Курсовая работа: Расчет двигателя

Таким образом, диаграмму величин Т_е (рис.4.) необходимо разделить на 8 частей и алгебраически сложить их ординаты независимо от порядка работы цилиндров.

Рис. 6 Диаграммы суммарного вращающего момента

е). Строим диаграмму износа шатунной шейки

Результирующая сила R_шш , приложенная к шатунной шейке, определяется графическим сложением силы F_s , действующей по оси шатуна, с центробежной силой вращающихся масс кривошипа F_сш :

m_шк =0,725m_ш =0,725*3,697=2,6803 кг ,

F_сш = – m_шк ×rw² = – 2,6803*0,0595*241² = –9262,6 Н = – 8,262 кН _.

Rшш,кН	Те,Нм
23,20886502	0	0
18,69463662	-407,8047819	30
9,515735961	-158,9324809	60
11,35036281	350,2773543	90
17,81341194	495,5397166	120
20,35443957	291,7049536	150
20,72813416	0	180
20,36548798	-291,9662165	210
18,16570225	-512,1282532	240
12,61415021	-448,8296656	270
7,875677496	-177,3068394	300
8,885765867	-499,3626286	330
69,12382879	0	360
41,68145723	1714,25467	390
14,47118737	832,4270446	420
17,74005073	800,7077164	450
22,19906702	699,628986	480
23,71932279	371,1288565	510
20,72813416	0	540
20,35443957	-291,7049536	570
17,81341194	-495,5397166	600
11,35036281	-350,2773543	630
9,515735961	158,9324809	660
18,69463662	407,8047819	690
23,20886502	0	720

Графическое построение силы R_шш в зависимости от угла поворота кривошипа производится в виде полярной диаграммы с полюсом в точке О_ш . Сначала строят полярную диаграмму силы F_S откладывая в прямоугольных координатах с полюсом О ее составляющие F_{τ ,} F_к для различных углов j поворота коленчатого вала. Полученные точки конца вектора F_τ , последовательно в порядке углов соединяют плавной кривой, которая является полярной диаграммой силы F_τ с полюсом в точке О. Чтобы получить полярную диаграмму нагрузки на шатунную шейку, достаточно переместить на полученной полярной диаграмме силы F_τ полюс О по вертикали на величину вектора F_сш в точку О_ш . Проекция на вертикаль любого вектора полярной диаграммы дает значение нормальной силы, действующей на шатунную шейку и направленную по радиусу кривошипа. Полярная диаграмма, перестроенная в прямоугольные координаты R_шш и j, позволяет определить среднее значение R_{шш. cp} . Пользуясь полярной диаграммой, можно построить так называемую диаграмму износа шейки. Для построения диаграммы под углом 60° к направлению каждой силы R_шш в обе стороны проводят кольцевые полоски, высота которых пропорциональна соответствующей силе R_шш . Суммарная площадь этих полосок в итоге представляет собой диаграмму износа. Из диаграммы износа шейки видна зона наименьших давлений на нее. Следовательно, в этом месте должно находиться отверстие для подвода масла к подшипнику.

7. КОМПОНОВКА ДВИГАТЕЛЯ

7.1Компоновка кривошипно-шатунного механизма (КШМ) двигателя

При компоновке V-образного двигателя проводятся под углом g/2 оси левого и правого цилиндров по отношению к вертикальной оси. В одном из цилиндров намечается положение осей шатунной шейки и поршневого пальца при нахождении поршня этого цилиндра в ВМТ, а положение оси поршневого пальца другого цилиндра определяется засечкой на ось этого цилиндра из точки В дугой радиуса, равный длине его шатуна l_ш . Угол развала g блока цилиндров определяется из соотношения: g=kj/2, где k-целое число (1,2); j-угол между кривошипами (j=720/i); i- число цилиндров в одном ряду блока.

7.1.1 Компоновка и расчет деталей поршневой группы

Компоновку начинаем с отработки головки поршня (Приложение 5). Учитывая конструкцию двигателя-прототипа и установившиеся тенденции в мировом двигателестроении выбираем количество поршневых колец (по прототипу 3), их размеры (h_k , h_m , t) и расположение, определяем размеры жарового пояса (с) и перемычек между поршневыми кольцами (h_м.к. ). Исходя, из этих данных намечаем высоту головки поршня (Н_г ). Задавшись затем толщиной днища (d) и формой его внутренней части, очерчиваем контур камеры сгорания. Выбрав основные размеры поршня наносим его контур на компоновочную схему и намечаем положение оси поршневого пальца, отложив по оси цилиндра от основания юбки расстояние Н₁ . Вокруг полученного центра вычерчиваем контур бобышки и, проведя силовые ребра к внутренней поверхности днища, окончательно вычерчиваем внутренний контур головки и юбки поршня. Изобразив на схеме поршневые кольца, каналы для отвода масла от маслосъемных колец оформляем внешний контур деталей поршневой группы.

После компоновки поршневой группы выполняем проверочные расчеты на прочность.

Расчет поршня. При работе двигателя в поршне возникают сложные напряжения от сил давления газов, инерционных и термических нагрузок. Вместе с тем определяющим параметром при расчете на прочность являем толщина днища (d) поршня. Приближенная проверка прочности днища поршня, как круглой пластинки, защемленной по краям и нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, может быть определена по формуле:

£[] ,

Где р_z –максимальное давление газов в цилиндре, МПа.

Рис 7.1 Компоновка поршневой группы

Допускаемое напряжение изгиба для поршней из алюминиевых сплавов АЛ10; АК 4 - [] =40…60 МПа без оребрения днища поршня, с оребрением – [] =50…150 МПа. Следовательно, на днище поршня применяем оребрение.

Юбку поршня проверяем по удельному давлению от максимальной боковой силы по формуле:

Где =0,5…1,0 МПа,

Н_ю - высота юбки поршня, Н_ю =Н_п – Н_г. = 139,2-52,896 = 86,304 мм