Глава 10расчет кинематики и динамики двигателя

В целях сокращения объема книги ниже приведены расчеты только по двум двигателям: четырехцилиндрового рядного карбюраторного двигателя и восьмицилиндрового V-образного дизеля с наддувом. Это оправдано и тем, что геометрические размеры 200

двигателя с впрыском топлива (D, s и Ул) очень близки к размерности карбюраторного двигателя, а тепловой расчет и расчет скоростной характеристики дизеля с наддувом произведены на базе дизеля без наддува.

 

РАСЧЕТ РЯДНОГО КАРБЮРАТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Примеры расчетов кинематики и динамики, изложенные ниже, приведены для того же двигателя, для которого в гл. 5 дан пример теплового расчета, а в гл. б — расчет скоростной характеристики. В связи с этим все исходные данные для расчетов кинематики и динамики рядного карбюраторного двигателя взяты соответственно из § 5.2 и 6.3.

Кинематика

Выбор А и длины I» шатуна. В целях уменьшения высоты двигателя без значительного увеличения инерционных и нормальных силотношение радиуса кривошипа к длине шатуна предварительнобыло принято в тепловом расчете А=0,285. При этих условиях1»=^//= 39/0,285= 136,8 мм.

Построив кинематическую схему кривошипно-шатунного механизма (см. рис. 7.2), устанавливаем, что ранее принятые значенияLffl и А обеспечивают движение шатуна без задевания за нижнююкромку цилиндра. Следовательно, перерасчета величин Д, и А не

требуется.

Перемещение поршня

sx=R j~(l — cosq>)+^ (1 — cos 2<р)

= 39^(1 — cosq>)+

Расчет sx производится аналитически через каждые 10° угла

(1—cos^)+

0,285”1

Н—— (1 — cos 2ср) при различных q> взяты из табл. 7.1 как средние

между значениями при Я=0,28 и 0,29 и занесены в гр. 2 расчетнойтабл. 1Q.1 (для сокращения объема значения в таблице даны через30°).

Угловая скорость вращения коленчатого/вала ю=яи/30=3,14'5600/30 = 586 рад/с.

поворота коленчатого вала. Значения для

 

0,285

(1— cos2g>) мм.

201

Скорость поршня

vn—(oR ^япф+^ sin 2xpj=

= 586 -0,039 х

(.0,265. „ \,

хIsingH—— sm2g>jм/с.

Значения для [sin<p++(0,285/2) sin 2<p] взяты изтабл. 7.2 и занесены в гр.

4, а рассчитанные значеjния юп — в гр. 5 табл. 10.1.1

Ускорение поршня!

j—(o2R (cosq>+X cos 2q>)== 5862 • 0,039 (cos? +

+ 0,285 cos 2q>) м/с2.

Jmtn

Рас. 10.1. Путь, скорость и ускорение поршнякарбюраторного двигателя

Значении для (cos<p+ +0,285 cos 2q>) взяты из табл. 7.3 и занесены в гр.

6, а расчетные значения j — в гр. 7 табл. 10.1.

По данным табл. 10.1 построены графики (рис. 10.1) sx в масштабе М,=2 мм в мм, ю„ — в масштабе Mv=1 м/с в мм, j — вмасштабе А/}=500 м/с2 в мм. Масштаб угла поворота коленчатого

вала М9=3 в мм.

Приу=0 «>„= +!)„.,. а на кривой sx — это точка перегиба.

Таблица 10.1

_о 9	£(1 —С08?)+ 0,285 -1 +—^— (1—ooa2e»)J	ММ	(0.285 \ ^мп<р+—— sin2? J	мТс	(cos?+0,285 cos 2?)	j,r м/с1
1	2	3	4	5	6	7
0	0,0000	0,0	0,0000	0,0	+ 1,2860	+ 17209
30	+0,1697	6,6	+0,6234	+ 14,2	+ 1,0085	+ 13506
60	+0,6069	23,7	+0,9894	+22,6	+0,3575	+4788
90	+ 1,1425	44,6	+ 1,0000	+ 22,9	—0/2850	-3817
120	+ 1,6069	62,7	+0,7426	+ 17,0	-0,6425	-8605
150	+ 1,9017	74,2	+0,3766	+ 8,6	-0,7235	—9689
180	+2,0000	78,0	0,0000	0,0	-0,7150	-9576
210	+ 1,9017	74,2	-0,3766	-8,6	-0,7235	-9689

202

Продолжение табл. 10.1

9°	|\l—со«?)+ 0,285 л +—— (l-coe2fl»)J	*Х> ММ	/ 0,285 \ +—^— ain2	мТс	(cos^+0,285сое 2ф)	1., м/с1
1	2	3	4	5	6	7
240	+ 1,6069	62,7	-0,7426	-17,0	-0,6425	-8605
270	+1,1425	44,6	-1,0000	-22,9	—0,2850	-3817
300	+0,6069	23,7	-0,9894	-22,6	+0,3575	+4788
330	+0,1697	6,6	-0,6234	-14,2	+ 1,0085	+ 13606
360	+0,0000	0,0	-0,0000	0,0	+ 1Д850	+ 17209

 

Динамика

Силы давлениигазов.

Индикаторную диаграмму (см. рис. 4.14), полученную в тепловом расчете, развертывают по углу поворота кривошипа (рис. 10.2, а) по методу Брикса.

Поправка Брикса

Ю.Ц2М,)=39 ■ 0,285/(2 • 1)= 5,56 мм,

где М, — масштаб хода поршня на индикаторной диаграмме.

Масштабы развернутой диаграммы: давлений и удельных сил Л/,=0,05 МПа в мм; полных сил Mt= MpF^=0,05'0,004776= =0,000239 МН в мм, или Л/,=239 Н в мм, угла поворота кривошипа М9=3° в мм, или

М’9=4п/ОВ=4-3,14/240 = 0,0523 рад в мм,

где ОВ — длина развернутой индикаторной диаграммы, мм.

По развернутой диаграмме через каждые 10° угла поворота кривошипа определяют значения Арг и заносят в гр. 2 сводной табл. 10.2 динамического расчета (в таблице значения даны через 30° и точка при <р=370°).