Проектирование и исследование механизма двигателя внутреннего сгорания

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

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