Углу поворота коленчатого вала на режиме максимальной мощности

95

Максимальное и минимальное значения крутящего момента дизеля

(рис. 46, табл. П3) равно: M кр. max = 829 Нｷм; M кр. min = −697 Нｷм.

Силы, действующие на шатунные шейки коленчатого вала. По-

лярную диаграмму силы S (рис. 47), действующей на шатунную шейку,

строят графическим сложением векторов сил K уд и T уд (см. прил. 4, табл.

П1). Силы K и T откладывают из начала ко-

ординат O (рис. 47). Действительная нагруз-

ка на шатунную шейку определяется как

векторная сумма сил

R ш.ш. = K + T + K r ш,

где 2

K r ш = m 2 r ω.

Так как на рис. 47 построена полярная

диаграмма в удельных силах K уд и T уд,

удельная сила ш п

'

K r ш = K r F:

' = [(⋅ ⋅ 2) ]⋅ −6 =

K r ш 1,269 0,047 460,53 0,006082 10

=2,08 МПа.

Диаграмма удельной силы ' R ш.ш. с цен-

тром в точке O ш является полярной диаграм-

мой нагрузки на шатунную шейку.

В прил. 3, табл. П3 приведены расчет-

ные значения силы ' R ш.ш. для различных

значений φｺ ПКВ, вычисленные по программе DINN, а на рис. 48 в прямо-

угольных координатах построена развернутая диаграмма удельной силы.,

на основании которой определяют максимальную и минимальную нагруз-

ку на шатунную шейку: 6,33 106 0,006082 10 3 38,5

ш.ш.max = ⋅ ⋅ ⋅ = R − кН;

1,256 106 0,006082 10 3 7,64

ш.ш.min = ⋅ ⋅ ⋅ = R − кН.

Развернутая диаграмма ' R ш.ш. позволяет найти среднее значение

удельной силы ' R ш.ш.ср__________.. После расчета по программе DINN в файле yy.c

приводятся значения этих величин.

По полярной диаграмме (см. рис. 47) строят диаграмму износа шатун-

ной шейки. Сумму сил ' R ш.ш. i, действующих по направлению каждого луча

(от I до XII) диаграммы, заносятся в табл. 12. Найденные для каждого луча

суммы () Σ ϕ = Σ i i R R '

ш.ш.

', откладывают в выбранном масштабе от окруж-

ности к центру. Концы отрезков соединяют плавной кривой, характери-

зующей износ шейки (рис. 49).

Рис. 47. Полярная диаграм-

Ма нагрузки на шатунную

Шейку дизеля

96

Таблица 12

Значения силы ' R ш.ш. по лучам

'φ°, R ш.ш.,

МПа.

ПКВ I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

0 1,97 1,97 1,97 1,97 1,97

30 1,64 1,64 1,64 1,64

60 0,91 0,91 0,91 0,91

90 0,84 0,84 0,84 0,84

120 1,27 1,27 1,27 1,27

150 1,44 1,44 1,44 1,44

180 1,86 1,86 1,86 1,86 1,86

210 1,44 1,44 1,44 1,44

240 1,3 1,3 1,3 1,3

270 0,91 0,91 0,91 0,91 0,91

300 0,71 0,71 0,71 0,71

330 0,49 0,49 0,49 0,49

360 5,9 5,9 5,9 5,9 5,9

390 1,6 1,6 1,6 1,6

420 0,83 0,83 0,83 0,83

450 1,19 1,19 1,19 1,19

480 1,55 1,55 1,55 1,55

510 1,64 1,64 1,64 1,64

540 1,57 1,57 1,57 1,57 1,57

570 1,46 1,46 1,46 1,46

600 1,29 1,29 1,29 1,29

630 0,86 0,86 0,86 0,86

660 0,89 0,89 0,89 0,89

690 1,62 1,62 1,62 1,62

Σ R ш.ш. 26,9 25,7 16,4 1,40 5,90 5,90 7,50 7,50 8,33 3,62 16,7 27,2

Рис. 48. Диаграмма удельной нагрузки на шатунную шейку дизеля в

Прямоугольных координатах

97

По диаграмме износа шатунной шейки оп-

ределяем место наименьших давлений на нее,

где должно находится отверстие для подвода

масла к шатунному подшипнику. В соответст-

вии с условной диаграммой износа (рис. 49)

канал для подвода масла к шатунному под-

шипнику должен располагаться под углом α=

=90ｺ от вертикальной оси. Как уже отмечалось,

условная диаграмма износа учитывает только

величину приложенных усилий и не учитывает,

например, влияние смазочного материала и т.д.

