Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Расчет сил и моментов, действующих на коленчатый вал

Кривошип коленчатого вала многоцилиндрового двигателя нагружен силами и крутящим моментом, который включает две составляющие: момент, обусловленный силой Т данного цилиндра, и момент от предыдущих цилиндров. Коленчатый вал рассчитываемого двигателя – полноопорный с кривошимами, расположенными под углом . Порядок работы двигателя 1-5-4-2-6-3-7-8. Схема коленчатого вала представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1 Схема коленчатог о вала

Для наглядного представления о совместной работе цилиндров строят диаграмму совместной работы цилиндров, которая представляет собой ряд чередующихся циклов работы каждого цилиндра в зависимости от угла поворота коленчатого вала.

Диаграмма совместной работы цилиндров

0˚ 180˚ 360˚ 540˚ 720˚

ВП	СЖ	РХ	Вып	0˚
РХ	Вып	ВП	СЖ	РХ	450˚
СЖ	РХ	Вып	ВП	СЖ	270˚
Вып	ВП	СЖ	РХ	540˚
Вып	ВП	СЖ	РХ	Вып	630˚
РХ	Вып	ВП	СЖ	360˚
СЖ	РХ	Вып	ВП	180˚
ВП	СЖ	РХ	Вып	ВП	90˚

Построенная диаграмма позволяет определить угол поворота любого кривошипа при положении первого кривошипа в 0˚.

Через шейки коленчатого вала от первого до последнего цилиндра передается крутящий момент свой от каждого цилиндра. Следовательно, в любой момент времени крутящий момент на каждой шейке оказывается различным. Для выполнения ра счетов на прочность и оценки крутящего момента на каждой шейке, строят таблицу набегающих моментов.

Таблица набегающих моментов показывает изменение крутящего момента на каждой шейке коленчатого вала по мере перемещения от первой до последней шейки в зависимости от угла поворота. Последний столбец таблицы представляет собой изменение полного (суммарного) момента на выходе из двигателя. Моменты на промежуточных шейках отличается от полного, как по величине, так и по направлению.

Расчет тангенциальных сил (а следовательно и моментов) для V-образного двигателя представлен в табл. 2.2.

Изменение набегающих моментов представлено в табл. 2.3. и 2.4.

Таблица 2.2.

Расчет тангенцальных сил для V-образного двигателя (Н)

Т1	Т5	Т1,5	Т2	Т6	Т2,6	Т3	Т7	Т3,7	Т4	Т8	Т4,8
	-2087,40	-2087,40	7020,10		7020,10	-2412,10		-2412,10		1966,56	1966,56
-4573,94	2525,27	-2048,68	5806,59	7176,37	12982,96	1442,40	-1962,17	-519,78	-2033,74	3389,62	1355,88
-2645,02	4498,73	1853,71	2903,61	6168,47	9072,08	2384,45	-3474,64	-1090,19	-3479,16	1962,17	-1516,99
1966,56		1966,56		7020,10	7020,10		-2412,10	-2412,10	-2087,40		-2087,40
3389,62	-4573,94	-1184,33	-2033,74	5806,59	3772,85	7176,37	1442,40	8618,77	2525,27	-1962,17	563,09
1962,17	-2645,02	-682,84	-3479,16	2903,61	-575,55	6168,47	2384,45	8552,93	4498,73	-3474,64	1024,09
	1966,56	1966,56	-2087,40		-2087,40	7020,10		7020,10		-2412,10	-2412,10
-1962,17	3389,62	1427,44	2525,27	-2033,74	491,53	5806,59	7176,37	12982,96	-4573,94	1442,40	-3131,55
-3474,64	1962,17	-1512,47	4498,73	-3479,16	1019,57	2903,61	6168,47	9072,08	-2645,02	2384,45	-260,56
-2412,10		-2412,10		-2087,40	-2087,40		7020,10	7020,10	1966,56		1966,56
1442,40	-1962,17	-519,78	-4573,94	2525,27	-2048,68	-2033,74	5806,59	3772,85	3389,62	7176,37	10565,99
2384,45	-3474,64	-1090,19	-2645,02	4498,73	1853,71	-3479,16	2903,61	-575,55	1962,17	6168,47	8130,65
	-2412,10	-2412,10	1966,56		1966,56	-2087,40		-2087,40		7020,10	7020,10
7176,37	1442,40	8618,77	3389,62	-4573,94	-1184,33	2525,27	-2033,74	491,53	-1962,17	5806,59	3844,41
6168,47	2384,45	8552,93	1962,17	-2645,02	-682,84	4498,73	-3479,16	1019,57	-3474,64	2903,61	-571,03
7020,10		7020,10		1966,56	1966,56		-2087,40	-2087,40	-2412,10		-2412,10
5806,59	7176,37	12982,96	-1962,17	3389,62	1427,44	-4573,94	2525,27	-2048,68	1442,40	-2033,74	-591,34
2903,61	6168,47	9072,08	-3474,64	1962,17	-1512,47	-2645,02	4498,73	1853,71	2384,45	-3479,16	-1094,71
	7020,10	7020,10	-2412,10		-2412,10	1966,56		1966,56		-2087,40	-2087,40
-2033,74	5806,59	3772,85	1442,40	-1962,17	-519,78	3389,62	-4573,94	-1184,33	7176,37	2525,27	9701,64
-3479,16	2903,61	-575,55	2384,45	-3474,64	-1090,19	1962,17	-2645,02	-682,84	6168,47	4498,73	10667,20
-2087,40		-2087,40		-2412,10	-2412,10		1966,56	1966,56	7020,10		7020,10
2525,27	-2033,74	491,53	7176,37	1442,40	8618,77	-1962,17	3389,62	1427,44	5806,59	-4573,94	1232,64
4498,73	-3479,16	1019,57	6168,47	2384,45	8552,93	-3474,64	1962,17	-1512,47	2903,61	-2645,02	258,60
	-2087,40	-2087,40	7020,10		7020,10	-2412,10		-2412,10		1966,56	1966,56

