0,15 |
-225,715 |
0,527768 |
0,677768 |
-0,08201 |
0,682513 |
-0,62761 |
-0,41005 |
-9391,0494 |
|||||||||
|
220 |
0,16 |
-218,881 |
0,511787 |
0,671787 |
-0,1048 |
0,679849 |
-0,58177 |
-0,5119 |
-11723,685 |
|||||||||
|
230 |
0,18 |
-206,517 |
0,482877 |
0,662877 |
-0,1233 |
0,674146 |
-0,52036 |
-0,58731 |
-13450,683 |
|||||||||
|
240 |
0,2 |
-186,756 |
0,436674 |
0,636674 |
-0,13434 |
0,650681 |
-0,43485 |
-0,61885 |
-14172,964 |
|||||||||
|
250 |
0,22 |
-158,093 |
0,369653 |
0,589653 |
-0,13562 |
0,604984 |
-0,32903 |
-0,60027 |
-13747,44 |
|||||||||
|
260 |
0,27 |
-119,68 |
0,279835 |
0,549835 |
-0,13251 |
0,56578 |
-0,22598 |
-0,56468 |
-12932,435 |
|||||||||
|
270 |
0,32 |
-71,5622 |
0,167327 |
0,487327 |
-0,1194 |
0,501947 |
-0,1194 |
-0,48733 |
-11160,864 |
|||||||||
|
280 |
0,41 |
-14,8134 |
0,034637 |
0,444637 |
-0,10716 |
0,457531 |
-0,02846 |
-0,41929 |
-9602,722 |
|||||||||
|
290 |
0,54 |
48,45324 |
-0,11329 |
0,426707 |
-0,09814 |
0,437801 |
0,053765 |
-0,36739 |
-8414,1422 |
|||||||||
|
300 |
0,72 |
115,194 |
-0,26935 |
0,450653 |
-0,09509 |
0,460567 |
0,142857 |
-0,3425 |
-7843,9233 |
1,04 |
181,6632 |
-0,42477 |
0,615235 |
-0,11443 |
0,625694 |
0,307617 |
-0,39744 |
-9102,2904 |
|
320 |
1,51 |
243,734 |
-0,5699 |
0,940101 |
-0,14666 |
0,951382 |
0,626107 |
-0,49261 |
-11281,921 |
|||||||||
|
330 |
2,25 |
297,2777 |
-0,6951 |
1,554905 |
-0,18814 |
1,565789 |
1,253253 |
-0,61419 |
-14066,247 |
|||||||||
|
340 |
3,6 |
338,5603 |
-0,79162 |
2,808378 |
-0,23029 |
2,816803 |
2,56124 |
-0,74422 |
-17044,285 |
|||||||||
|
350 |
5 |
364,6094 |
-0,85253 |
4,147469 |
-0,17419 |
4,151617 |
4,056225 |
-0,55161 |
-12633,167 |
|||||||||
|
360 |
5,92 |
373,5125 |
-0,87335 |
5,046652 |
0 |
5,046652 |
5,046652 |
0 |
0 |
|||||||||
|
370 |
8,94 |
364,6094 |
-0,85253 |
8,087469 |
0,339674 |
8,095557 |
7,909545 |
1,738806 |
39822,4992 |
|||||||||
|
380 |
8,85 |
338,5603 |
-0,79162 |
8,058378 |
0,660787 |
8,082553 |
7,34924 |
3,37646 |
77328,4029 |
|||||||||
|
390 |
6,82 |
297,2777 |
-0,6951 |
6,124905 |
0,741113 |
6,167779 |
4,936673 |
3,705567 |
84865,6822 |
|||||||||
|
400 |
4,2 |
243,734 |
-0,5699 |
3,630101 |
0,566296 |
3,673662 |
2,417647 |
2,766137 |
63350,6458 |
|||||||||
|
410 |
2,91 |
181,6632 |
-0,42477 |
2,485235 |
0,462254 |
2,527484 |
1,242617 |
2,201918 |
50428,7866 |
|||||||||
|
420 |
2,19 |
115,194 |
-0,26935 |
1,920653 |
0,405258 |
1,962907 |
0,608847 |
1,866875 |