Силы, действующие на коренные шейки. Проекции удельных сил,

действующих на третью коренную шейку коленчатого вала, приведены в

прил. 4, табл. П3. По эти данным на рис. 50 построена полярная диаграмма

нагрузок. которая показывает изменение суммарной силы '

к R. ш., дейст-

вующей на третью коренную шейку, в зависимости от угла поворота ко-

ленчатого вала φｺ. Как известно, эти силы ориентированы относительно

первого кривошипа.

Рис. 49. Условная диа-

Грамма износа шатун -

Ной шейки

Рис. 50. Полярная диаграмма нагрузки на третью коренную шейку

Дизеля

98

Следует обратить внимание на построение диаграммы на рис. 50, для

которой выбрана следующая система координат: положительное направ-

ление оси x – справа налево, а ось y – вертикальная. По полярной диаграм-

ме (см. рис. 50) строят условную диаграмму износа коренной шейки. Сум-

му сил '

к R. ш. i, действующих по направлению каждого луча (от I до XII)

диаграммы, заносятся в табл., аналогичной

табл. 12 (а данном расчете не приводится).

Найденные для каждого луча суммы

() R i R i '

к.ш.

'

Σ = Σ ϕ, откладывают __________в выбранном

масштабе от окружности к центру. Концы

отрезков соединяют плавной кривой, харак-

теризующей износ шейки (рис. 51).

Суммарная сила, действующая на ко-

ренную шейку, определяется по известным

ее проекциям на координатные оси '

x R и

'

R y (см. прил. 3, табл. 3):

' ' 2 ' 2

R к.ш. = (R x) + (R y).

После расчета значений удельных сил по углу поворота коленчатого

вала на рис. 52 построена в прямоугольных координатах их развернутая

диаграмма '

R к.ш., на основании которой определяют максимальную (при φ

= =130ｺ) и минимальную (при φ = 570ｺ) нагрузку на третью коренную шей-

ку:

2,596 106 0,006082 10 3 15,79

к.ш.max = ⋅ ⋅ ⋅ = R − кН;

0,415 106 0,006082 10 3 2,524

к.ш.min = ⋅ ⋅ ⋅ = R − кН.

После расчета по программе DINN в файле yy.c приводятся удельные

силы максимальные, минимальные и среднее значение этих величин.

Рис. 51. Условная диа-

Грамма износа третьей ко -

Ренной шейки

99

Набегающие моменты на коренные шейки. Для определения мак-

симального и минимального крутящих моментов, действующих на корен-

ные и шатунные шейки, необходимо либо построить графики набегающих

моментов либо составить таблицы их значений.

Для трехцилиндрового дизеля находим из прил. 4, табл. П2, П5 и П6:

набегающий момент на вторую коренную шейку равен моменту пер-

вого цилиндра M к.ш.2 = M 1ц;

набегающий момент на третью коренную шейку равен сумме момен-

тов второго цилиндра и M к.ш.2 M к.ш.3 = M 2ц + M к.ш.2;

набегающий момент на четвертую коренную шейку равен сумме мо-

ментов третьего цилиндра и M к.ш.3 M к.ш.4 = M 3ц + M к.ш.3;

набегающий момент на первую шатунную шейку равен 0,5 M 1ц;

набегающий момент на вторую шатунную шейку равен сумме момен-

тов 0,5 M 2ц + M к.ш.2;

набегающий момент на третью шатунную шейку равен сумме момен-

тов 0,5 M 3ц + M к.ш.3.

На рис. 53 и 54 построены графики набегающих моментов на корен-

ные и шатунные шейки проектируемого трехцилиндрового дизеля.

