Расчет двигателя ЯМЗ-534

Лист_1.cdw

Графики перемещения поршня S
и его гармонических составляющих
Графики скорости поршня и его
гармонических составляющих
первого и второго порядков
Графики ускорения поршня и его
Угловое перемещение шатуна
Угловая скорость качания шатуна
Угловое ускорение шатуна

Лист_3.cdw

износа шатунной шейки
износа коренной шейки
Полярная диаграмма удельных
нагрузок на шатунную шейку
нагрузок на 2-ю коренную шейку
Развернутая диаграмма удельных
Развернутая диаграмма удельных

Лист_4.cdw

Графики набегающих моментов на коренные
шейки коленчатого вала
Графики набегающих моментов на шатунные

Лист_2.cdw

Индикаторная диаграмма
Графики удельных сил P
График удельных сил S
Графики удельных сил K
График индикаторного крутящего
момента на номинальном режиме
Диаграмма фар газораспределения

Лист_5.cdw

Крутильные колебания
Расчетная схема шестимассовой крутильной системы
Одноузловая форма колебаний
Двухузловая форма колебаний
Чертеж колена вала М (1:1)
Носок коленчатого вала

Приложение к ПЗ.docx

Расчет цикла дизеля на номинальном режиме
Расчет цикла дизеля на режиме максимального крутящего момента
Перемещение Sпскоростьvп и ускорение jп поршня проектируемого бензинового двигателя
Угловое перемещениеугловая скорость качания ши угловое ускорение качания шшатуна
Динамический расчет дизельного двигателя на режиме максимального крутящего момента
Динамический расчет дизельного двигателя на номинальном режиме
Режим максимального крутящего момента
Режим номинальной мощности
Удельные силы и крутящий момент действующие в КШМ первого кривошипа Мпа
Крутящий момент от каждого цилиндра и суммарный крутящий момент двигателя (режим максимального крутящего момента)
Крутящий момент от каждого цилиндра и суммарный крутящий момент двигателя (номинальный режим)
Проекции удельных сил действующих на 2-ю коренную шейку
Значение сил R’шш. по лучам
Значение сил R’к.ш. по лучам
Набегающие моменты на коренные шейки коленчатого вала проектируемого дизельного двигателя H*м
Расчет коэффициентов жесткости колена полноопорного вала в приведенной крутильной системе коленчатого вала ДВС
Расчет момента инерции моторной массы в приведенной крутильной системе коленчатого вала ДВС
Расчет частот собственных колебаний в приведенной крутильной системе коленчатого вала ДВС методом остатка

