Динамический расчет

Динамический расчет выполняем для четырехтактного дизеля и включает определение сил и моментов сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме (КШМ).

По результатам динамического расчета выполняем лист графиков динамического расчета, включающий кривые:

– газовых сил Рс, действующих на поршень;

– сил инерции масс Pj, движущихся возвратно-поступательно;

– тангенциальных Рт и радиальных PR сил, действующих на шатунную шейку;

– нормальных сил PN, действующих на цилиндровую втулку;

Силы давления газов.

Силы давления газов определяются для одного цилиндра. В V-образных дизелях в цилиндрах с прицепными шатунами сила давления газов несколько отличается от силы давления газов в цилиндрах с главными шатунами.

В курсовом проекте силы давления газов принимаются одинаковыми во всех цилиндрах V-образного дизеля, в связи с чем методика определения сил давления газов для рядных и V-образных дизелей одинакова. Полученная в тепловом расчете индикаторная диаграмма в координатах P–V (или P–S) переносится на лист графиков динамического расчета, округляется в соответствии с принятым в тепловом расчете коэффициентом неполноты индикаторной диаграммы и разворачивается по углу поворота кривошипа коленчатого вала j по методу Брикса.

В сторону НМТ откладывается поправка Брикса, определяемая по формуле:

где l = R/L – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна; принимаем l=0,232

ms – масштаб хода поршня, мм в одном мм.

Рекомендуемый масштаб давлений (МПа/мм) по оси ординат: mр = 0,5; 1; 2. При этом общая высота индикаторной диаграммы по оси ординат составит 100…130 мм. Рекомендуемый масштаб хода поршня (мм/мм) по оси абсцисс: ms = 0,25; 0,4; 0,5. При этом общая длина индикаторной диаграммы по оси абсцисс составит 80…120 мм. Рекомендуемый масштаб угла поворота кривошипа для четырехтактного дизеля: mj = 2о п.к.в./мм.

Необходимо учитывать, что на индикаторной диаграмме в координатах P–V (или P–S) откладывается абсолютное давление, а на развернутой индикаторной диаграмме Pr–j откладывается избыточное давление:

Pr = P – 0,1,

где Pr – избыточное давление газа, действующее на поршень, МПа;

Р – абсолютное давление газа в цилиндре, МПа;

0,1 – атмосферное давление, МПа.

При смещении оси j развернутой индикаторной диаграммы вверх до уровня атмосферной линии индикаторной диаграммы в координатах P-V (P-S) на развернутой индикаторной диаграмме будет откладываться избыточное давление газа.

Для четырехтактных дизелей построение развернутой индикаторной диаграммы начинают с процесса наполнения.

По развернутой диаграмме через каждые 30о п.к.в. путем измерения ординат в миллиметрах и умножения их на масштаб давлений mр определяется избыточное давление газа Pr и заносится в таблицу. Точка максимального давления и соответствующий ей угол также заносятся в таблицу. Таким образом, в ней будет 25 расчетных точек.

Давление газа в процессе впуска и выпуска четырехтактного дизеля определяется расчетным путем:

для впуска Pr(a) = Pa – 0,1(j = 30 – 180o п.к.в.);

для выпускаPr(r) = Pr – 0,1(j = 630 – 720o п.к.в.).

На листе графиков динамического расчета индикаторная диаграмма наносится сплошной линией (см. рисунок 2).

Приведение масс деталей КШМ.

В курсовом проекте выполняем приведение масс поршневого комплекта и части шатуна mп, совершающих возвратно-поступательное движение для расчета и построения сил инерции Pj, и массы второй части шатуна mш, совершающей вращательное движение, для расчета сил Q, действующих на шатунную шейку.

В тепловозных V-образных дизелях применяется схема КШМ с главным и прицепным шатунами, поэтому приведенная удельная масса mп в цилиндре с главным шатуном больше, чем в цилиндре с прицепным шатуном.

В проекте для упрощения расчетов следует принять, что массы mп во всех цилиндрах V-образного дизеля одинаковы.

Влияние массы прицепного шатуна на приведенную массу mп в КШМ с главным шатуном незначительное, поэтому необходимо рассчитывать приведенную удельную массу mп для КШМ с главным шатуном V-образного дизеля также, как для КШМ рядного дизеля по формуле: