Рефераты
 

Проектирование и исследование механизма двигателя внутреннего сгорания

p align="left">

8.2.1. d3 = z3 mпл = 30 . 9 = 270 мм.

dВ3 = d3 соsa = 270 . 0,93969 = 256 мм.

dа3 = mпл (z3 + 2) = 9 . 28 = 247,5 мм.

dт3 = mпл (z3 - 2,5) = 9 . 27,5 = 162 мм.

8.2.2. d4 = z4 mпл = 18 . 9 = 162 мм.

dВ4 = d4 соsa = 162 . 0,93969 = 152,2 мм.

dа4 = mпл ( z4 + 2) = 9 . 20 = 180 мм.

dт4 = mпл (z4 - 2,5) = 9 . 15,5 = 139,5 мм.

8.2.3. d5 = z5 mпл = 66 . 9 = 594 мм.

dВ5 = d5 соsa = 594 . 0,93969 = 558,1 мм.

dа5 = mпл (z5 -2) = 9 . 64 = 576 мм.

dт5 = mпл (z5 + 2,5) = 9 . 63,5 = 616,5 мм.

8.3 Скорость вращения колёс

w3--=--w2--=--w1/Un = 177,9/1,5 = 118,6 рад/с.

w4/wн--=--U4-н = 1 - U4-5'; U4-5' = z5/z4 = 66/18 = 3,6;

U4-n = 1 - 3,6 = - 2,6; wн = wм = pnн/30 = 3,14 . 354,16/30 = 37,06 рад/с.

w4--=---2,6--. wн = - 2,6 . 37,06 = -96,3 рад/с.

В обращённом движении: w4'--= w4-- - wн--= - 96,3 - 37,06 = -133,36 рад/с.

8.4 Кинематическое исследование передачи графическим способом

8.4.1. Строим картину линейных скоростей в масштабе:

mL = 0,14 мс/мм;

Смотреть в методических указаниях часть III.

8.4.2. VА = w1 rw1 = 177,9 . 0,073 = 12,98 м/с.

Длина вектора Аа: (Аа) = VА/mV = 12,98/0,14 = 92,7 мм;

8.4.3. Скорость точки В касание начальных окружностей :

(Вв) = 31 мм; Vв = mv(Вв) = 0,14 . 27 = 3,78м/с; w3 = Vв/rw3 = 3,78/0,08 = 47,25 рад/с.

8.4.5. (О4h) = 9 мм ; Vн = mv(О4h) = 0,14 * 9 = 1,26 м/с; wн = Vн/r3 + r4 = 1,26/0,2275 = 5,54рад/с.

8.4.6. Строим картину угловых скоростей строим в масштабе:

mw = mv/mL * р = 0,25/0,0031 * 50 = 1,6 рад/с/мм.

w1 = mw(к1) = 1,6 . 110 = 177,9 рад/с.

w2 = mw(к2) = 1,6 . 47 = 75,6 рад/с.

w3--=--w2--=--75,6.

w4 = mw(к4) = 1,6 . 56 = 89,6 рад/с.

wн = mw(кн) = 1,6 . 17 = 27,2 рад/с.

9. Мощность Рм, передаваемая на приводной вал машины

9.1 Определим коэффициент полезного действия hпл

hпл = 1/ U4н [1- h'(1- U4н )],

где h' - коэффициент полезного действия рассматриваемого редуктора в обращённом движении.

9.2 Величину h' определяем по формуле

h' = h1 * h2, где

h1 и h2 - коэффициенты полезного действия

h' = h1 * h2 = 0,96 * 0,97 -- 0,98 * 0,99 = 0,93 - 0,97.

Принимаем среднее значение: h' = 0,95.

hпл = 1/ U4н [1- h'(1- U4н )] = 1/3,2 [ 1 - 0,95 (1 - 3,2) ] = 0,965.

9.3 Общий КПД

h0 = hп * hпл

где hп - КПД зубчатой передачи колес Z1 и Z2, принимаем: hп = 0,97; h0 = 0,97 * 0,965 = 0,936.

На приводной вал рабочей машины передается от двигателя мощность:

Nм = h0 * Nд = 0,929 * 15,6 = 14,49.

10. Приведенный момент инерции.

10.1 Результирующий приведенный момент инерции звеньев двигателя

J3 = J31 + J3II

10.2 Определим величину приведенного момента инерции звеньев

Jз1 = Jко + Jш(wш/w )2 + mш(Vsш/w)2 + mп(Vв/w)2, где

Jкр - момент инерции кривошипа относительно оси кривошипа;

Jш - момент инерции шатуна;

Jк - момент инерции кривошипа;

lк - расстояние от центра масс кривошипа до оси его вала.

Jко = Jк + mk * ek2 = 0,00515 + 10,5 * 0,0252 = 0,0117 кг * м2.

J3I = 0,0117 + 0,0294 (wш/177,9 )2 + 4,7(Vsш/177,9)2 + 2,5(Vв/177,9)2.

10.3 Пользуясь этой формулой, составляем таблицу 6 для подсчета значений J3I, J3II , J3 для положений 12

Номер II положения первого механизма всегда будет соответствовать номеру i положение коленчатого вала, а второй механизм: iII = iI + 6, J3II(i) = J3I (I + 6)

10.4 Составляем таблицу 6 и строим диаграмму

J3 = т7 (j)

11.Приведённые моменты сил и мощность двигателя

11.1.1. Силу Fв проводим в точку С.

11.1.2. Величина приведённой в точку С движущей силы для одного (первого) механизма Fc.

Fс Vс = Fв Vв , откуда

Fс = Fв Vв/Vс ;где

Fв -сила давлений газов на поршень первого механизма.

Vв - скорость поршня.

Vс - линейная скорость точки С. Vс = wr = 12,45 м/с.

11.1.3. Определение искомых величин и заполнение граф таблицы производится в следующем порядке.

Графа 3 - Fв из таблицы 2,

Графа 4 - Vв из таблицы 1,

Графа 5 - Fс = Fв Vв/Vс ,

Графа 6 - Тдi = Fс * r = Fс * 0,7.

Графа 7 - Тд II (i) = ТдI (i-6) ,

Графа 8 - Тд = ТдI + Тд II . По данным графы 8 строим диаграмму изменения результирующего приведённого момента движущих сил в функции угла j поворота кривошипа.

11.2 Момент сил сопротивления

11.2.1. Тс = Асц/2pк = 1101,49/2 * 3,14 * 2 = 87,69 нм.;

где К - число оборотов кривошипного вала за цикл, в нашем примере К = 2.

Асц - работа момент сил сопротивления за цикл.

Асц = Адц = Тд dj

11.2.2. Адц - работа момента движущих сил за цикл.

Величину работы Ад определяем приближённо по формуле:

Ад = S D Ад = SТдср.--D--j, где

D--j - угол поворота кривошипа при передвижении из положения (i-1) в положении i:

11.2.3. Графа 9 - Тдср - средняя величина момента движущих сил при повороте кривошипа на элементарный угол D--j.

Тдср i = ( Тд(i-1) + Тдi )/2.

Графа 10 - D Адi - элементарная работа, совершённом моментом Тд:

D Адi = Тдсрi * D--j, D--j = 300 = 0,523 рад.

D Адi = 0,523 * Тдсрi ,

Графа 11 - D Адi = (S D Ад)i = (S D Ад)i - 1 + D Адi ,

В последней строке таблицы получаем работу Адц , совершённую моментом Тд за весь цикл.

Адц = (S D Ад)24 = 1439 нм.

11.3 Приращение кинетической энергии момента DЕ

11.3.1. Строим диаграммы Ад = т1_ (j) и Ас = т11 (j).

11.3.2. Элементарная работа D Ас момента при повороте кривошипа на элементарный угол Dj составит : D Ас = Тс D--j = 87,69 * 0,523 = 45,86 нм.

Графа 12 - Асi - сумма элементарных работ сил сопротивления с начала цикла до момента прихода двигателя в рассматриваемое положение ni : Асi = (S D Ас)i = D Асi .