Пояснительная записка.docx

Задание на проектирование . .3
Расчет цикла дизеля . . 3
1Выбор исходных данных .. ..3
2Анализ вычисленных показателей и параметров 4
Кинематический расчет 5
1Перемещение поршня .. 5
3Ускорение поршня ..6
4Угловое перемещение угловая скорость качания и угловое ускорение качания шатуна . 7
Динамический расчет . ..7
1Определение приведенных масс кривошипно-шатунного механизма . . . . . . 7
2Уравновешивание двигателя ..7
Удельные суммарные силы действующие в КШМ .. 9
Крутящие моменты . 11
Силы действующие на шатунные шейки коленчатого вала ..11
Силы действующие на коренные шейки коленчатого вала.. .13
Набегающие моменты на коренные и шатунные шейки . 13
Список использованной литературы 18
Задание на проектирование
Провести кинематический и динамический расчеты кривошипно-шатунного механизма дизеля номинальной мощности Neн=120 кВт при частоте вращения nн = 2400 мин-1 с коэффициентом приспособляемости K ≥ 116 скоростным коэффициентом Kn ≤ 058. В качестве прототипа выбираем дизельный двигательЯМЗ-5340 номинальной мощности Nен = 140 кВт; частота вращения коленчатого валаnн = 2300 мин -1
В соответствии с заданным для проектируемого двигателя скоростным коэффициентом частота вращения на максимальном крутящем моменте равна nMemax= 2400*058 = 1400 мин -1. Так как Ме н = Nен nн =4775 Нм то максимальный крутящий момент Me max = 1164775 = 554 Нм .
1Выбор исходных данных
Расчет цикла проводился на двух режимах: номинальной мощности Nнпри номинальной частоте вращения коленчатого вала nн и максимального крутящего момента Меma S=0). При этом определяются ориентировочные значения Sи D.Выбираем отношение SD=122 и L=203 мм а отношение радиуса кривошипа к длине шатуна (по прототипу) λ = rL= 0258. После окончательного выбора S=128 мм и D =105 мм проводятся уточненные расчеты на двух режимах.
Исходные данные для расчета цикла дизельного двигателя приведены в табл. 1.
Таблица 1.Показатели и параметры для расчета цикла дизельного двигателя.
Давление окружающей среды p0 MПа
Температура окружающей среды ТоК
Степень сжатия c наддувом
Коэффициент избытка воздуха α
Подогрев свежего зарядаТ
Температура остаточных газов ТrК
Коэффициент сопротивления впускнойсистемы вп
Коэффициент сопротивления выпускной системы вып
Коэффициент дозарядки
Коэффициент полноты индикаторной диаграммы φп
Коэффициент использования теплоты в точке «z» z
2 Анализ вычисленных показателей и параметров
Для анализа полученных показателей и параметров в результате расчетов цикла дизеля (см. приложения 1 2) на двух режимах сведем их в табл. 2 и сравним с рекомендуемыми.
Таблица 2.Вычисленные параметры после расчета цикла дизельного двигателя
Вычисленные показатели
Коэффициент остаточных газов ост
Коэффициентнаполненияv
Давление в начале сжатияpa МПа
Температура в начале сжатияTa К
Показатель политропы сжатия n1
Давление в конце сжатияpc МПа
Температура в конце сжатияTc К
Максимальная температура сгоранияTz K
Показатель политропы расширенияn2
Давление в конце расширенияpb МПа
Температура в конце расширения Tb K
Среднее индикаторное давление pi Мпа
Индикаторная мощность Ni кВт
Удельный индикаторный расход топлива gi г(кВт·ч)
Среднее эффективное давление pe МПа
Эффективная мощность Ne кВт
Удельный эффективный расход топлива ge г(кВт·ч)
Эффективный крутящий момент Me Н·м
Скоростной коэффициент равен Kn=14002400 = 058≤058 Коэффициент приспособляемости K = 5544775 = 116≥116.
Таким образом параметры дизеля выбраны в соответствии с заданием. Расчетные показатели двигателя находятся в рекомендуемых диапазонах.
Кинематический расчет
1. Перемещение поршня
Перемещение поршня определяем по формуле:
Sп=r[(1 - cosφ) + λ4 (1 - cos2φ)]=0064[(1 -cosφ) + 02584 (1 - cos2φ)]
где Sп1= r(1-соsφ) = 0064(1 - cosφ) — перемещение поршня определяемое гармоникой первого порядка (если бы шатун имел бесконечно большую длину);
Sп2 = rλ4 (1 - cos 2φ)=00041(1 - cos 2φ) — перемещение поршня определяемое гармоникой второго порядка.
Графики изменения хода поршня как функции Sп=(φ) в зависимости от угла поворота коленчатого вала а также после разложения функции в гармоники первого Sп1и второго Sп2порядков приведены на листе 1 а в табл.4 — расчет численных значений Sп =(φ) который проводился с помощью программы MicrosoftOfficeExcel.
Из листа 1 и расчетных данных в прил. 3 видно что при повороте коленчатого вала на угол φ = 90° (первая часть окружности) поршень проходит больше половины своего хода Sп = 0064м.