42755,5595 |
|||||||||
|
430 |
1,72 |
48,45323 |
-0,11329 |
1,606707 |
0,369543 |
1,648481 |
0,202445 |
1,635627 |
37459,4796 |
|||||||||
|
440 |
1,38 |
-14,8134 |
0,034637 |
1,414637 |
0,340927 |
1,455661 |
-0,09054 |
1,452832 |
33273,0606 |
|||||||||
|
450 |
1,13 |
-71,5622 |
0,167327 |
1,297327 |
0,317845 |
1,336247 |
-0,31785 |
1,297327 |
29711,6541 |
|||||||||
|
460 |
0,94 |
-119,68 |
0,279835 |
1,219835 |
0,29398 |
1,25521 |
-0,50135 |
1,150304 |
26344,5155 |
|||||||||
|
470 |
0,83 |
-158,093 |
0,369653 |
1,199653 |
0,27592 |
1,230844 |
-0,66941 |
1,032901 |
23655,7249 |
|||||||||
|
480 |
0,74 |
-186,756 |
0,436674 |
1,176674 |
0,248278 |
1,202561 |
-0,80367 |
0,894272 |
20480,8082 |
|||||||||
|
490 |
0,68 |
-206,517 |
0,482877 |
1,162877 |
0,216295 |
1,182646 |
-0,91286 |
0,751219 |
17204,5712 |
|||||||||
|
500 |
0,63 |
-218,881 |
0,511787 |
1,141787 |
0,178119 |
1,155489 |
-0,98879 |
0,598297 |
13702,3129 |
|||||||||
|
510 |
0,6 |
-225,715 |
0,527768 |
1,127768 |
0,13646 |
1,135663 |
-1,04431 |
0,445469 |
10202,2142 |
|||||||||
|
520 |
0,58 |
-228,921 |
0,535263 |
1,115263 |
0,091452 |
1,118608 |
-1,07957 |
0,295545 |
6768,62459 |
|||||||||
|
530 |
0,59 |
-230,116 |
0,538059 |
1,128059 |
0,047378 |
1,129187 |
-1,11903 |
0,150032 |
3436,06045 |
|||||||||
|
540 |
0,57 |
-230,388 |
0,538694 |
1,108694 |
0 |
1,108694 |
-1,10869 |
0 |
0 |
|||||||||
|
550 |
0,4 |
-230,116 |
0,538059 |
0,938059 |
-0,0394 |
0,938997 |
-0,93055 |
-0,20168 |
-4618,9785 |
|||||||||
|
560 |
0,21 |
-228,921 |
0,535263 |
0,745263 |
-0,06111 |
0,747498 |
-0,72141 |
-0,31227 |
-7151,5598 |
|||||||||
|
570 |
0,14 |
-225,715 |
0,527768 |
0,667768 |
-0,0808 |
0,672443 |
-0,61835 |
-0,404 |
-9252,491 |
|||||||||
|
580 |
0,12 |
-218,881 |
0,511787 |
0,631787 |
-0,09856 |
0,639369 |
-0,54713 |
-0,48142 |
-11025,625 |
|||||||||
|
590 |
0,12 |
-206,517 |
0,482877 |
0,602877 |
-0,11214 |
0,613126 |
-0,47326 |
-0,53415 |
-12233,202 |
|||||||||
|
600 |
0,12 |
-186,756 |
0,436674 |
0,556674 |
-0,11746 |
0,568921 |
-0,38021 |
-0,54109 |
-12392,088 |
|||||||||
|
610 |
0,12 |
-158,093 |
0,369653 |
0,489653 |
-0,11262 |
0,502384 |
-0,27323 |
-0,49847 |
-11415,995 |
|||||||||
|
620 |
0,12 |
-119,68 |
0,279835 |
0,399835 |
-0,09636 |
0,41143 |
-0,16433 |
-0,41063 |
-9404,3492 |
|||||||||
|
630 |
0,12 |
-71,5622 |
0,167327 |
0,287327 |
-0,0704 |
0,295947 |
-0,0704 |
-0,28733 |
-6580,4215 |
|||||||||
|
640 |
