Курсовая работа: Расчет транспортных двигателей

где F_n – площадь поршня, м²

D=60 – 100 мм

Удельная масса поршня m’_n =100 – 150 кг/м²

Удельная масса шатунаm’_ш =120 – 200 кг/м²

Удельная масса m’_k =150 – 200 кг/м²

Большие значения m’ соответствуют двигателям с большим диаметром цилиндра. V – образные двигатели с двумя шатунами на шатунной шейке имеют большие значения m’_k .

2.1 Силы давления газов

Силы давления газов, действующих на поршень, условно заменяют одной силой, приложенной к оси поршневого пальца и направленной по оси цилиндра. Определяется эта сила для каждого значения угла поворота кривошипа α по индикаторной диаграмме, рассчитанной для нормального режима работы двигателя. Для этого полученную при тепловом расчете диаграмму в координатах P – V перестраивают методом проф. Ф.А. Бриска в развернутую, с координатами Р – α. Для этого, под индикаторной диаграммой строят полуокружность радиусом R=S/2. Далее от центра полуокружности (точка 0) в сторону нижней мертвой точки откладывается поправка Брикса, равная Rλ/2. Полуокружность из центра 0 делят лучами на шесть частей, а из центра 0’ проводят линии, параллельные этим лучам. Точки, полученные на полуокружности, соответствуют определенным углам положения кривошипа. Из этих точек проводят вертикальные линии до пересечения с контуром индикаторной диаграммы.

Справа от индикаторной диаграммы наносят координаты Р – α. При этом ост абсцисс располагают на уровне линии атмосферного давления Р₀ , так как давление на диаграмме Р – α изображается избыточное давление над поршнем. Ось абсцисс на диаграмме Р – α делят вертикальными линиями на отрезки, через 30° угла поворота кривошипа и обозначают точки соответствующими значениями угла.

Развертку индикаторной диаграммы начинается от верхней мертвой точки процесса впуска. Для чего величины давлений, полученные пресечением вертикальных линий с контуром диаграммы Р – V, переносят на соответствующие линии диаграмма Р – α. Следует учесть, что давление процесса впуска на диаграмме Р – α должны быть отрицательными. Точку Z_g действительного давления конца сгорания, отмечают на развернутой диаграмме отдельно, так как ее положение соответствует 370° угла поворота кривошипа. Полученные точки соединяют плавной кривой с помощью лекала.

Численное значение величины силы давления газов на поршень (кН) определяют по формуле:

где Р_г и Р₀ – давления газа на поршень и атмосферное давление в МН/м² , принятые по диаграмме Р – V, F_n – площадь поршня, м² .

Поскольку площадь поршня есть величина постоянная, то кривая сил Р_r в диаграмме Р – α будет иметь тот же характер, что и кривая давления газов Р_г .

Для определения величины сил давления газов по развернутой диаграмме пересчитывают ее масштаб (кН/мм)

где М_g – масштаб давления, F_n – площадь поршня, м² .

Шкалу сил наносят на оси ординат развернутой диаграммы. Составляют сводную таблицу величин, определяемых динамическом расчете. В графу 1 записывают значения угла поворота кривошипа от 0° до 720° через принятый интервал 30°. Отдельно помещают угол 370°, которому соответствует максимальное давление газа. По развернутой диаграмме для каждого угла поворота кривошипа определяют значения силы давления газа Р_r и заносят в графу 2 с соответствующим знаком. Силы считаются положительными, если они направлены к оси коленчатого вала.

2.2 Силы инерции

Силы инерции, действующие на КШМ, разделяются на две группы. К первой группе относятся силы инерции Р_j (кН) масс, совершающих возвратно-поступательное движение. Это массы поршневой группы m_n и верхней части шатуна m_шп , которое условно приведены к оси поршневого пальца.

где m_j – масса деталей, совершающих возвратно-поступательное движение, m_j =m_n +0,275m_ш , j – ускорение поршня.