Определим угловую частоту вращения коленчатого вала на номинальном режиме:
Скорость поршня определяется по формуле:
Также скорость поршня можно представить как сумму скоростей первого и второго порядков:
Графики изменения скорости поршня как функции vn=1(φ) в зависимости от угла поворота коленчатого вала φ а также после разложения этой функции в гармоники первого vп1и второго vп2порядков приведены на листе 1 а в табл. 4 — численный расчетVп=1(φ).
Максимальная скорость поршня соответствует углу поворота коленчатого вала:
При этом угле максимальная скорость поршня:
Средняя скорость поршня:
Ускорение поршня определяется по формуле:
Jп=r2(cosφ+ λcos2φ) = 403849(cosφ+ 0258cos2φ)или
Гдеjп1 =r2соsφ= 403849cosφ; jп2= λr2соs2φ =104193соs2φ.
Графики изменения ускорения поршня как функцииjп =2(φ) в зависимости от угла поворота коленчатого вала φ а также после разложения этой функции в гармоники первого jп1и второго jп2 порядков приведены на листе 1 графической части курсового проекта а в табл. 4приведенчисленный расчет значенийjп =(φ).
Как следует из графика ускорение поршня при углах поворота коленчатого валаφvmax=10504’ и 29639’ равно нулю. Максимальное ускорение возникает при положении поршня в ВМТ и равно jп=5003 мс2(направленно к оси коленчатого вала) в НМТ равно jп=-2694 мс2(направленно от оси коленчатого вала).
4.Угловое перемещение угловая скорость качания и угловое ускорение качания шатуна
Расчет угловых перемещений ш угловых скоростей ш и угловых ускорений шкачания шатуна в зависимости от угла поворота коленчатого вала φ° проводился по следующим формулам:
ш=-λ²sinφ=-16280172sinφ.
Значения угловых перемещений ш угловых скоростей ш и угловых ускорений ш качания шатуна по углу поворота коленчатого валаφ° проектируемого двигателя приведены в табл. 3 а на листе 1 графической части курсового проекта изображены графики ш ш в зависимости от угла поворота коленчатого вала построенные по этим данным.
1. Определение приведенных масс кривошипно-шатунного механизма
Для расчета сил инерции деталей совершающих возвратно-поступательное и вращательное движения с учетом вычисленных конструктивных параметров однорядного двигателя установим приведенные массы деталей кривошипно-шатунного механизма и цилиндропоршневой группы:
Масса поршневой группы (поршень из алюминиевого сплава m=300кгм): mп.г.=mn. + mп.к. +mп.п= 1757 кг.
Масса шатуна:mш=m1.+m2 =075+162 = 237 кг;
Масса щек :mщ = 17 кг.
Масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов
Часть массы шатуна сосредоточенная на оси поршневого пальца:m1 =075 кг;
Часть массы шатуна сосредоточенная на оси шатунной шейки:m2 =162кг;
Суммарныемассы совершающие возвратно-поступательное движение:
mj. = mп.г+m1 = 2517 кг;
Суммарные массы совершающие вращательное движение:
mr = mк +m2= 1728 кг.
2. Уравновешивание двигателя
Проектируемый двигатель однорядный с кривошипами расположенными под углом 180° (рис.1).
Если принять что неуравновешенные массы кривошипа совершающие вращательное движение
mr = mк +m2=3975 кг одинаковы то центробежные силы Кr= mr² = 25083 кН также будут одинаковы. На рис. 1 показано направление этих сил. Они будут взаимно уравновешиваться так как кривошипы расположены под углом 180° друг относительно друга а центробежные силы всегда направлены от оси кривошипов.
Рис. 1. Уравновешивание четырехцилиндрового однорядного двигателя коленчатый вал которого имеет кривошипы под углом 180° друг к другу с порядком работы 1—3—4—2
Также уравновешены моменты этих сил: пара центробежных сил первого и второго кривошипов создает момент M12 = Кrа направленный по ходу часовой стрелки а третьего и четвертого кривошипов M34 = Кrа направленный против хода часовой стрелки. Таким образом центробежные силы и их моменты взаимно уравновешены относительно средней плоскости (точкаО на рис. 1). Векторы M12 и M34 оставаясь постоянными по модулювращаются вместе с коленчатым валом и поэтому создают стационарный изгиб коленчатого вала кривошипов.
Для того чтобы уменьшить эту нагрузку и частично разгрузить третью коренную шейку коленчатого вала проводим уравновешивание центробежных сил в пределах одного кривошипа за счет установки противовесов на продолжение всех щек.
Приведенная масса одного противовеса для дизельного двигателя равна:
(mпр)r=mr·ab где a межосевое расстояние между цилиндрами и b расстояние между серединами щек взяты с чертежа двигателя и равны: a=014b=0212.
Следовательно:mnp = 3975·0140212 = 2625 кг.