0,12 |
-14,8134 |
0,034637 |
0,154637 |
-0,03727 |
0,159121 |
-0,0099 |
-0,14582 |
-3339,6544 |
|||||||||
|
650 |
0,12 |
48,45324 |
-0,11329 |
0,006707 |
-0,00154 |
0,006881 |
0,000845 |
-0,00577 |
-132,24485 |
|||||||||
|
660 |
115,194 |
-0,26935 |
-0,14935 |
0,031512 |
-0,15263 |
-0,04734 |
0,113504 |
2599,48467 |
||||||||||
|
670 |
0,12 |
181,6632 |
-0,42477 |
-0,30477 |
0,056686 |
-0,30995 |
-0,15238 |
0,196878 |
4508,95136 |
|||||||||
|
680 |
0,12 |
243,734 |
-0,5699 |
-0,4499 |
0,070184 |
-0,4553 |
-0,29963 |
0,235747 |
5399,13264 |
|||||||||
|
690 |
0,12 |
297,2777 |
-0,6951 |
-0,5751 |
0,069587 |
-0,57912 |
-0,46353 |
0,227163 |
5202,52729 |
|||||||||
|
700 |
0,12 |
338,5603 |
-0,79162 |
-0,67162 |
0,055073 |
-0,67364 |
-0,61252 |
0,17798 |
4076,13364 |
|||||||||
|
710 |
0,12 |
364,6094 |
-0,85253 |
-0,73253 |
0,030766 |
-0,73326 |
-0,71641 |
0,097427 |
2231,28375 |
|||||||||
|
720 |
0,12 |
373,5125 |
-0,87335 |
-0,75335 |
0 |
-0,75335 |
-0,75335 |
0 |
0 |
3.1.4 Определение набегающих моментов на коренные и шатунные шейки
Порядок работы цилиндров 1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 4. Крутящий момент от каждого цилиндра изменяется периодически в соответствии с порядком работы цилиндров.
Угол
между вспышками 
- угол расклинки кривошипа.
Рис.
2 Схема заклинки кривошипов.
Определим для каждого цилиндра угол опережения относительно 1го цилиндра:
Первая коренная шейка не нагружена и никаких моментов не воспринимает.
Тогда
- набегающие моменты на коренные шейки,
, 
, 
, 
, 
, 
- моменты от цилиндров.
, 
,
, 
,
, 
,
.
Результаты
расчёта сводятся в таблицу и по ней строятся графики зависимости набегающих
моментов от угла поворота коленчатого вала.
Набегающие моменты на коренные шейки
Таблица 3.
|
α |
ТкII=T1 |
TkIII |
TkIV |
TkV |
TkVI |
TkVII=TΣ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
-0,61885 |
0,275425 |
0,698497 |
0,15741 |
0,15741 |
|
10 |
-0,15749 |
-0,75776 |
-0,00654 |
0,382917 |
-0,11555 |
1,623256 |
|
20 |
-0,28141 |
-0,84609 |
-0,24779 |
0,083263 |
-0,32737 |
3,049092 |
|
30 |
-0,34793 |
-0,83526 |
-0,38979 |
-0,13392 |
-0,42125 |
3,284318 |
|
40 |
-0,34282 |
-0,76212 |
-0,46657 |
-0,29293 |
-0,43875 |
2,327388 |
|
50 |
-0,27002 |
-0,63742 |
-0,48738 |
-0,39986 |
-0,40564 |
1,796281 |
|
60 |
-0,14517 |
-0,48766 |
-0,48766 |
-0,48766 |
-0,37416 |
1,492717 |
|
70 |
0,006827 |
-0,39061 |
-0,5923 |
-0,73593 |
-0,53905 |
1,096576 |
|
80 |
