Материал: Тепловой расчет судового двигателя внутреннего сгорания

В нашем случае .

Суммарная масса поступательно движущихся частей () складывается из веса комплекта поршня () и массы части шатуна (). В крейцкопфных двигателях к относят также вес штока и крейцкопфа (). Таким образом:

 , кг

часть шатуна, участвующая в поступательном движении. Остальная часть шатуна  участвует во вращательном движении.

При выполнении динамического расчёта двигателя ,для приближённого определения значения , можно использовать конструктивную массу :

Для высокооборотных четырёхтактных двигателей принимаем

Тогда

После этого определяем удельную силу инерции поступательно движущихся масс:

, МПа

По этой формуле через каждые 30⁰ угла поворота кривошипа определяем значения  и заносим в таблицу 3. Строим график сил инерции методом касательных. Откладываем отрезок АВ, соответствующий рабочему объёму и ходу поршня. Из точек А и В, соответственно масштабу давления, вверх и вниз проводим перпендикулярно отрезки АЕ и ВС.

АЕ = мм

BC =  мм

DF =мм

Суммарная сила (Р), действующая в кривошипно-шатунном механизме, определяется алгебраическим сложением сил давления газов и сил инерции поступательно движущихся масс:

Графически кривую удельных суммарных сил (Р) строят с помощью диаграмм

Значения суммарной силы Р тоже заносятся в таблицу 3

Суммарная сила Р, как и силы  направлена по оси цилиндра и приложена оси поршневого пальца. Нормальная, радиальная и тангенциальная силы. Воздействие от суммарной силы Р передаётся на стенки цилиндра перпендикулярно его оси и на шатун по направлению его оси. Сила, действующая перпендикулярно оси цилиндра, называется нормальной силой и воспринимается стенками цилиндра:

Нормальная сила считается положительной, если создаваемый ею момент относительно оси коленчатого вала направлен противоположно направлению вращения вала двигателя.

Сила, действующая вдоль шатуна, воздействует на него и далее передаётся кривошипу. Она считается положительной, если сжимает шатун, и отрицательной, если его растягивает:

 кН

От действия силы  на шатун возникают две составляющие силы:

Радиальная сила, направленная по радиусу кривошипа

 , кН

и тангенциальная сила, направленная по касательной к окружности радиуса кривошипа

 , кН

Сила Z считается положительной, если она сжимает щёки колена. СилаТ принимается положительной, если направление создаваемого ею момента совпадает с направлением вращения коленчатого вала.

Суммарная сила  в вышеуказанных формулах является полной силой, которая определяется следующим выражением:

где  удельная суммарная сила, МПа; площадь поршня, м².

Численные значения тригонометрических функций, входящих в формулы расчёта сил в зависимости от λ для различных  выбираются из специальных таблиц и заносятся в таблицу 3.

Моменты, действующие в кривошипно-шатунном механизме.

Нормальная и касательная силы создают моменты в кривошипно-шатунном механизме.

Момент, создаваемый нормальная силой, определяется по формуле:

кНм

где  - расстояние от нормальной силы до оси коленчатого вала.

Вращающий момент, создаваемый тангенциальной силой для одного цилиндра определяется по следующей формуле:

кНм

Масштаб крутящего момента определяется по следующей формуле:

 мм/( кНм)

где  - масштаб тангенциального давления и определяется по следующей формуле:

Крутящий момент  ,кНм, развиваемый одним цилиндром двигателя в любой момент времени, прямо пропорционален тангенциальной силе и равен:

кНм

Поэтому кривая изменения силыявляется также и кривой изменения , но в масштабе .

Для построения кривой суммарного крутящего моментамногоцилиндрового двигателя необходимо графически суммировать кривые моментов каждого цилиндра, сдвигая одну кривую относительно другой на угол поворота кривошипа между вспышками.

При равных интервалах между вспышками в цилиндрах двигателя построение кривой  () производится в следующей последовательности: график  (при соответствующем выборе масштаба) разбивается на число участков, равное числу цилиндров двигателя: все участки совмещаются на новой координатной сетке длиной  и суммируются. Для двухтактного двигателя угол  град, равен:

Результирующая кривая показывает изменение суммарного индикаторного крутящего момента двигателя в зависимости от угла поворота коленчатого вала.

Проверяем правильность построения диаграммы с помощью среднего значения крутящего момента двигателя.

Среднее значение суммарного крутящего момента определяется по площади F, заключённой между кривой  и линией абсцисс.

 кНм

где  длина интервала между вспышками на диаграмме.площадь, заключённая между кривой  и линией абсцисс, мм²

1180 мм²

Индикаторный крутящий момент определяется из теплового расчёта:

Погрешность :

Как видно ошибка построения кривой суммарного крутящего момента находится в допустимых пределах, т.к. меньше 5%.

Список использованной литературы

1.      İsmayılov A.Ş., Sambur N.O., Əliyev S.N. Gəmi daxili yanma mühərriklərinin hesabatı. Dərs vəsaiti. Bakı: “Təhsil PNM” 2003. 146 səh.

.        И.В. Возницкий. Судовые двигатели внутреннего сгорания. М.: МОРКНИГА, том 1, 2008, 282 с

3.      И.В. Возницкий, А.С. Пунда. Судовые двигатели внутреннего сгорания. М.: МОРКНИГА, том 2, 2008, 480 с

.        Миклос А.Г., Чернявская Н.Г. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Л.: Судостроение, 1971, 400 с.

.        Самсонов В.И., Худов Н.Н. Двигатели внутреннего сгорания морских судов. М.: Транспорт, 1990, 360 с

.        Танатар Д.Б. Дизели. Компановка и расчёт. Изд. 3-е перераб. и доп. Л.: Морской транспорт, 1997, 376с