Для уменьшения массы коленчатого вала и двигателя в целом проводим не полное уравновешивание а только на 70 %. В итоге получаем:
(mпр)r = 2625 0.7 = 184 кг.
Силы инерции первого порядка для первого и четвертого кривошипов направлены вверх и равны:
Pj1(1) = С cosφ = Pj1(4)= Ccos (φ+360°) = mjr²cosφ =2517 0064 25122cosφ = =1016488cosφH.
Силы инерции первого порядка для второго и третьего кривошипов направлены вниз и равны:
Pj1(2) = Ccos (φ+ 180°) = Pj1(3)=Ccos (φ+ 180°) = - mjr²cosφ= -2517 0064 ·25122cosφ = -1016488cosφ H.
Силы будут равны по абсолютному значению расположены симметрично относительно плоскости проходящей через середину вала перпендикулярного его оси. Поэтому сумма моментов от сил инерции первого порядка равна нулю Mj1= 0. В данном случае уравновешивание моментов происходит в точкеО однако в отличие от моментов центробежных сил плоскость действия которых расположена всегда в плоскости кривошипа момент Mj1 действует всегда в плоскости цилиндров. Для четырехцилиндровых двигателей этот момент обычно остается неуравновешенным.
Определим силы инерции второго порядка для кривошипов:
для первого: Pj2(1)= λ mjr²cos 2φ = λ mjr²cos2φ= 26225cos 2φ Н;
для второго: Pj2(2) = λ mjr²cos 2(φ +180°) = 26225cos 2φ Н;
для третьего: Pj2(3)= λ mjr²cos 2(φ+ 180°) = 26225cos 2φ Н;
для четвертого: Pj2(4)=λ mjr²cos 2(φ + 360°) = 26225cos 2φ Н.
Эти силы направлены вертикально в плоскости осей цилиндров и складываются а сумма их равна:
Pj2= 4λmjr²cos 2φ= 4 29775 соs 2φ= 10490cos 2φ Н.
Таким образом максимальное значение равнодействующей сил инерции второго порядка равно Pj2 = 10713 кН. Эти силы инерции второго порядка неуравновешенны и могут быть уравновешены лишь с помощью механизма Ланчестера (двух дополнительных валов содержащих противовесы и вращающихся с удвоенной угловой скоростью). Момент от сил инерции второго порядка вследствие симметричности вала равен нулю Mj2 = 0.
Удельные суммарные силы действующие в КШМ
Рис. 3. Силы действующие в КШМ:Ps — суммарная; N— боковая; К — нормальная; Т — тангенциальная
На рис. 3 приведены силы действующие в кривошипно-шатунном механизме поршневого двигателя: суммарная сила Psкак результат сложения газовой Рг и инерционной Рj;сил; а после разложения этой силы получаем боковую силу Nдействующую на стенки цилиндра и силу Sдействующую вдоль оси шатуна. После разложения силы Sна две получаем нормальнуюК действующую в плоскости кривошипа а также тангенциальную Т действующуюперпендикулярно этой плоскости. Тангенциальная сила
Т создает индикаторный крутящий момент Мкр передающийся потребителю. Кроме того в КШМ действует опрокидывающий момент Моп равный и противоположно направленный Мкр.
Обычно вычисляют и строят графики удельных сил (в МПа) действующих в КШМ определяемых как отношение величины силы в (Н) к площади поршня Fn(м2 ). Это позволяет сравнивать нагрузки для двигателей имеющих различные значения Dи S. При выполнении курсового проектаудельные силы ps рг Nуд = N·Fп;Sуд= Куд = KFnи Туд = TFnопределяем по разработанной на кафедре программе Dinn. В прил. 3 4 приведены исходные данные для динамического расчета на двух режимах и результаты расчета в прил. 5 –результаты расчета нагрузок на коренные и шатунные шейки а в табл. 6 приведены значения удельных сил по углу поворота коленчатого вала на режиме максимального крутящего момента.
Крутящий момент одного цилиндра равен Мкр = Т r = 0064·TН·м.Период изменения крутящего момента четырехтактного однорядного четырехцилиндрового двигателя с равными интервалами между вспышками:= 720° i = 720°4 =180°.
В соответствии с порядком работы цилиндров 1—3—4—2 величина крутящего момента от каждого кривошипа изменяется с периодом 180° (рис. 4).
Значения суммарного крутящего момента Мкр = Мiц где Мiц - крутящий момент от i-го кривошипа.
В табл.7 приведены значения крутящих моментов М1цот
Рис. 4. Изменение рабочего хода по цилиндрам четырехцилиндрового четырехтактного двигателя
каждого цилиндра а также индикаторный крутящий момент двигателя Мкр по углу поворота коленчатого вала (суммируется по строкам). На рис. 3 даны графики индикаторных крутящих моментов на двух режимах (номинальной мощности и режиме максимального крутящего момента):
Эффективный крутящий момент исследуемого двигателя по данным расчета цикла 54976 Н м ; по данным динамического расчета 54874 Н м
Погрешность вычисления составляет:
= [(54976 — 54874)54976] 100 % = 018 %.