11.3.3. Приращение кинетической энергии DЕ механизма для любого его положения будет определяться разностью работ, совершённых движущими силами и силами сопротивления за время от момента начала цикла и до момента прихода двигателя в рассматриваемое положение:

DЕi = Адi - Асi .

11.4. Определение мощности двигателя и коэффициента неравномерности хода при работе без маховика.

11.4.1. Мощность двигателя определяется по средней величине момента движущих сил за один цикл:

Nд = ТДср.--*--w = Тс * w = 87,69 * 177,9 = 15600 вт.

Nд = 15,6 кВт.

11.4.2. Коэффициент d' неравномерности хода двигателя при работе его без маховика определяем по приближённой формуле:

d' = mj * mт * FБ/J3ср.--* w2 , где

J3ср. = J3Б + J3М/2 = 0,025 + 0,0926/2 = 0,0588 кг * м2.

Заданный коэффициент d = 1,3 . Нужен маховик.

12.Расчёт маховика

12.1 Определение приведённого момента инерции маховика - Jмп.

12.1.1. Диаграммы энергомасс DЕ = т (J3).

12.1.2. Диаграмма приращения кинетической энергии DЕ = т12(j)

12.1.3. Диаграмма изменения приведенного момента J3 = т (j)

12.1.4. Диаграмма энергомашин DЕ = т (J3)

12.1.5. Определяем наибольшее wБ и наименьшее wм значение угловой скорости звена приведения за время цикла, учитывая заданную величину коэффициента неравномерности хода d:

d = 1/160 = 0,00625,

наибольшие: wб = wср(1 + d/2) = 177,9 (1 +0,00625/2) = 179,49 рад/с,

наименьшее: wм = wср (1- d/2) = 177,9 ( 1 - 0,00625/2) = 177,37 рад/с.

wср - средняя угловая скорость звена приведения.

wср = w = 177,9 рад/с.

12.1.6. Определяем величины углов Yб и Yн для проведения касательных к диаграмме энергомасс:

tgYБ = mJ/2me * wБ2 = 0,5309,

tgYМ = mJ/2me * wм2 = 0,524,

YБ = 27054' ; YМ = 27023'.

12.1.7. (hM) = (qh) * tgyM, (hM) = 78,6 мм,

(hБ) = (qh) * tgyБ , (hБ) = 79,6 мм.

12.1.8. Определим из чертежа (lm) = 135 мм.

12.1.9. Приведенный момент инерции маховика Jмп определяется по формуле:

Jмп = mе(lm)/--d--wер2 = 30 * 135/0,00625 * 177,92.

mе - масштаб кинетической энергии, принятый на DЕ = f12(j);

d-----коэффициент неравномерности хода;

wер - средняя угловая скорость звена приведения.

12.2. Определение основных размеров маховика

12.2.1. С достаточной точностью примем: Jм = Jоб.

12.2.2. Момент инерции обода:

Jм = Jм об = (Dп4 - Dв4) brp/32,

Jм = Jоб = Dп5 (1 - a4)--br--p/32,

где a = Dв/Dн , обычно a = 0,312/0,52

b = В/Dн, обычно b = 0,078/0,52

r - плотность материала маховика r = 7800 кг/м3.

12.2.3. Наружный диаметр маховика:

Dн = 5Ц32 Jм/p (1 - a4) br = 0,520 м.

Внутренний диаметр маховика:

Dв = a * Dн = 0,312 м.

Ширина маховика:

В = b * Dн = 0,078 м.

Определяем окружную скорость на ободе:

Vн = wср * Dн /2 = 177,9 * 0,52/2 = 46,25 м/с.

12.2.3. Масса маховика определяется по формуле:

mн = --p/4 (Dн 2 - Dв 2)Вr,

mн = 0,785--( 0,522 - 0,3122) 0,078 * 7800 = 82,62 кг.

Вес маховика - Gм : Gм = gmн = 9,8 * 82,62 = 809,7 н.

13.Угловая скорость кривошипного вала

13.1 Угловую скорость w определяем по формуле

w = Ц--2--Е0 + w/Jп , где

Е0 - начальная кинетическая энергия механизма.

DЕ - приращение кинетической энергии.

Jп - приведённый к кривошипному валу момент инерции механизма.