0,158812 |
-0,3338 |
-0,64607 |
-0,929 |
-0,69325 |
0,759578 |
|
90 |
0,287327 |
-0,32686 |
-0,73086 |
-1,14091 |
-0,91375 |
0,383579 |
|
100 |
0,377044 |
-0,36718 |
-0,8486 |
-1,3605 |
-1,18252 |
-0,03221 |
|
110 |
0,421591 |
-0,13002 |
-0,66417 |
-1,25148 |
-1,15405 |
-0,12115 |
|
120 |
0,423072 |
0,423072 |
-0,11801 |
-0,73686 |
-0,73686 |
0,15741 |
|
130 |
0,389459 |
2,128265 |
1,629798 |
1,029531 |
0,872037 |
1,623256 |
|
140 |
0,331057 |
3,707517 |
3,296886 |
2,732205 |
2,450796 |
3,049092 |
|
150 |
0,255869 |
3,961436 |
3,674109 |
3,186782 |
2,838849 |
3,284318 |
|
160 |
0,173645 |
2,939781 |
2,793959 |
2,374667 |
2,031843 |
2,327388 |
|
170 |
0,087522 |
2,28944 |
2,283665 |
1,916271 |
1,646249 |
1,796281 |
|
180 |
0 |
1,866875 |
1,980378 |
1,637882 |
1,492717 |
1,492717 |
|
190 |
-0,14363 |
1,491995 |
1,688873 |
1,291431 |
1,298259 |
1,096576 |
|
200 |
-0,28294 |
1,169897 |
1,405644 |
0,913031 |
1,071843 |
0,759578 |
|
210 |
-0,41005 |
0,887277 |
1,11444 |
0,500252 |
0,787579 |
0,383579 |
|
220 |
-0,5119 |
0,638403 |
0,816383 |
0,072162 |
0,449207 |
-0,03221 |
|
230 |
-0,58731 |
0,445592 |
0,543019 |
-0,00859 |
0,412997 |
-0,12115 |
|
240 |
-0,61885 |
0,275425 |
0,275425 |
0,275425 |
0,698497 |
0,15741 |
|
250 |
-0,60027 |
0,150952 |
-0,00654 |
1,732264 |
2,121723 |
1,623256 |
|
260 |
-0,56468 |
0,033616 |
-0,24779 |
3,128666 |
3,459723 |
3,049092 |
|
270 |
-0,48733 |
-0,04186 |
-0,38979 |
3,315776 |
3,571645 |
3,284318 |
|
280 |
-0,41929 |
-0,12375 |
-0,46657 |
2,299566 |
2,47321 |
2,327388 |
|
290 |
-0,36739 |
-0,21736 |
-0,48738 |
1,714533 |
1,802055 |
1,796281 |
|
300 |
-0,3425 |
-0,3425 |
-0,48766 |
1,379213 |
1,379213 |
1,492717 |
|
310 |
-0,39744 |
-0,59912 |
-0,5923 |
1,04333 |
0,899698 |
1,096576 |
|
320 |
-0,49261 |
-0,80488 |
-0,64607 |
0,806766 |
0,523831 |
0,759578 |
|
330 |
-0,61419 |
-1,01819 |
-0,73086 |
0,566467 |
0,156417 |
0,383579 |
|
340 |
-0,74422 |
-1,22564 |
-0,8486 |
0,301707 |
-0,21019 |
-0,03221 |
|
350 |
-0,55161 |
-1,08576 |
-0,66417 |
0,36873 |
-0,21858 |
|
|
360 |
0 |
-0,54109 |
-0,11801 |
0,776257 |
0,15741 |
0,15741 |
|
370 |
1,738806 |
1,240339 |
1,629798 |
2,381017 |
1,78075 |
1,623256 |
|
380 |
3,37646 |
2,96583 |
3,296886 |
3,895183 |
3,330502 |
3,049092 |
|
390 |
3,705567 |
3,41824 |
3,674109 |
4,119577 |
3,632251 |
3,284318 |
|
400 |
2,766137 |
2,620314 |
2,793959 |
3,089504 |
2,670211 |
2,327388 |
|
410 |
2,201918 |
2,196144 |