Максимальное и минимальное значения крутящего момента двигателя (см. прил. 6) равны Мкрмах =2584Н м; MKpmin = -924Н м а размах крутящего момента равен Мкр = 3508 Нм.
Силы действующие на шатунные шейки коленчатого вала
Рис. 5. Схема построения полярной диаграммы нагрузок на шатунную шейку
Действительная нагрузка на шатунную шейку определяется как векторная сумма сил: Rшш = K +Т + Кrш
где Krш = m2 r²— центробежная сила части массы шатуна отнесенной к оси шатунной шейки.
Поскольку при расчетах используют удельные силы то удельная сила K'rш = KrшFп=(075006425122)00086=0352 МПа.
Полярную диаграмму нагрузок на шатунную шейку R'ш.ш. (в удельных силах) строим следующим образом. Выбрав произвольную
точку О (рис. 5) за начало координат откладываем на оси ординат Куд (положительное направление оси вниз) удельные силы Kiyд а по оси абсцисс Туд (положительное направление ее — слева направо) удельные силы Туд для соответствующего угла поворота коленчатого вала.
Графическим сложением векторов сил Kyд и Tyд (см. приложение Л) определяем суммарный вектор сил по углу поворота коленчатого вала S'i= Кiуд + Tуд (см. рис. 5). Так как на шатуннуюшейку действует сила K'rш которая постоянна по величине и направлению (отрицательна) то начало координатО смещаем вниз в точку Ош ш (в положительном направлении оси Куд так как в этом случае учитывается что она отрицательна). Если теперь из нового начала координат Ошш провести вектор R'iш. ш. соединив Ошш и конец вектора S'i то это и будет нагрузка на шатунную шейку при некотором значении угла поворота коленчатого вала φ. В действительности построение полярной диаграммы нагрузок на шатунную шейку проводим используя программу MicrosoftOfficeExcel. Для рассчитанных двух столбцов выбрав Куд и Туд выбираем в меню «Мастер диаграмм» а тип диаграммы «Точечная». После построения диаграммы начало координат смещаем на величинуК'rш.
В табл.6 приведены расчетные значения сил R'iшш для различных значений φ° ПКВ вычисленные по программе Dinnа на листе 3 построена развернутая диаграмма удельной силы R'iшшна основании которой определяют максимальную и минимальную нагрузки на шатунную шейку:
Rшшmах= 7216 106 0.0086 10-3 = 6205 кН при φ=360 ПКВ;
Rшшmin= 0.389106 0.0086 10-3 = 334 кН при φ=360 ПКВ.
Развернутая диаграмма R'iшшпозволяет найти среднее значение удельной силы Rшш ср=1.04кН.
На основании полярной диаграммы нагрузок на шатунную шейку (см. лист 3) строят условную диаграмму ее износа. При построении диаграммы износа принимаются допущения что износ пропорционален только усилиям действующим на шейку и распространяется от точки приложения силы по
окружности в обестороны на одинаковый угол (например 60°).
Условная диаграмма износа построена по точкам. Для этого окружность представляющую собой шатунную шейку коленчатого вала поделили шестью диаметральными лучами на равные 12 частей (см. лист 3). Вокруг шейки наносят направление векторов Rшш. В таблицу распределения векторов по лучам в графу каждого луча вписывают величины векторов Rшш находящихся в пределах сектора (см. табл. 8) ограниченного линиями под углом 60° в обе стороны от этого луча. Найденные для каждого луча суммы откладывают в выбранном масштабе ( = 0.2 МПамм) от окружности к центру. Концы отрезков соединяют плавной кривой характеризующей износ шейки (см. лист 3).
По диаграмме износа шатунной шейки определяем место наименьших давлений на нее где должно находиться отверстие для подвода масла к шатунному подшипнику. В соответствии с условной диаграммой износа (см.лист 3) канал для подвода масла к шатунному подшипнику должен располагаться под углом α = 90° от вертикальной оси.
Силы действующие на коренные шейки
Проекции удельных сил Rx и Ry действующих на наиболее нагруженную четвертую коренную шейку коленчатого вала приведены в табл. 9.
Суммарная сила определяется по известным ее проекциям на координатные оси R'x и R'y (см. табл. 7) R'kш=. После расчета значений удельных сил по углу поворота коленчатого вала на рис. 40 построена в прямоугольных координатах их развернутая диаграмма R'к ш на основании которой определяют максимальную среднюю и минимальную нагрузки на четвертую коренную шейку:
Rкш mах=40281060008610-3 = 7262 кН при φ=540 ПКВ;
Rкш min= 00861060.008610-3 = 073 кН при φ=420 ПКВ.
Rкш ср= 09941060.008610-3 = 854 кН;