Jп = Jмп + J3 ,

13.2. Е0 = ? Jп w2 - DЕ

13.3 Определяем величину Еок для положения механизма, соответствующего точке К

Jпк = Jмп + J3к = JМП + mJ * хк = 3,56 + 0,001 * 41 = 3,601 кг * м2.

wк = wБ = 178,49 рад/с.

DЕк = mЕ yк = 3 * 100 = 306 нм.

Еот = ? JптwБ2 - DЕк = ? * 3,585 * 177,372 + 411 = 56803,25 нм.

13.4 Определяем величину Еот для положения механизма, соответствующего точке Т

Jпт = Jмп + J3т = Jмп + mJ * хт = 3,56 + 0,001 * 25 = 3,585 кг * м2.

wт = wм = 177,37 рад/с.

DЕт = mЕ * yт = 3 * 137 = 411 нм.

Еот = ? Jптwн2 - DЕт = ? * 3,585 * 177,372 + 411 = 56803,25 нм.

13.5 Ео = (Еок + Еот)/2 = 56932,4 нм.

13.6 w = Ц--2--(--Е0 + DЕ) /Jп .

Вычисления сведены в таблице 8. По данным последней графы этой таблицы строим диаграмму изменения угловой скорости w кривошипного вала в зависимости от изменения угла j0 его поворота.

Таблица 2

Величина

№№ положение

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

путь

Угол поворота кривошипа, j0.

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

Отрезок на че-ртеже (В0В), мм.