Таблица 2.3.

Таблица набегающих моментов на шатунные шейки (Н)

α	Т1,5	Т2,6/2	Т1,5+Т2,6/2	Т3,7/2	Т1,5+Т2,6+ +Т3,7/2	Т4,8/2	Т1,5+Т2,6+ +Т3,7+Т4,8/2
	-2087,40	3510,05	1422,65	-1206,05	3726,65	983,28	3503,88
	-2048,68	6491,48	4442,80	-259,89	10674,39	677,94	11092,44
	1853,71	4536,04	6389,76	-545,10	10380,70	-758,49	9077,11
	1966,56	3510,05	5476,61	-1206,05	7780,61	-1043,70	5530,86
	-1184,33	1886,43	702,10	4309,38	6897,91	281,55	11488,84
	-682,84	-287,78	-970,62	4276,46	3018,07	512,04	7806,58
	1966,56	-1043,70	922,86	3510,05	3389,21	-1206,05	5693,21
	1427,44	245,77	1673,21	6491,48	8410,45	-1565,77	13336,16
	-1512,47	509,78	-1002,69	4536,04	4043,14	-130,28	8448,90
	-2412,10	-1043,70	-3455,80	3510,05	-989,45	983,28	3503,88
	-519,78	-1024,34	-1544,12	1886,43	-682,03	5282,99	6487,39
	-1090,19	926,86	-163,33	-287,78	475,75	4065,32	4253,30
	-2412,10	983,28	-1428,82	-1043,70	-1489,24	3510,05	977,11
	8618,77	-592,16	8026,61	245,77	7680,21	1922,21	9848,18
	8552,93	-341,42	8211,51	509,78	8379,87	-285,52	8604,14
	7020,10	983,28	8003,38	-1043,70	7942,96	-1206,05	5693,21
	12982,96	713,72	13696,68	-1024,34	13386,06	-295,67	12066,05
	9072,08	-756,23	8315,85	926,86	8486,47	-547,35	8865,97
	7020,10	-1206,05	5814,05	983,28	5591,28	-1043,70	5530,86
	3772,85	-259,89	3512,96	-592,16	2660,91	4850,82	6919,57
	-575,55	-545,10	-1120,65	-341,42	-2007,16	5333,60	2985,02
	-2087,40	-1206,05	-3293,45	983,28	-3516,22	3510,05	977,11
	491,53	4309,38	4800,92	713,72	9824,02	616,32	11154,06
	1019,57	4276,46	5296,03	-756,23	8816,26	129,30	8189,32
	-2087,40	3510,05	1422,65	-1206,05	3726,65	983,28	3503,88

Таблица 2.4.