По полярной диаграмме (см. лист 3) строят условную диаграмму износа коренной шейки (аналогично как строили для шатунной шейки). Суммы сил действующих по направлению каждого луча (от I до XII) диаграммы приведены в табл. 10. Найденные для каждого луча суммы откладывают в выбранном масштабе ( = 02 МПамм) от окружности к центру. Концы отрезков соединяют плавной кривой характеризующей износ шейки (см. лист 3).
Набегающие моменты на коренные и шатунные шейки
Для определения максимального и минимального крутящих моментов действующих на коренные и шатунные шейки необходимо либо построить графики набегающих моментов либо составить таблицы их значений.
Для четырехтактного четырехцилиндрового дизеля с порядком работы цилиндров 1—3—4—2 находим величину набегающих моментов на коренные Mкш iи шатунные шейки Mшшiпо следующим зависимостям :
На вторую коренную шейку набегающий момент Мк.ш. равен моменту первого цилиндра: Мк ш.2 = М1ц;
На третью коренную шейку Мк ш.3 равен сумме моментов Мк ш.2 и второго цилиндра:Мк ш.3== М2ц + Мк.ш2;
На четвертую коренную шейку Мк ш.4равен сумме моментов Мк ш.3 и третьего цилиндра: Мклш.4 = М3ц + Мк.ш.3;
На пятую коренную шейку Мк.ш.5равен сумме моментов Мк.ш.4 и четвертого цилиндра: Мк.ш.5 = М4ц + Мк.ш.4;
На первую шатунную шейку набегающий момент равен Мш ш1= 05 М2ц+Мкш.2;
На вторую шатунную шейку: Мш ш2 = 05М2ц + Мк ш.2;
На третью шатунную шейку: Мш.ш.3 = 05М3ц + Мк.ш.3;
На четвертую шатунную шейку: Мш ш.4 = 05 М4ц +Мк ш.4.
В приложении 9 приведены значения набегающих моментов на коренные а в приложении 10 — на шатунные шейки в зависимости от угла поворота коленчатого вала на листе 4построены графики этих моментов а также указаны значения их максимальных размахов по каждой шейке.
Расчет коленчатого вала на крутильные колебания
1.Определение эквивалентной длины коленчатого вала
Рис. 5. Носок коленчатого вала
Эквивалентная длина lн.к.в. носка коленчатого вала равна (рис. 5):
размеры ступенчатого вала d1= 0076 м; d2= 0056 м; d3 = 0038 м; m=d2d1= 00560076 = 074; значения и определялись по данным рис. 5
Эквивалентная длина хвостовика коленчатого вала lх.к.в (рис. 5):
2. Определение коэффициентов жесткости элементов
Коэффициент жесткости носка коленчатого вала:
Коэффициент жесткости хвостовика коленчатого вала cх.к.в.
Коэффициент жесткости колена вала считается по программе «Koleno» разработанной на кафедре ТД и ЭУ По расчетам по формуле Зиманенкос = 1037463Н·м (см. прил. 15)
3. Определение моментов инерции элементов коленчатого вала
Определим момент инерции маховика по так называемой приближенной формуле [4]:
где – безразмерный коэффициент равный 122 ± 47(для быстроходных двигателей большие значения ); Iм– приведенный момент инерции маховика кгм2; w – номинальная угловая скорость вращения коленчатого вала ; Ne– номинальная мощность Вт.
По исходным данным проектируемого двигателя
Здесь нужно добавить момент инерции половины коренной шейки:
Определим момент инерции шкива по геометрическим размерам взятым с прототипа.
где Iшк – момент инерции шкива; – масса шкива; – средний радиус шкива.
где ρ – плотность материала из которого изготовлен шкив; b – ширина обода; h – толщина обода.
По конструктивным параметрам взятым из прототипа масса шкива:
а момент инерции шкива равен
Момент инерции противовеса можно подсчитать по программе «Moment» графоаналитическим методом (как щеку) или по известной приведенной массе противовеса :
Из программы «Moment» момент моторной массы равен сумме:
=001625+00075 = 002375 кг·м2.
момент инерции одного кривошипа
Расчет ведется по программе «Moment» разработанной на кафедре ТД и ЭУ (исходные данные и результаты расчета приведены в прил. 16).
Список использованной литературы
Гаврилов А.А. Игнатов М.С. Эфрос В.В. Расчёт циклов поршневых двигателей Учебное пособие Владимирский государственный университет имени А.Г и Н.Г Столетовых. 2003 год-124 с.
Гоц А.Н. Кинематика и динамика кривошипно-шатунного механизма поршневых двигателей Учебное пособие Испр. и доп. 2015 год- -384 с.
Гоц А.Н. Динамика двигателей. Курсовое проектирование Учебное пособие Владимирский государственный университет имени А.Г и Н.Г Столетовых. 2012 год-120 с.
Гоц А.Н. Крутильные колебания коленчатых валов автомобильных и тракторных двигателей Учебное пособие 2-е издание испр. и доп. 2016-208с.
Гоц А. Н. Методика расчета крутильных систем двигателей внутреннего сгорания на стадии проектирования А. Н. ГоцСовершенствование мощностных экономических и экологических показателей ДВС: материалы 8 Междунар. науч.-практ. Конф. ; под ред. В. В. Эфроса А.Н. Гоца; Владим. Гос ун-т.- Владимир 2001. – С. 101 -104. – ISDN 5-89368-233-5.

