Динамический расчет

Радиальная сила:

Суммарная радиальная сила, действующая вдоль радиуса кривошипа:

Результирующая сила, нагружающая коренные опоры коленчатого вала:

.

Горизонтальная составляющая силы, передающейся на опоры двигателя:

.

Вертикальная составляющая силы, передающейся на опоры двигателя:

.

Момент, передающийся на опоры двигателя:

Формулы сил и момента на опорах дизеля выведены без учета механизма уравновешивания.

Алгоритм динамического расчета ДВС

Алгоритм динамического расчета как таковой не сложен, но требует наличия данных о давлении газов в цилиндре при каждом угле поворота коленчатого вала, поэтому целесообразно совместить тепловой и динамический расчеты двигателя. Алгоритм такого расчета реализован группой авторов кафедры ДВС ВлГУ на языке программирования Фортран 77 для ПЭВМ IBM PC и совместимых с ними. Пакет программ для теплового и динамического расчета четырехтактного дизеля включает в себя 3 файла: dindis.dat, dindis.exe и dindis.rez . Организация и способ проведения расчета у этого пакета программ аналогичны описанному в п. 4.1. пакету для теплового расчета.

Динамический расчет дизеля целесообразно осуществить для двух режимов работы: номинального и режима максимального крутящего момента. Для номинального режима динамический расчет проводим по исходным данным п.п. 4.1 и 5.1. Распечатка результатов динамического расчета приведена в прил.2.

Для того, чтобы определить мощность двигателя NM и частоту вращения nM на режиме максимального крутящего момента воспользуемся математической моделью внешней скоростной характеристики двигателя, которая позволяет построить характеристику проектируемого двигателя по значениям его номинальной мощности и частоты вращения на основе характеристики прототипа. Номинальная мощность дизеля полученная в результате теплового расчета составляет 95 кВт при частоте вращения 4200 мин-1. По расчетным данным режим максимального крутящего момента проектируемого двигателя характеризуется следующими величинами: nM = 2400 мин-1, NM = 59 кВт, Мmax = 235,3 Н.м. По скорректированным данным п.п.3.1 и 4.1 проводим динамический расчет дизеля на режиме максимального крутящего момента. Распечатка результатов расчета приведена в прил.2.

Анализ результатов динамического расчета

По результатам расчета (прил.2) строим следующие графические зависимости: Рг(j), Рj(j), РСУМ(j), N(j), S(j), T(j), K(j) и M(j), а также полярную диаграмму нагрузок и диаграмму предполагаемого износа шатунной шейки (см. лист графической части ДП). Расчет полярной диаграммы нагрузок и диаграммы предполагаемого износа производим при помощи пакета программ разработанного преподавателями кафедры ДВС. Указанный пакет программ, реализованный на языке программирования Fortran 77, включает в себя файл rr1.c, предназначенный для исходных данных, и файл Din286.exe, предназначенный для расчета и построения полярной диаграммы нагрузок. На диаграмме предполагаемого износа выделяем наиболее нагруженный участок шейки – Б и наименее нагруженный – А для того, чтобы определить наиболее выгодное положение оси масляного отверстия с точки зрения работы шатунного подшипника скольжения. Ось масляного отверстия ОМ является биссектрисой угла между лучами, ограничивающими наименее нагруженный участок А поверхности шатунной шейки. Угол jм, определяющий расположение выхода масляного отверстия на поверхность шейки равен 70о. Учитывая то, что технологически существенно проще сверлить отверстие для подвода масла к шатунному подшипнику под углом 90о к плоскости кривошипа, чем под углом 70о, ось масляного отверстия оставляем перпендикулярной плоскости кривошипа, но смещаем ее вдоль радиуса кривошипа таким образом, чтобы выход масляного отверстия располагался в пределах наименее нагруженного участка А поверхности шатунной шейки. Величина угла jМ при этом остается допустимой.

Уравновешивание двигателя

У данного двигателя кривошипы расположены под углом 180, промежутки между вспышками равны 180. Порядок работы цилиндров двигателя: 1-3-4-2.