2,283665 |
2,433697 |
2,066303 |
1,796281 |
|
420 |
1,866875 |
1,980378 |
1,980378 |
1,980378 |
1,637882 |
1,492717 |
|
430 |
1,635627 |
1,832506 |
1,688873 |
1,48719 |
1,089749 |
1,096576 |
|
440 |
1,452832 |
1,688579 |
1,405644 |
1,093379 |
0,600766 |
0,759578 |
|
450 |
1,297327 |
1,52449 |
1,11444 |
0,71044 |
0,096252 |
0,383579 |
|
460 |
1,150304 |
1,328284 |
0,816383 |
0,334961 |
-0,40926 |
-0,03221 |
|
470 |
1,032901 |
1,130328 |
0,543019 |
0,008869 |
-0,54274 |
-0,12115 |
|
480 |
0,894272 |
0,894272 |
0,275425 |
-0,26566 |
-0,26566 |
0,15741 |
|
490 |
0,751219 |
0,593725 |
-0,00654 |
-0,50501 |
1,233797 |
1,623256 |
|
500 |
0,598297 |
0,316887 |
-0,24779 |
-0,65842 |
2,718036 |
3,049092 |
|
510 |
0,445469 |
0,097536 |
-0,38979 |
-0,67712 |
3,028449 |
3,284318 |
|
520 |
0,295545 |
-0,04728 |
-0,46657 |
-0,61239 |
2,153743 |
2,327388 |
|
530 |
0,150032 |
-0,11999 |
-0,48738 |
-0,49316 |
1,708759 |
1,796281 |
|
540 |
0 |
-0,14517 |
-0,48766 |
-0,37416 |
1,492717 |
1,492717 |
|
550 |
-0,20168 |
-0,19486 |
-0,5923 |
-0,39542 |
1,240209 |
1,096576 |
|
560 |
-0,31227 |
-0,15345 |
-0,64607 |
-0,41032 |
1,042513 |
0,759578 |
|
570 |
-0,404 |
-0,11667 |
-0,73086 |
-0,5037 |
0,793629 |
0,383579 |
|
580 |
-0,48142 |
-0,10438 |
-0,8486 |
-0,67062 |
0,479687 |
-0,03221 |
|
590 |
-0,53415 |
-0,11256 |
-0,66417 |
-0,56674 |
0,466157 |
-0,12115 |
|
600 |
-0,54109 |
-0,11801 |
-0,11801 |
-0,11801 |
0,776257 |
0,15741 |
|
610 |
-0,49847 |
-0,10901 |
1,629798 |
1,472304 |
2,223523 |
1,623256 |
|
620 |
-0,41063 |
-0,07957 |
3,296886 |
3,015476 |
3,613773 |
3,049092 |
|
630 |
-0,28733 |
-0,03146 |
3,674109 |
3,326176 |
3,771645 |
3,284318 |
|
640 |
-0,14582 |
0,027822 |
2,793959 |
2,451136 |
2,74668 |
2,327388 |
|
650 |
-0,00577 |
0,081747 |
2,283665 |
2,013643 |
2,163675 |
1,796281 |
|
660 |
0,113504 |
0,113504 |
1,980378 |
1,835213 |
1,835213 |
1,492717 |
|
670 |
0,196878 |
0,053246 |
1,688873 |
1,6957 |
1,494018 |
1,096576 |
|
680 |
0,235747 |
-0,04719 |
1,405644 |
1,564456 |
1,252191 |
0,759578 |
|
690 |
0,227163 |
-0,18289 |
1,11444 |
1,401767 |
0,997767 |
0,383579 |
|
700 |
0,17798 |
-0,33392 |
0,816383 |
1,193427 |
0,712005 |
-0,03221 |
|
710 |
0,097427 |
-0,48988 |
0,543019 |
0,96461 |
0,430461 |
-0,12115 |
|
720 |
0 |
-0,61885 |
0,275425 |
0,698497 |
0,15741 |
0,15741 |
Шатунная шейка нагружается набегающим моментом на i-ю коренную шейку плюс половина
момента от i-го цилиндра.