Доклад.docx

1.В задании на курсовой проект необходимо провести кинематический и динамический анализ кривошипно-шатунного механизма (КШМ) дизельного двигателя. В качестве прототипа был взят дизель ЯМЗ-5340. С номинальной частотой вращения nн=2400 мин -1 и номинальной мощностью Neн=120 кВт. Кроме того задан коэффициент приспособляемости Kn ≤ 0.58 и скоростной (частотный) коэффициент (отношение частоты вращения коленчатого вала на режиме максимального крутящего момента к номинальной частоте вращения) K ≥ 116. По этим данным частота вращения коленчатого вала на режиме максимальной мощности nMe max=1400 мин -1 .
Расчет цикла проводился на двух режимах:
· режим номинальной мощности
· режим максимального крутящего момента при частоте вращения коленчатого вала nMe max.
На первом листе были построены графики перемещения ускорения и скорости поршня первого и второго порядков а также их суммарные значения. Это необходимо для того чтобы лучше объяснить сложный характер движения поршня поэтому мы их условно раскладываем на несколько составляющих достаточно двух (первого и второго порядков) т.к. они значительно отличаются друг от друга .составляющая третьего порядка не так важна.
Далее мы находили скорость и ускорение первого и второго порядков а также их суммарные значения. Расчеты ускорения потребуются для дальнейшего расчета сил инерции действующих в КШМ двигателя. Зная среднюю скорость поршня можно примерно подсчитать теплонапряженность деталей. Все эти графики изображены на первом листе. Справа показаны графики качания шатуна его угловая скорость и угловое ускорение. Они нужны для того чтобы посмотреть кинематику самого механизма не задевает ли он за другие детали.
На втором листе поскольку мы рассчитываем силы действующие в КШМ изображена индикаторная диаграмма на режиме максимального крутящего момента т.к. расчет показал что наибольшие нагрузки будут на режиме максимального крутящего момента. Далее показаны графики удельных сил и индикаторного крутящего момента на максимальном и номинальном режимах.
На третьем листе построена полярная диаграмма нагрузок на шатунную шейку и условная диаграмма износа шатунной шейки а также полярная диаграмма нагрузок на коренную шейку и условная диаграмма износа коренной шейки.
На четвертом листе изображены набегающие моменты на коренные и шатунные шейки на первом графике мы видим только одну проведенную кривую а на остальных по три так сделано потому что мы строим предыдущий и суммарный моменты.
На пятом листе изображен чертеж колена вала. Вручную были подсчитаны длина и моменты инерции носка и хвостовика коленчатого вала; моторные массы были подсчитаны с помощью программы. Получена система которая позволит подсчитать частоты собственных колебаний а по частотам колебаний построить диаграмму колебаний относительно амплитуды колебаний моторных масс носка и хвостовика. Также изображен носок коленчатого вала со шкивом.