Курсовая работа: Тепловой и динамический расчет двигателя ВАЗ-2103

мм

Величина O'O'₁ представляет собой поправку Брикса. Из точки O'₁ под углом г₀ = 45° (угол предварения открытия выпускного клапана, который выбирается из таблицы или по прототипу) проводим луч O₁B₁. По учебнику [4], стр. 44 угол предварения открытия выпускного клапана равен 42-47°. Полученную точку В₁ соответствующую началу открытия выпускного клапана, сносим на политропу расширения (точка b₁)/

Луч O'C₁ проводим под углом и₀, соответствующим углу опережения зажигания (и₀ = 27° поворота кривошипного вала до в.м.т.), а точку С₁ сносим на политропу сжатия, получая точку с'₁. По справочникам угол опережения зажигания и₀ = 25-27°. Затем проводят плавные кривые c₁'c” изменяя линии сжатия в связи с опережением зажигания и b₁'b” изменения линии расширения в связи с предварением открытия выпускного клапана. При этом можно считать, что точка b” находиться на середине расстояния bа, а ордината точки с” находится из соотношения р_с” = 1,2 р_с и откладывается на линии AZ'.

Развертку индикаторной диаграммы в координаты р-ц выполняем справа от индикаторной диаграммы. Ось абсцисс развернутой диаграммы располагаем по горизонтали на уровне линии р₀ индикаторной диаграммы. Длина графика (720° поворота кривошипного вала) делим на 24 равных участка, которые соответствуют определенному углу поворота коленчатого вала. Каждую точку на линии абсцисс нумеруем (0є, 30є, 60° ПКВ). По наиболее распространенному способу Ф.А. Брикса дальнейшее перестроение индикаторной диаграммы ведем в следующей последовательности.

Полученную полуокружность делим вспомогательными лучами из центра О' на 6 равных частей, а затем из центра Брикса (точка Oi') проводим линии, параллельные вспомогательным лучам, до пересечения с полуокружностью.

Вновь полученные точки на полуокружности соответствуют определенным углам ц ПКВ. Из этих точек проводим вертикали до пересечения с соответствующими линиями индикаторной диаграммы. Развертку индикаторной диаграммы начинаем, принимая за начало координат положение поршня в в.м.т. в начале такта впуска. Далее для каждого значения угла ц на индикаторной диаграмме определяем величину давления в надпоршневой полости и заносим в табл.1.

Для проверки правильности построений и дальнейших расчетов сил производим аналитический расчет политроп сжатия и растяжения через каждые 30є поворота кривошипа по следующим формулам:

политропа сжатия

,

где АВ и АО - определены в разделе 3.1;

S_i - перемещение поршня в i-ое положение из положения начала сжатия.

политропа расширения

,

где S_i - перемещение поршня в i-ое положение из положения начала расширения.

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

АВ = 80 мм; АО = 10,53 мм; n₁ = 1.35; n₂ = 1.26

Таблица 2

3.2 Силы, действующие в КШМ

Определяем силу давления газов на днище поршня для положений коленчатого вала, отстоящих друг от друга на 30 град. поворота коленчатого вала в пределах (0...720)⁰ поворота коленчатого вала. За начало отсчета принимаем такое положение кривошипа, когда поршень находится в начале такта впуска.

Силу давления газов на днище поршня определяем по формуле:

(1)

где р_г - индикаторное давление в каждом рассчитываемом положении, определяемое по построенной индикаторной диаграмме.

• Результаты расчета заносятся в табл. 3.
• Определяем силу инерции от возвратно-поступательно движущихся масс:

(2)

где л = 0,25 - отношение длины кривошипа к длине шатуна

• • Масса поступательно движущихся частей кривошипно-шатунного механизма определяется из выражения:
  • , (3)
  • где доля массы шатуна, отнесенная к возвратно-поступательно движущимся массам.
  • Значения m_n и m_ш вычисляются:
  • кг
  • кг
  • где м²
  • Теперь
  • кг
  • Угловая скорость кривошипа
  • мин^-1 (4)
  • Радиус кривошипа
  • м. (5)
  • Результаты расчета заносятся в табл. 3.
  • Находим суммарную силу, действующую в кривошипно-шатунном механизме. Определение этой силы ведем путем алгебраического сложения сил давления газов и сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс:
  • (6)
  • Результаты расчетов заносим в таблицу 3.
  • Определяем нормальную силу К, направленную по радиусу кривошипа
  • (7)
  • где
  • l - длина шатуна
  • Определяем тангенциальную силу Т, направленную по касательной к окружности радиуса кривошипа
  • (8)

Результаты расчетов К и Т заносим в таблицу 4.

Графики сил Р_г и Р_j строим в одинаковом масштабе и на той же координатной сетке. На основании полученных графиков Р_г и Р_j на той же координатной сетке и в том же масштабе строим график суммарной силы Р_У.

Определение модуля силы Р_У для различных значений угла ц выполняем путем суммирования в каждой точке ординат графиков и с учетом их знаков и модулей сил Р_г и P_j из табл. 3.

Таким же образом строим графики сил Т и К.

Mр = 6000/40 = 150H/мм- определяем графическим путем

Масштабные коэффициенты

т_Рг = т_Рj = т_РУ = т_К = т_Т =150 Н/мм

Таблица 3

Результаты расчета сил Р_г, Р_j и Р_У

Таблица 4

Результаты расчета сил Т и К

3.3 Построение полярной диаграммы нагрузки

Полярная диаграмма нагрузок на шатунную шейку строится для определения величин, направления и точек приложения сил, действующих на шатунную шейку при различных положениях коленчатого вала.

В разделе 3 определены нормальная сила К, направленная по радиусу кривошипа и тангенциальная сила Т, направленная по касательной к окружности радиуса кривошипа. Нагрузка вызывается силой, равной геометрической сумме сил К и Т.

Отрицательные значения силы К откладываем вверх, а положительные значения силы Т откладываем вправо. Сила S образует с горизонтальной осью угол :

Расчеты сводим в таблицу 6.

Таблица 6

Результаты расчета силы N и угла г