Набегающие моменты на шатунные шейки
Таблица 4.
|
α |
Тш1 |
Tш2 |
Tш3 |
Tш4 |
Tш5 |
Tш6 |
|
0 |
0 |
-0,30942 |
-0,92827 |
0,413138 |
1,047746 |
0,236115 |
|
10 |
-0,07875 |
-0,45763 |
-1,13664 |
-0,00981 |
0,574375 |
-0,17333 |
|
20 |
-0,1407 |
-0,56375 |
-1,26914 |
-0,37169 |
0,124894 |
-0,49105 |
|
30 |
-0,17397 |
-0,5916 |
-1,25289 |
-0,58469 |
-0,20088 |
-0,63187 |
|
40 |
-0,17141 |
-0,55247 |
-1,14317 |
-0,69986 |
-0,43939 |
-0,65812 |
|
50 |
-0,13501 |
-0,45372 |
-0,95612 |
-0,73108 |
-0,59979 |
-0,60846 |
|
60 |
-0,07258 |
-0,31641 |
-0,73149 |
-0,73149 |
-0,73149 |
-0,56124 |
|
70 |
0,003414 |
-0,19189 |
-0,58592 |
-0,88845 |
-1,10389 |
-0,80858 |
|
80 |
0,079406 |
-0,08749 |
-0,5007 |
-0,9691 |
-1,3935 |
-1,03988 |
|
90 |
0,143663 |
-0,01977 |
-0,49029 |
-1,09629 |
-1,71137 |
-1,37062 |
|
100 |
0,188522 |
0,004934 |
-0,55076 |
-1,2729 |
-2,04075 |
-1,77378 |
|
110 |
0,210796 |
0,145785 |
-0,99626 |
-1,87722 |
-1,73108 |
|
|
120 |
0,211536 |
0,423072 |
0,634608 |
-0,17702 |
-1,10529 |
-1,10529 |
|
130 |
0,194729 |
1,258862 |
3,192397 |
2,444697 |
1,544296 |
1,308055 |
|
140 |
0,165528 |
2,019287 |
5,561275 |
4,945329 |
4,098308 |
3,676194 |
|
150 |
0,127934 |
2,108652 |
5,942154 |
5,511163 |
4,780173 |
4,258274 |
|
160 |
0,086822 |
1,556713 |
4,409672 |
4,190938 |
3,562 |
3,047765 |
|
170 |
0,043761 |
1,188481 |
3,43416 |
3,425498 |
2,874407 |
2,469373 |
|
180 |
0 |
0,933437 |
2,800312 |
2,970568 |
2,456823 |
2,239075 |
|
190 |
-0,07182 |
0,674181 |
2,237992 |
2,53331 |
1,937147 |
1,947388 |
|
200 |
-0,14147 |
0,443481 |
1,754845 |
2,108466 |
1,369547 |
1,607765 |
|
210 |
-0,20502 |
0,238614 |
1,330916 |
1,67166 |
0,750379 |
1,181369 |
|
220 |
-0,25595 |
0,06325 |
0,957604 |
1,224574 |
0,108244 |
0,67381 |
|
230 |
-0,29365 |
-0,07086 |
0,668388 |
0,814528 |
-0,01289 |
0,619495 |
|
240 |
-0,30942 |
-0,17171 |
0,413138 |
0,413138 |
0,413138 |
1,047746 |
|
250 |
-0,30013 |
-0,22466 |
0,226428 |
-0,00981 |
2,598396 |
3,182584 |
|
260 |
-0,28234 |
-0,26553 |
0,050424 |
-0,37169 |
4,693 |
5,189584 |
|
270 |
-0,24366 |
-0,26459 |
-0,06279 |
-0,58469 |
4,973664 |
5,357467 |
|
280 |
-0,20965 |
-0,27152 |
-0,18562 |
-0,69986 |
3,449349 |
3,709815 |
|
290 |
-0,1837 |
-0,29238 |
-0,32604 |
-0,73108 |
2,5718 |
2,703083 |
|
300 |
-0,17125 |
-0,3425 |
-0,51374 |
-0,73149 |
2,06882 |
2,06882 |
|
310 |
-0,19872 |
-0,49828 |
-0,89869 |
-0,88845 |
1,564995 |
1,349546 |
|
320 |
-0,24631 |
-0,64875 |
-1,20732 |
-0,9691 |
1,210149 |
0,785746 |
|
330 |
-0,30709 |
-0,81619 |
-1,52728 |
-1,09629 |
0,8497 |
0,234625 |
|
340 |
-0,37211 |
-0,98493 |
-1,83846 |
-1,2729 |
0,452561 |
-0,31529 |
|
350 |
-0,27581 |
-0,81869 |
-1,62864 |
-0,99626 |
0,553095 |
-0,32787 |
|
360 |
0 |
-0,27054 |
-0,81163 |
-0,17702 |
1,164386 |
0,236115 |
|
370 |
0,869403 |
1,489572 |
1,860508 |
2,444697 |
3,571525 |
2,671125 |
|
380 |