0

12

44,5

85

121

144

152,0

144

121

85

44,5

12

0

Перемещение

поршня (Sв),мм

0

0,012

0,0445

0,085

0,121

0,144

0,1520

0,144

0,121

0,085

0,0445

0,021

0

скорость

Вектор (рв), мм

0

45

74,5

76

57

30

0

-30

-57

-76

-74,5

-45

0

Скорость Vв, м/с

0

5,418

8,9698

9,1504

6,8628

3,612

0

-3,612

-6,863

-9,150

-8,969

-5,418

0

Вектор (св), мм

76

65,5

39,5

0

39

66,5

76

66,5

39

0

39,5

65,5

76

Скорость Vвс, м/с

9,1504

7,8862

4,7558

0

4,6956

8,0066

4,6956

0

4,7558

0

4,7558

7,886

9,150

Угловая скоро-сть wвс , рад/с

-30,50

-26,29

-15,85

0

15,652

26,689

30,501

26,689

15,652

0

-15,85

-26,29

-30,50

(сSш)= (св) LcSш/Lcв=

22,8

19,65

11,85

0

11,7

19,95

22,8

19,95

11,7

0

11,85

19,65

22,8

Вектор ( рSш ), мм

53

61

73

76

68,5

58

53

58

68,5

76

73

61

53

Скорость VSШ, м/с

6,3812

7,3444

8,7892

9,1504

6,8628

6,9832

6,3812

6,9832

6,8628

9,150

8,7892

7,344

6,381

ускорение

V2вс, м/с2

83,73

62,192

22,618

0

22,049

64,106

83,73

64,106

22,049

0

22,618

62,19

83,73

авсn = Vвс2/Lсв =

= Vвс2/

279,10

207,31

75,392

0

73,496

213,69

279,10

213,69

73,50

0

75,40

207,3

279,1

Вектор (cn),

мм

19,254

14,301

5,201

0

5,070

14,741

19,254

14,741

5,070

0

5,201

14,30

19,25

Вектор (pв),

мм

95

76

28

-21

-48

-56

-57

-56

-48

-21

28

76

95

Ускорение ав,

м/с

1377,1

1101,7

405,89

-304,4

-695,81

-811,78

-826,8

-811,8

-685,8

-304,4

405,89

1101,7

1377,1

Вектор (nв),

мм

19

39

66

78,5

66

39

19

39

66

78,5

66

39

19

Ускорение авсt м/c2 =

275,42

565,34

956,74

1137,9

956,74

565,34

275,42

565,34

956,74

1137,9

956,74

565,3

275,4

Угловое ускорение Евс

0

1739,5

3213,3

3993,1

3213,3

1739,5

0

1739,5

3213,3

3993,1

3213,3

1739,5

0

(сSш) =

5,7

11,7

19,8

23,55

19,8

11,7

5,7

11,7

19,8

23,55

19,8

11,7

5,7

Ускорение

аsш м/с2 =

82,627

169,60

287,02

341,38

287,02

169,60

82,63

169,60

287,02

341,4

287,02

169,6

82,63

Вектор

(pSш) , мм

81

73

57,5

54

57,5

73

81

73

57,5

54

57,5

73

81

Ускорение

аsш ,м/с2

1174,2

1058,2

833,52

782,79

833,52

1058,2

1174,2

1058,2

833,52

782,8

833,5

1058,2

1174,2

стр.

Величина

№ № положения

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

Угол поворота кривошипа,

j0

0

30

60

90

120

150

180

210

250

270

300

330

360

2

Абсолютное давление

Ра = н/мм2

0,105

0,075

0,075

0,075

0,075

0,075

0,075

0,079

0,080

0,171

0,855

1,9095

3,300

3

Индикаторное давление,

Рu = Ра - 0,1 н/мм2

0,005

-0,025

-0,025

-0,025

-0,025

-0,025

-0,025

-0,021

-0,020

0,071

0,755

1,809

32,0

4

Сила давления газов

Fв = Рк А,н

82,523

-412,6

-421,6

-412,6

-412,6

-412,6

-412,6

-346,6

-330,0

1171,8

12460,9

29865

52814,8

5

Сила инерции поршня

Fип = -9 ав,н

-5783,9

-4627

-1704,7

1278,5

2922,4

3409,5

3470,3

3409,5

2922,4

1278,5

-1704,7

-4627

-5783,9

6

Сумма сил

F = Fв + Fип, н

-5701,38

--5699,7

-2117,3

865,88

2509,77

2996,8

3057,68

3062,86

2592,35

2450,3

10756,29

25237,9

47030,9

стр.

Величина

№ № положения

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

1

Угол поворота кривошипа,

j0

390

420

450

480

510

540

570

600

630

660

690

720

2

Абсолютное давление

Ра = н/мм2

5,6145

3,0495

1,439

0,5415

0,32775

0,265

0,128

0,105

0,105

0,105

0,105

0,105

3

Индикаторное давление,

Рu = Ра - 0,1 н/мм2

5,5145

2,9495

1,335

0,4415

0,22775

0,165

0,028

0,005

0,005

0,005

0,005

0,005

4

Сила давления газов

Fв = Рк А,н

91014,75

48680,39

22099,69

7286,79

3758,90

2723,26

462,00

82,523

82,523

82,523

82,523

82,523

5

Сила инерции поршня

Fип = -9 ав,н

-4627,1

-1704,7

1278,5

2922,39

3409,46

3470,3

3409,5

2922,39

1278,5

-1704,7

-4627,1

-5783,9

6

Сумма сил

F = Fв + Fип, н

86387,65

46975,69

23378,15

10209,18

7168,36

6193,56

3871,46

3004,913

1361,023

-1622,14

-4544,58

-5701,38

Таблица 6

№№ положений

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

Угол поворота j0

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

2

Jко

кг н2

0,0117

0,0117

0,0117

0,0117

0,0117

0,0117

0,0117

0,0117

0,0117

0,0117

0,0117

0,0117

0,0117

3

(wш/w) = (wш/177,9)

