21 ЭУД РГР у Тихомирова / Расчёт ДВС

Нижегородский Государственный Технический Университет

имени Р. Е. Алексеева

Кафедра «Энергетические установки и тепловые двигатели»

Дисциплина «Динамика двигателей»

Тема: «Расчет поршневого двигателя»

Вариант №11

РУКОВОДИТЕЛЬ

____________ Тихомиров А.Н.

(подпись)(фамилия и.о.)

СТУДЕНТ

________________ Шишин А.К.

(подпись) (фамилия и.о.)

___________________

(дата)

21-ЭУД

(группа или шифр)

Нижний Новгород

2023

Задание и данные.

Определить перемещение поршня, его скорость, ускорение. С помощью заданного давления газа определить все силы, действующие на поршень и кривошипно-шатунный механизм. Найти крутящий момент каждого цилиндра, общий момент и изобразить их на графике. Данные заданы для искрового двигателя.

Перемещение поршня.

Перемещение поршня в зависимости от угла поворота кривошипа для двигателя с центральным кривошипно-шатунным механизмом, рассчитывается по формуле:

Первого порядка:

Sx1=R(1-COS(ϕ)) (м)

Второго порядка:

Sx2=Rʎ(1-COS(2ϕ))/4(м)

Полное перемещение поршня:

Sx=Sx1+Sx2 (м)

Скорость поршня.

Скорость поршня является переменной величиной и при постоянном числе оборотов зависит только от изменения угла поворота кривошипа и отношение ʎ, рассчитывается:

Первого порядка: Vп1=WR(SIN(ϕ)) (м/с)

Второго порядка: Vп2=WRʎ(SIN(2ϕ))/2(м/с)

Полная скорость поршня: Vп= Vп1 +Vп2(м/с)

Ускорение поршня.

Ускорение первого порядка:

j1= R(COS(ϕ))

Ускорение второго порядка:

j2= R(COS(2ϕ))

Полное ускорение поршня:

j= j1+ j2 (м/ )

Расчет необходимых масс.

Конструктивные массы:

Поршень = 180 (кг/м*2)

Шатун = 300(кг/м*2)

Масса поршня mп = 180*Fп (кг)

Масса шатуна mш = 300*Fп (кг)

Масса сосредоточенная на оси поршневого пальца mшп =0,275*mшп (кг)

Масса сосредоточенная на оси кривошипа mшк =0,725*mшп (кг)

Масса кривошипа mк = 205* Fп (кг)

S=2R

λ=R/l

С учетом найденного пути поршня найдем радиус кривошипа: R=48мм.
Найдем значение λ: λ=	0,33390257

Сила инерции.

Расчет силы давления газов.

Расчет суммарной силы, действующей в кривошипно-шатунном механизме.

Мы рассмотрим только силы инерции от возвратно-поступательно движущихся масс:

Pj= -mj*j (Н)

По условию нам было дано давление газов в МПа переводим в Па, умножая на , для нахождения силы нам необходимо умножить на площадь поршня Sп=0,0045( )

Суммарные силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме, определяются путем алгебраического сложения сил давления газов и сил инерции возвратно-поступательных движущихся масс.

P=Pг+ Pj(H)

Расчет нормальной силы.

Расчет силы, действующей вдоль шатуна.

Расчет силы направленной по радиусу кривошипа.

Расчет тангенциальной силы.

Сила N, действующая перпендикулярно оси цилиндра, называется нормальной силой и воспринимается стенками цилиндра.

N=Ptg(β) (H)

Сила S, действующая вдоль шатуна, воздействует на него и далее передается кривошипу. Она считается положительной, если сжимает шатун, и отрицательной, если его растягивает:

S=P/cos(β) (H)

Одна из двух составляющих сил, от действия силы S, направленная по радиусу кривошипа: K=Pcos(β+ϕ)/cos(β) (H)

Вторая из двух составляющих сил, от силы S, тангенциальная сила, направленная по касательной к окружности радиуса кривошипа:

T=Psin(ϕ+β)/cos(β) (H)

Расчет суммарного крутящего момента.

Так как 6 цилиндра, то построим крутящий момент со смещением на 120 градусов.

Найденные крутящие моменты цилиндров, сложим в одинаковые углы поворота коленчатого вала.