Автомобиль. Рабочие процессы и экологическая безопасность двигателя

/  , тогда S_n = R[(1+ /4)-( cos.+ /4 cos.2)] , если =180^о то S_n=S - ходу поршня , тогда : 75 = R[(1+/4)-(-1+/4)] ; 75 = R[1.0625+0.9375] ; 75 = 2R  R = 75/2 = 37.5 мм.=0,0375 м.

=R/L_ш  L_ш = R/= 37,5/0,25 = 150 мм.=15 см. т.к. = 0,25

Находим скорость поршня и ускорение в зависимости от угла поворота кривошипа :

V_п = dS_n/dt = R( sin + /2sin2) , j_n = d²S_n/dt = R²(cos + cos2) ,

Угловую скорость найдем по формуле :  = n/30 = 3,14*5400/30 = 565,2 рад/с .

ТАБЛИЦА 4.. Числовые данные определяющие соотношения :

1- ( sin + /2sin2) ; 2- (cos + cos2)

Подставив эти значения в формулы скорости и ускорения и подсчитав результаты занесем их в таблицу 5.

ТАБЛИЦА 5. Скорость поршня при различных углах поворота кривошипа.(м/с)

	0	30	60	90	120	150	180	210	240	270	300	330
Vп	0	12,89	20,65	21,2	16,06	8,31	0	-8,31	-16,06	-21,2	-20,65	-12,89
	360	390	420	450	480	510	540	570	600	630	660	690
Vп	0	12,89	20,65	21,2	16,06	8,31	0	-8,31	-16,06	-21,2	-20,65	-12,89

ТАБЛИЦА 6. Ускорение поршня при различных углах поворота кривошипа .

	0	30	60	90	120	150	180	210	240	270	300	330
jп	14974	11872	4492	-2995	-7487	-8877	-8985	-8877	-7487	-2995	4492	11872
	360	390	420	450	480	510	540	570	600	630	660	690
jп	14974	11872	4492	-2995	-7487	-8877	-8985	-8877	-7487	-2995	4492	11872

Рис.2 График зависимости скорости поршня от угла поворота кривошипа .

Рис. 3 График зависимости ускорения поршня от угла поворота кривошипа .

2. ПОСТРОЕНИЕ РАЗВЕРНУТОЙ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ.

Отрезок ОО₁ составит : ОО₁= R/2 = 0,25*3,75/2 = 0,47 (см). Отрезок АС :

АС = m_j ² R(1+) = 0,5 Р_z = 0,5*6,524 = 3,262 (МПа) ; Р_х = 3,262/0,05 = 65,24 мм.

Отсюда можно выразить массу движущихся частей :

Рассчитаем отрезки BD и EF :

BD = - m_j ² R(1-) = - 0,000218*319451*0,0375*(1-0,25) = -1,959 (МПа) .

EF = -3 m_j ² R = -3*0,000218*319451*0,0375*0,25 = -1,959 (МПа ).  BD= EF

Рис.4 Развернутая индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя.

Силы инерции рассчитаем по формуле : Р_j = - m_j ² R(cos + cos2)

ТАБЛИЦА 7. Силы инерции .

	0	30	60	90	120	150	180	210	240	270	300	330
Рj	-3,25	-2.58	-0,98	0,65	1,625	1,927	1,95	1,927	1,625	0,65	-0,98	-2,58
	360	390	420	450	480	510	540	570	600	630	660	690
Pj	-3,25	-2,58	-0,98	0,65	1,625	1,927	1,95	1,927	1,625	0,65	-0,98	-2,58

Расчет радиальной , нормальной и тангенциальной сил для одного цилиндра :

Определение движущей силы , где Р₀ = 0,1 МПа , Р_дв = Р_r +P_j - P₀ , где Р_r - сила давления газов на поршень , определяется по индикаторной диаграмме теплового расчета . Все значения движущей силы в зависимости от угла поворота приведены в таблице 8. Зная движущую силу определим радиальную , нормальную и тангенциальную силы :

N= Р_дв*tg ; Z = Р_дв * cos(+)/cos ; T = Р_дв * sin(+)/cos

ТАБЛИЦА 8. Составляющие силы .

По результатам расчетов построим графики радиальной N (рис.5) , нормальной (рис.6) , и тангенциальной (рис.7) сил в зависимости от угла поворота кривошипа .

Рис.5 График радиальной силы N в зависимости от угла поворота кривошипа .

Рис 6. График зависимости нормальной силы от угла поворота кривошипа.

Рис.7. График тангенциальной силы в зависимости от угла поворота кривошипа

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНЫХ НАБЕГАЮЩИХ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ СИЛ И СУММАРНОГО НАБЕГАЮЩЕГО КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА .

Алгебраическая сумма касательных сил , передаваемых от всех предыдущих по расположению цилиндров , начиная со стороны , противоположной фланцу отбора мощности , называется набегающей касательной силой на этой шейке . В таблице 10 собраны тангенциальные силы для каждого цилиндра в соответствии с работой двигателя и определена суммарная набегающая тангенциальная сила на каждом последующем цилиндре .

Суммарный набегающий крутящий момент будет :  М_кр =  ( Т_i) F_п R , где F_п - площадь поршня : F_п = 0,005 м² , ; R= 0,0375 м . - радиус кривошипа . Порядок работы поршней в шести цилиндровом рядном двигателе : 1-4-2-6-3-5 .

Формула перевода крутящего момента : М_кр =98100* F_п R

Рис. 8. График среднего крутящего момента в зависимости от угла поворота кривошипа.

Определим средний крутящий момент : М_кр.ср = ( М_max + M_min)/2

М_кр.ср = (609,94+162,2)/2 = 386 н м .

5. ВЫВОДЫ.

В результате проделанной работы были рассчитаны индикаторные параметры рабочего цикла двигателя , по результатам расчетов была построена индикаторная диаграмма тепловых характеристик.

Расчеты динамических показателей дали размеры поршня , в частности его диаметр и ход , радиус кривошипа , были построены графики составляющих сил , а также график суммарных набегающих тангенциальных сил и суммарных набегающих крутящих моментов.

Шестицилиндровые рядные двигатели полностью сбалансированы и не требуют дополнительных мер балансировки .

6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. КОЛЧИН А. И. ДЕМИДОВ В. П. РАСЧЕТ АВТОМОБИЛЬНЫХ И ТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. М.: Высшая школа, 1980г.;

2. АРХАНГЕЛЬСКИЙ В. М. и другие. АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ. М.: Машиностроение, 1967г.;

3. ИЗОТОВ А. Д. Лекции по дисциплине: «Рабочие процессы и экологическая безопасность автомобильных двигателей» . Заполярный, 1997г..