0,2765

0,245

0,1416

0

0,1416

0,245

0,2765

0,245

0,1416

0

0,1416

0,245

0,2765

4

(wш/w)2 =

= (wш/177,9)2

0,0765

0,06

0,02

0

0,02

0,06

0,0765

0,06

0,02

0

0,02

0,06

0,0765

5

Jш(wш/w)2 =

= 0,0294(wш/177,9)2

0,0022

0,0018

0,0006

0

0,0006

0,0018

0,0022

0,0018

0,0006

0

0,0006

0,0018

0,0022

6

Vsш/w = Vsш/177,9

0,0492

0,0584

0,0646

0,0691

0,0646

0,0534

0,0492

0,0534

0,0646

0,0691

0,0646

0,0584

0,0492

7

(Vsш/w)2 = (Vsш/177,9)2

0,0024

0,0034

0,0042

0,0048

0,0042

0,0029

0,0024

0,0029

0,0042

0,0048

0,0042

0,0034

0,0024

8

mш (Vsш/w)2 =

=4,7 (Vsш/177,9)2

0,0113

0,0159

0,0197

0,0226

0,0197

0,0136

0,0113

0,0136

0,0197

0,0226

0,0197

0,0159

0,0113

9

Vв/w = Vв/177,9

0

0,0506

0,0646

0,0691

0,0545

0,0208

0

0,0208

0,0545

0,0691

0,0646

0,0506

0

10

(Vв/w)2 = (Vв/177,9)2

0

0,0026

0,0042

0,0048

0,0029

0,0004

0

0,0004

0,0029

0,0048

0,0042

0,0026

0

11

mn (Vв/w)2 =

=2,5 (Vв/177,9)2

0

0,0065

0,0105

0,012

0,0073

0,001

0

0,001

0,0073

0,012

0,0105

0,0065

0

12

Jз1 = Jко + Jш(wш/w )2 + mш(Vsш/w)2 + mп(Vв/w)2

0,0252

0,0359

0,0425

0,0463

0,0393

0,0281

0

0,0281

0,0393

0,0463

0,0425

0,0359

0,0252

13

J3II(i) = J3I (I + 6)

кг * м2

0,0281

0,0393

0,0463

0,0425

0,0252

0,0359

0,0252

0,0359

0,0425

0,0463

0,0393

0,0281

0

14

J3 = J31 + J3II

кг * м2

0,0252

0,064

0,0818

0,0926

0,0818

0,064

0,0252

0,064

0,0818

0,0926

0,0818

0,064

0,0252

Таблица 7

j0

DЕ, нм

Е0 + DЕ

Jп = Jмп + J3

2--*--(Е0 + DЕ) /Jп

w =

Ц--2--*--Е0 + DЕ /Jп

0

0

0

56932

3,505

31761,2

187,22

1

30

-52

56880

3,624

31390,73

177,17

2

60

-118

56814

3,642

31199,3

176,63

3

90

-210

56722

3,653

31169,99

176,55

4

120

-336

56932

3,642

31264,14

176,82

5

150

-497

56771

3,642

31330,57

177

6

180

-610

56658

3,585

31608,3

177,8

7

210

-455

56813

3,624

31363,75

177,1

8

240

-136

57132

3,642

315298

177,56

9

270

22

57290

3,653

31366

177,1

10

300

103

57971

3,642

3150,52

177,49

11

330

-220

57048

3,624

31483,4

177,44

12

360

-307

56961

3,586

31768,5

178,24

13

30

-154

57114

3,624

32519,8

177,53

14

60

173

57441

3,642

31543,66

177,6

15

90

326

57594

3,653

31532,44

177,6

16

120

321

57589

3,642

31624,93

177,83

17

150

322

57590

3,624

31782,56

178,27

18

180

305

57573

3,585

32110,8

177,21

19

210

251

57519

3,624

3210,8

178,2

20

240

193

57461

3,642

31145,5

177,1

21

270

140

57408

3,653

31043,4

172,5

22

300

90

57358

3,642

31113,1

176,3

23

330

47

57315

3,624

31802,0

178,4

24

360

0

57268

3,586

31402

178,22

Литература

1. Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу Теория механизмов и машин.

Структурное и кинематическое исследование плоско рычажного механизма. Часть I. Издание пятое Омск 1983 - 20 с.

2. Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу Теория механизмов и машин.

Кинематическое исследование плоского рычажного механизма. ЧастьII. Издание пятое. Омск 1985 - 28с.

3. Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу Теория механизмов и машин. Проектирование и исследование сложной зубчатой передачи. Издание четвёртое. Омск 1982 - 44с.

4. Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу Теория механизмов и машин. Исследование движения механизма и расчёт маховика. Часть IV. Издание шестое. Омск 1998 - 32с.

Страницы: 1, 2


© 2010 BANKS OF РЕФЕРАТ