1,68823 |
3,171145 |
4,448744 |
4,945329 |
5,842774 |
4,995753 |
|
390 |
1,852784 |
3,561904 |
5,127361 |
5,511163 |
6,179366 |
5,448376 |
|
400 |
1,383068 |
2,693226 |
3,930472 |
4,190938 |
4,634255 |
4,005317 |
|
410 |
1,100959 |
2,199031 |
3,294215 |
3,425498 |
3,650546 |
3,099454 |
|
420 |
0,933437 |
1,923627 |
2,970568 |
2,970568 |
2,970568 |
2,456823 |
|
430 |
0,817814 |
1,734066 |
2,748759 |
2,53331 |
2,230786 |
1,634623 |
|
440 |
0,726416 |
1,570705 |
2,532869 |
2,108466 |
1,640068 |
0,901149 |
|
450 |
0,648663 |
1,410908 |
2,286734 |
1,67166 |
1,06566 |
0,144379 |
|
460 |
0,575152 |
1,239294 |
1,992427 |
1,224574 |
0,502441 |
-0,61389 |
|
470 |
0,516451 |
1,081615 |
1,695492 |
0,814528 |
0,013304 |
-0,81412 |
|
480 |
0,447136 |
0,894272 |
1,341408 |
0,413138 |
-0,39849 |
-0,39849 |
|
490 |
0,375609 |
0,672472 |
0,890587 |
-0,00981 |
-0,75751 |
1,850695 |
|
500 |
0,299148 |
0,457592 |
0,47533 |
-0,37169 |
-0,98764 |
4,077054 |
|
510 |
0,222734 |
0,271502 |
0,146304 |
-0,58469 |
-1,01568 |
4,542674 |
|
520 |
0,147772 |
0,124133 |
-0,07092 |
-0,69986 |
-0,91859 |
3,230615 |
|
530 |
0,075016 |
0,015021 |
-0,17999 |
-0,73108 |
-0,73974 |
2,563138 |
|
540 |
0 |
-0,07258 |
-0,21775 |
-0,73149 |
-0,56124 |
2,239075 |
|
550 |
-0,10084 |
-0,19827 |
-0,29228 |
-0,88845 |
-0,59313 |
1,860313 |
|
560 |
-0,15613 |
-0,23286 |
-0,23018 |
-0,9691 |
-0,61548 |
1,56377 |
|
570 |
-0,202 |
-0,26034 |
-0,17501 |
-1,09629 |
-0,75555 |
1,190444 |
|
580 |
-0,24071 |
-0,2929 |
-0,15657 |
-1,2729 |
-1,00593 |
0,71953 |
|
590 |
-0,26707 |
-0,32335 |
-0,16884 |
-0,99626 |
-0,85012 |
0,699235 |
|
600 |
-0,27054 |
-0,32955 |
-0,17702 |
-0,17702 |
-0,17702 |
1,164386 |
|
610 |
-0,24923 |
-0,30374 |
-0,16351 |
2,208456 |
3,335284 |
|
|
620 |
-0,20532 |
-0,2451 |
-0,11936 |
4,945329 |
4,523215 |
5,420659 |
|
630 |
-0,14366 |
-0,15939 |
-0,04719 |
5,511163 |
4,989264 |
5,657467 |
|
640 |
-0,07291 |
-0,059 |
0,041733 |
4,190938 |
3,676704 |
4,12002 |
|
650 |
-0,00289 |
0,037987 |
0,122621 |
3,425498 |
3,020465 |
3,245513 |
|
660 |
0,056752 |
0,113504 |
0,170255 |
2,970568 |
2,75282 |
2,75282 |
|
670 |
0,098439 |
0,125062 |
0,079869 |
2,53331 |
2,54355 |
2,241026 |
|
680 |
0,117874 |
0,09428 |
-0,07078 |
2,108466 |
2,346684 |
1,878286 |
|
690 |
0,113581 |
0,022138 |
-0,27433 |
1,67166 |
2,10265 |
1,49665 |
|
700 |
0,08899 |
-0,07797 |
-0,50088 |
1,224574 |
1,790141 |
1,068008 |
|
710 |
0,048713 |
-0,19623 |
-0,73482 |
0,814528 |
1,446915 |
0,645691 |
|
720 |
0 |
-0,30942 |
-0,92827 |
0,413138 |
1,047746 |
0,236115 |
3.2 Анализ уравновешенности двигателя
Для уравновешивания сил инерции и их моментов в многоцилиндровом двигателе необходимо и достаточно, чтобы равнодействующие всех сил инерции, действующие в плоскостях, проходящих через ось вала, а также сумма моментов этих сил относительно выбранной оси равнялась нулю.
