Дипломная работа: Модернизация системы охлаждения двигателя "Газели"

Действительное давление сгорания:

 

МПа                     (3.66)

мм                            (3.67)

Нарастание давления от точки до zД составляет 6.356-2.3526=4,003 МПа или 4.003/10=0.4 МПа/град п.к.в., где 10 положение точки zД по оси абсцисс, град.

Соединяя плавными кривыми точки r с ,  с  и далее с zД и кривой расширения  с  (точка  располагается между точками b и a) и линией выпуска , получаем скругленную индикаторную диаграмму .

4. КИНЕМАТИКА

1) Выбор λ и длины Lш шатуна.

 В целях уменьшения высоты двигателя без значительного увеличения инерционных и нормальных сил отношение радиуса кривошипа к длине шатуна предварительно было принято в тепловом расчете λ=0.285. В соответствии с этим

 мм                                           (4.1)

Построив кинематическую схему кривошипно-шатунного механизма (рис. 4.1), устанавливаем, что ранее принятые значения Lш и λ обеспечивают движение шатуна без задевания за нижнюю кромку цилиндра.

2) Перемещение поршня.

мм.                                 (4.2)

Расчет Sx производится аналитически через каждые 10º угла поворота коленчатого вала Значения для  при различных φ взяты из табл. 7.1 [1] и занесены в гр. 2 расчетной табл. 4.1.

3) Угловая скорость вращения коленчатого вала

 рад/с                                      (4.3)

4) Скорость поршня

 м/с.                                     (4.4)

Значения для  взяты из табл. 7.2 [1] и занесены в гр. 4, а рассчитанные значения Vп в гр. 5 табл. 4.1.

5) Ускорение поршня

 м/с2                                        (4.5)

Значения для  взяты из табл. 7.3 [1] и занесены в гр. 6, а рассчитанные значения j в гр. 7 табл. 4.1.

Таблица 4.1

Кинематический расчет

φº					Sx, мм				Vп, м/с				j, м/с2
1			2		3	4			5		6		7
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190			0 0.0195 0.0770 0.1696 0.2928 0.4408 0.6069 0.7838 0.9646 1.1425 1.3119 1.4679 1.6069 1.7264 1.8249 1.9017 1.9564 1.9891 2.0000 1.9891		0 0.8965 3.5409 7.8016 13.4703 20.2784 27.9163 36.0553 44.3695 52.5550 60.3452 67.5211 73.9163 79.4149 83.9464 87.4759 89.9926 91.4988 92.0000 91.4988	0 0.2224 0.4336 0.6234 0.7831 0.9064 0.9894 1.0313 1.0335 1.0000 0.9361 0.8481 0.7426 0.6257 0.5025 0.3766 0.2504 0.1249 -0.0000 -0.1249			0 4.8207 9.3995 13.5136 16.9757 19.6476 21.4480 22.3553 22.4042 21.6770 20.2912 18.3842 16.0977 13.5635 10.8917 8.1634 5.4284 2.7077 -0.0000 -2.7077		1.2850 1.2526 1.1580 1.0085 0.8155 0.5933 0.3575 0.1237 -0.0942 -0.2850 -0.4415 -0.5603 -0.6425 -0.6923 -0.7166 -0.7235 -0.7214 -0.7170 -0.7150 -0.7170		13126 12796 11829 10302 8331 6061 3652 1264 -962 -2911 -4510 -5724 -6563 -7072 -7320 -7391 -7369 -7324 -7304 -7324
	200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360	1.9564 1.9017 1.8249 1.7264 1.6069 1.4679 1.3119 1.1425 0.9646 0.7838 0.6069 0.4408 0.2928 0.1696 0.0770 0.195 0		89.9926 87.4759 83.9464 79.4149 73.9162 67.5211 60.3452 52.5550 44.3695 36.0553 27.9162 20.2784 13.4703 7.8016 3.5409 0.8965 0			-0.2504 -0.3766 -0.5025 -0.6257 -0.7426 -0.8481 -0.9361 -1.0000 -1.0335 -1.0313 -0.9894 -0.9064 -0.7831 -0.6234 -0.4336 -0.2224 0.0000	-5.4284 -8.1634 -10.8917 -13.5635 -16.0977 -18.3842 -20.2912 -21.6770 -22.4042 -22.3553 -21.4480 -19.6476 -16.9757 -13.5136 -9.3995 -4.8207 0.0000		-0.7214 -0.7235 -0.7166 -0.6923 -0.6425 -0.5603 -0.4415 -0.2850 -0.0942 0.1237 0.3575 0.5933 0.8155 1.0085 1.1580 1.2526 1.2850		-7369 -7391 -7320 -7072 -6563 -5724 -4510 -2911 -962 1264 3652 6061 8331 10302 11829 12796 13126

5. ДИНАМИКА

5.1. Силы давления газов

Индикаторную диаграмму, полученную в тепловом расчете, развертывают по углу поворота кривошипа по методу Брикса.

Для этого под индикаторной диаграммой строят вспомогательную полуокружность радиусом R=S/2. От центра полуокружности (точка О) в сторону НМТ откладываем поправку Брикса равную

мм                                        (5.1)

где Мs=1мм в мм масштаб хода поршня на индикаторной диаграмме.

Полуокружность делят лучами от центра О на несколько частей, а из центра Брикса (точка О¢) проводят линии, параллельные этим лучам. Точки, полученные на полуокружности, соответствуют определенным углам j (на лист 2 интервал между точками равен 30°). Из этих точек проводят вертикальные линии до пересечения с линиями индикаторной диаграммы и полученные величины давлений откладывают на вертикали соответствующий углов j. Развертку индикаторной диаграммы начинаем от ВМТ в процессе хода выпуска. При этом следует учитывать, что на  свернутой индикаторной диаграмме давление отсчитывают от абсолютного нуля, а на развернутой показывают избыточное давление над поршнем ∆Pr= Pr  - Po. Следовательно, давления в цилиндре двигателя, меньшие атмосферного, на развернутой диаграмме будут отрицательными. Силы давления газов, направленные к оси коленчатого вала, считаются положительными, а от коленчатого вала – отрицательными.

Масштабы развернутой диаграммы: давлений и удельных сил Мр=0.05 МПа в мм; полных сил Мр = МрFn=0.05·0.00679291=0.00034 МН в мм;  угла поворота кривошипа Мj= 3° в мм, или

рад в мм                              (5.2)

где ОВ=240 мм – длина развернутой индикаторной диаграммы.

По развернутой диаграмме через каждые 10° угла поворота кривошипа определяют значения ∆рг и заносят в гр.2 сводной таблицы 5.1 динамического расчета (в таблице 5.1 значения даны через 10°).

5.2 Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма

С учетом диаметра цилиндра, отношения S/D, рядного расположения цилиндров и достаточно высокого значения рz устанавливают следующие значения масс частей КШМ:

масса поршневой группы (для поршня из алюминиевого сплава принято mn¢ = 100 кг/м2)

кг;                         (5.3)

масса шатуна (для стального кованного шатуна принято m¢ш = 150 кг/м2)

кг;                         (5.4)

масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов (для литого чугунного вала принято m¢к =140 кг/м2)

кг;                        (5.5)

Масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца:

кг;                       (5.6)

Масса шатуна, сосредоточенная на оси кривошипа:

кг;                       (5.7)

Массы, совершающие возвратно-поступательное движение:

кг;                    (5.8)

Массы, совершающие вращательное движение:

кг;                   (5.9)

5.3 Удельные полные силы инерции

В гр. 3 табл. 5.1 заносим значения и определяем значения удельной силы возвратно-поступательно движущихся масс (гр. 4):

 кН                     (5.10)

Центробежная сила инерции вращающихся масс

кН             (5.11)

Центробежная сила инерции вращающихся масс шатуна

кН            (5.12)

Центробежная сила инерции вращающихся масс кривошипа

кН.             (5.13)

5.4 Удельные суммарные силы

Удельная сила (МПа), сосредоточенная на оси поршневого пальца:

                                                       (5.14)

Удельная нормальная сила (МПа):

                                                          (5.15)

Значения tgb определяют для выбранного l и заносят в гр.6, а значения pN в гр.7.

Удельная сила (МПа), действующая вдоль шатуна (гр.9):

                                                    (5.16)

Удельная сила (МПа), действующая по радиусу кривошипа (гр. 11):

                                              (5.17)

Удельная (гр.13) и полная (гр. 14) тангенциальные силы:

 МПа                               (5.18)

 кН                        (5.19)

По данным табл. 5.1 на листе миллиметровой бумаги строят графики изменения удельных сил  рj , р, ps, pN, pк и рТ  в зависимости от изменения угла поворота коленчатого вала j .

Среднее значение тангенциальной силы за цикл:

по данным теплового расчета:

Н       (5.20)

по площади, заключенной между кривой рТ  и осью абсцисс:

МПа                   (5.21)

Н                          (5.22)

ошибка   %                (5.23)

5.5 Крутящие моменты

Крутящий момент одного цилиндра (гр.15)

 Нм                                      (5.24)

Период изменения крутящего момента четырехтактного двигателя с равными интервалами между вспышками

                                             (5.25)

Суммирование значений крутящих моментов всех четырех цилиндров двигателя осуществляется табличным методом (табл.5.2) через каждые 10° угла поворота коленчатого вала и по полученным данным строится кривая Мкр в масштабе Мм = 10 Нм в мм.

Таблица 5.2

Крутящие моменты

φºколенчатого вала	Цилиндры
	1-й		2-й		3-й		4-й		Мкр, Н·м
	φ°кривошипа	Мкр.ц., Н·м	φ°кривошипа	Мкр.ц., Н·м	φ°кривошипа	Мкр.ц., Н·м	φ°кривошипа	Мкр.ц., Н·м
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180	0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180	0 -126.06 -228.62 -286.88 -292.31 -247.41 -164.62 -62.482 39.089 123.80 181.71 209.64 210.75 191.53 159.34 120.73 80.137 39.822 0	180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360	0 -39.822 -80.137 -120.73 -159.34 -191.53 -211.90 -212.28 -186.68 -144.11 -69.813 9.1974 97.947 157.94 165.99 137.60 84.198 17.853 0	360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540	0 308.181 458.256 379.512 300.062 239.713 274.208 297.597 335.010 347.226 376.005 358.912 323.977 272.319 217.996 162.385 104.744 50.1729 0	540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720	0 -48.2200 -94.9800 -140.091 -182.025 -218.785 -235.013 -232.097 -200.707 -137.869 -49.7622 51.8257 154.391 238.039 284.223 280.450 224.151 124.127 0	0 94.0695 54.5114 -168.2001 -333.6298 -418.0159 -337.3366 -209.2665 -13.2920 189.0466 438.1470 629.5764 787.0669 859.8313 827.5603 701.1746 493.2327 231.9763 0

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11