Таблица набегающих моментов на коренные шейки (Н)

α	Т1,5	Т2,6	Т1,5+Т2,6	Т3,7	Т1,5+Т2,6+ +Т3,7	Т4,8	Т1,5+Т2,6+ +Т3,7+Т4,8
	-2087,40	7020,10	4932,70	-2412,10	2520,60	1966,56	4487,16
	-2048,68	12982,96	10934,28	-519,78	10414,50	1355,88	11770,38
	1853,71	9072,08	10925,80	-1090,19	9835,61	-1516,99	8318,62
	1966,56	7020,10	8986,66	-2412,10	6574,56	-2087,40	4487,16
	-1184,33	3772,85	2588,52	8618,77	11207,29	563,09	11770,38
	-682,84	-575,55	-1258,39	8552,93	7294,53	1024,09	8318,62
	1966,56	-2087,40	-120,84	7020,10	6899,26	-2412,10	4487,16
	1427,44	491,53	1918,97	12982,96	14901,93	-3131,55	11770,38
	-1512,47	1019,57	-492,90	9072,08	8579,18	-260,56	8318,62
	-2412,10	-2087,40	-4499,50	7020,10	2520,60	1966,56	4487,16
	-519,78	-2048,68	-2568,45	3772,85	1204,40	10565,99	11770,38
	-1090,19	1853,71	763,52	-575,55	187,97	8130,65	8318,62
	-2412,10	1966,56	-445,54	-2087,40	-2532,94	7020,10	4487,16
	8618,77	-1184,33	7434,44	491,53	7925,97	3844,41	11770,38
	8552,93	-682,84	7870,09	1019,57	8889,65	-571,03	8318,62
	7020,10	1966,56	8986,66	-2087,40	6899,26	-2412,10	4487,16
	12982,96	1427,44	14410,40	-2048,68	12361,72	-591,34	11770,38
	9072,08	-1512,47	7559,61	1853,71	9413,33	-1094,71	8318,62
	7020,10	-2412,10	4608,00	1966,56	6574,56	-2087,40	4487,16
	3772,85	-519,78	3253,08	-1184,33	2068,75	9701,64	11770,38
	-575,55	-1090,19	-1665,74	-682,84	-2348,58	10667,20	8318,62
	-2087,40	-2412,10	-4499,50	1966,56	-2532,94	7020,10	4487,16
	491,53	8618,77	9110,30	1427,44	10537,74	1232,64	11770,38
	1019,57	8552,93	9572,49	-1512,47	8060,02	258,60	8318,62
	-2087,40	7020,10	4932,70	-2412,10	2520,60	1966,56	4487,16

Расчет деталей двигателя на прочность

Расчет поршня

Поршень работает в тяжелых условиях, так как подвергается воздействию как механических нагрузок от давления газов и сил инерции, так и термических из-за необходимости отвода теплоты от нагретой газами головки в охлаждающую среду. Кроме того, направляющая часть работает на износ при высоких температурах. Основные требования к материалу поршня:

- хорошая теплопроводность;

- малые значения коэффициента линейного расширения;

- высокая механическая прочность и жаростойкость;

- малый удельный вес.

Для уменьшения износа юбка поршня имеет бочкообразный профиль по образующей и овальный профиль в поперечном сечении. Днище поршня имеет выемку, а в бобышках сделаны отверстия для прохода масла к поршневому пальцу.

Материал поршня – алюминиевый сплав.

Исходные данные:

Толщина днища поршня d=7,5мм

Высота поршня Н=82,5мм

Высота юбки поршня h_ю=45мм

Толщина стенки головки поршня S=7,25мм

Величина верхней кольцевой перемычки h_n=3мм

Число масляных канавок в поршне n_м=6

Диаметр масляных канавок d_м=0,6 мм

Наружный диаметр пальца d_n=22мм

Длина втулки шатуна l_ш =31,5мм

Длина пальца l_n =75мм