При
проектировании двигателя стремятся путем выбора схем расположения кривошипов
коленчатого вала и цилиндров создать такую конструкцию, при которой суммарные
силы инерции SРjl, SРjll и моменты 
, 
были бы равны нулю. Если это не удается, то прибегают
к уравновешиванию двигателя с помощью дополнительных устройств.
Для обеспечения полного уравновешивания двигателя требуется существенное усложнение конструкции, что с учетом высоких порядков гармонических составляющих сил инерции практически не осуществимо, поэтому двигатель остается частично неуравновешенным.
Уравновешенными считаются шести-, восьми-, десяти- и двенадцатицилиндровые двигатели с зеркальным относительно средней коренной шейке расположением кривошипов коленчатого вала.
Порядок работы цилиндров двигателя:
-5-3-6-2-4
Схема
заклинки коленчатого вала выполнена в соответствии с Рис. 2
Рис.
3 К анализу уравновешенности двигателя.
На данной схеме изображен коленчатый вал двигателя, в котором уравновешены силы инерции 1 и 2 порядков, центробежные силы инерции, а также моменты этих сил.
Действительно,
рассмотрим 1 и 6 цилиндры:
,
примем
.
; 
;
и 5 цилиндры:
; 
;
и 4 цилиндры:
; 
;
Тогда:
;
;
Аналогично:
;
Как
видно двигатель с данной схемой коленчатого вала полностью уравновешен от сил
инерции 1го и 2го порядка, центробежных сил и их
моментов.
4. Расчет ДВС на прочность
.1 Расчет на прочность деталей поршневой группы
.1.1 Расчет прочности поршня
Наиболее нагруженным элементом поршневой группы является поршень, воспринимающий высокие газовые, инерционные и тепловые нагрузки. Тяжёлые условия работы поршней предъявляют повышенные требования к материалам при изготовлении.
Чтобы устранить защемление поршня в цилиндре вследствие его теплового расширения, диаметр поршня должен быть меньше диаметра цилиндра. Наименьший диаметр должен быть у головки поршня.
Поршень из серого чугуна с днищем вогнутой формы, охлаждаемым маслом с внутренней стороны.
Днище поршня
Толщина
днища: 
м
Высота
юбки:
м
Радиус
заделки
м
Рис.
4 Расчетная схема днища поршня.
Рассматриваем днище поршня как пластину, защемленную по периферии, равномерно нагруженную.
Напряжения изгиба в тангенсальном направлении
Перефирия
где
- коэффициент Пуассона (чугун)
Центр
Напряжения
изгиба:
Температурные
напряжения
-
коэффициент линейного расширения (серый чугун);
- модуль
упругости (серый чугун);
-
коэффициент Пуассона;
-
коэффициент теплопроводности;
-удельная
тепловая нагрузка на поверхность днища поршня, где:
- доля
тепла от сгорания топлива, проходящая через днище поршня;
-
цилиндровая мощность двигателя;
-
удельный расход топлива;
-низшая
теплотворная способность топлива
Суммарные
напряжения на периферии и центре днища поршня:
МПа
- для
чугуна
Расчет удельных давлений
Юбка:
