Автомобильные двигатели

Р=Р_r+Р_j.                      (3.7)

     Боковая  сила N, кН, действующая перпендикулярно оси цилиндра,

N=Ptgβ, (3.8)

где β- угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра.

     Сила  К, кН, направленная по радиусу кривошипа,

_.   (3.9)

      Тангенциальная сила Т, кН,

_. (3.10)

     

Результаты расчетов сводим в таблицу 5. 
 

    

  По данным  таблицы строим графики изменения  сил в зависимости от угла  поворота кривошипа (рисунки 3,4). 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 3- График сил действующих на поршень 
 
 

   
 
 

 
 

Рисунок 4- График изменения касательной Т 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.4 Крутящий момент  двигателя 

Суммирование  значений крутящих моментов всех цилиндров  двигателя производится табличным  методом. При применении табличного метода значения крутящих моментов одного цилиндра и двигателя сводятся в таблицу 6. При этом крутящий момент двигателя М_крΣ, Нм определяется как сумма

      

                                    ,                                   (3.11)

где j - порядковый номер цилиндра;

      i – число цилиндров;

      =720/i – периодичность следования рабочих ходов в цилиндрах четырехтактного двигателя;

      -крутящий момент j- го цилиндра при угле поворота .

       Зависимость крутящего момента  от угла поворота коленчатого вала показана на рисунке 5.

       Среднее значение суммарного  крутящего момента М_крср, Нм определяется по формуле

      

                              ,                                                             (3.12)

где F₁ и F₂ – соответственно положительная и отрицательная площади, заключенные между кривой М_крΣ и линией ОА;

F₁= 4105.7мм²;       F₂= 1694 мм².

    

m_м – масштаб моментов, Нм/мм,

    

m_м=10 Нм/мм;

    

ОА – длина  интервала между вспышками на диаграмме, мм,

    

ОА=120мм.

    

М_кр.ср=(4105.7-1694) ·10/120=200.9 Нм;

Среднее значение эффективного крутящего момента 

                                                              М_с=М_крсрη_м,    (3.13)

где η_м- механический кпд двигателя.

Среднее значение эффективного крутящего момента  двигателя, полученное в результате динамического расчета, сопоставляем определенным в первом параграфе:

-динамический  расчет М_е=200,9 ·0,83=166,8 Нм,

-тепловой расчет М_е =138,6 Нм,

-отклонение   

Таблица 6 –Крутящий  момент двигателя  

 
 
 

                       Рисунок 5-Кривая крутящего момента двигателя 
 
 
 
 

4. Опрделение момента инерции маховика 
 

Равномерность крутящего момента оценивается коэффициентом

неравномерности крутящего момента 

                                       .                                   (3.14)

Избыточная работа крутящего момента L_изб, Дж,

                                          L_изб=Fm_Mm_φ,                                                       (3.15)

где F- площадь над прямой М_кр.ср, мм²;

       m_M- масштаб момента, Нм/мм

       -масштаб угла поворота коленчатого вала, рад/мм (отрезок ас – в мм, I – число цилиндров).

F= 4105,7мм²; m_м=10 Нм/мм;      рад/мм. 

       Неравномерность угловой скорости оценивается как

                                                   .                                              (3.16)                              

    Неравномерность угловой скорости для автомобильных двигателей

                                               _,                                                        (3.17)

 принимаем   _.

    

Момент инерции  движущихся масс двигателя, J₀, кгм²:

                                                        ,                                                   (3.18)

где -средняя угловая скорость коленчатого вала.

 Момент инерции  маховика со сцеплением автомобильного  двигателя J_M составляет 80-90% от момента инерции двигателя. 

Вычисляем данные величины:

μ=(755-461)/200,9=1,46 ;

L_изб=4105,7*10*0,026166=1074 Дж;

J_о=1074/(0,02· (586,41)²)=0,156 кг·м²;

J_м=0,9·0.156=0.1404 кг·м². 

5. Уравновешивание двигателя 

        После определения сил, действующих  на детали кривошипно-шатунного механизма, производим анализ уравновешенности двигателя. Для этой цели приводим конструктивную схему с указанием действующих сил и моментов (рисунок 8).

    

Порядок работы:1–3–4–2.

    

Чередование вспышек: 180^о… 180^о…

      

Коленчатый вал  двигателя имеет кривошипы, расположенные под углом 180.

Рисунок 9 – Схема сил инерции, действующих в четырёхцилиндровом рядном двигателе

           В двигателях рассматриваемого типа силы инерции от возвратно – поступательно движущихся масс первого порядка и их моменты при указанном расположении кривошипов взаимно уравновешиваются: ΣP_j1=0 и ΣM_j1=0. Силы инерции возвратно – поступательно движущихся масс второго порядка для всех цилиндров равны и направлены в одну сторону. Их равнодействующая: ΣP_{j II}=4P_{j II}=4m_jRω²λcos2φ.

        Силы инерции второго порядка можно уравновесить лишь с помощью дополнительных валов с установленными на них противовесами, вращающимися с двойной угловой скоростью в противоположных направлениях. Суммарный момент этих сил равен нулю: ΣM_jII=0.

        Центробежные силы инерции для всех цилиндров равны и направлены попарно в разные стороны. Равнодействующая этих сил и момент равны нулю: ΣK_R=0 и ΣM_R=0.

        Некоторые двигатели имеют коленчатые валы с противовесами для уменьшения центробежных сил, действующих на коренные подшипники.

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы 

1. Колчин  А.И. Расчёт автомобильных и тракторных двигателей. : Учеб. пособие для вузов/ А. И. Колчин, В.П. Демидов- 3-е изд. перераб. и  доп.- М.: Высшая  школа, 2002.- 496с.
2. Колчин А.И.,  Демидов В.П.  Расчёт автомобильных и тракторных двигателей. : Учеб. пособие для вузов.- 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1980.-400с.
3. Глазырин А. В., Дик И. И. Методическое указание к выполнению курсовой работы. – КГУ, 2008.-16с.