Рис. 52. Диаграмма удельной нагрузки на коренную шейку дизеля

В прямоугольных координатах

100

Рис. 53. Кривые набегающих моментов на вторую (а), третью (б) и

четвертую (в) коренные шейки коленчатого вала дизеля

101

Рис. 54. Кривые набегающих моментов на первую (а), вторую (б) и третью

(в) шатунные шейки коленчатого вала дизеля

102

Как следует из графиков, наибольший размах крутящего момента

приходится на третью коренную шейку: M max = 1076 Нｷм; M min = - 966 Нｷм,

а также на третью шатунную: M max = 953 Нｷм; M min = - 832 Нｷм.

Заключение

В учебном пособии изложены методики расчета кинематики и дина-

мики кривошипно-шатунного механизма поршневого двигателя.

Для лучшего освоения излагаемого материала в пособии приводятся

вопросы для самопроверки, а также полный расчет трехцилиндрового ди-

зеля.

При работе над курсовым и дипломными проектами расчеты реко-

мендуется проводить по описанным в пособии программам или на ПЭВМ

с помощью программы Microsoft Excel.

Материал, изложенный в пособии, окажет несомненную помощь сту-

дентам как дневного, так и заочного обучения.

Авто будет признателен за замечания и предложения по дальнейшему

улучшению излагаемых в пособии разделов, которые следует направлять

по адресу:

600000, г. Владимир, ул. Горького, 87, кафедра ДВС,

E-mail: [e-mail]; [e-mail].

103

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Пример заполнения исходных данных

Радиус кривошипа R, м........................ ………………… 0.047

Диаметр цилиндра D, м........................... ……………….. 0.088

Частота вращения вала N, мин-1....................... ……………… 4400

Степень сжатия Е................................. ………………… 18

Количество цилиндров КС......................... ………………… 3

Длина шатуна L, м............................... ………………….. 0.148

Давление впуска p a, МПа.......................... …………………. 0.165

Максимальное давление цикла p z, МПа............. ………………….. 10,5

Давление остаточных газов PR, МПа................ ………………… 0.182

Показатель __________политропы сжатия n1.................... ………………... 1.368

Показатель политропы расширения n2............... …………………. 1.288

Степень предварительного расширения SR........... ………………… 1.69

Механический КПД КPD.......................... ………………… 0.79

Масса поступательно движущихся деталей VJ1, кг..... ………………… 2.0

Масса шатуна, отнесенная к кривошипу VJ2, кг........ ………………. 1.269

Угол опережения впрыска UOV, град................ ………………... 15

Период задержки воспламенения UZV, град........... 13

Начало процесса впуска VPN, град................... 20

Конец процесса впуска VPN, град.................... 50

Начало процесса выпуска VIPN, град................. 50

Конец процесса впуска VIPN, град.................. 20

Угловые смещения начала рабочего хода в цилиндрах... 0 240 480

Диаметр шатунной шейки DH, мм................... 56

Длина рабочей части шатунной шейки DLH, мм........ 28

Количество коренных шеек KKH..................... 4

Номер

щеки

Приведенные массы щеки

VJC, кг

Приведенные массы про-

тивовесов VJP, кг

Угол наклона проти-

вовесов UN, град

1 0.245 0.9 0

2 0.245 0.9 0

2 0.245 0.9 0

4 0.245 0.9 0

5 0.245 0.9 0

6 0.245 0.9 0

Приведенная масса шатунной шейки VJH, кг............... 0.425

Приведенные массы внешних противовесов UV, кг: 1-го и 2-го..... 0.426 0.426

Угол наклона внешних противовесов UV, град............. 210

Номер коренной шейки Рабочая длина коренной шейки DLK, мм

1 32.0

2 32.0

3 32.0

4 32.0

Диаметр коренных шеек DK, мм........................ ………… 64

ktr................................................ ………….. 100

Плечи PL1 и PL2.................................... ………….. 130 80

Плечи l:

32.0 32.0 0.0 0.0 32.0 32.0

32.0 322.0 0.0 0.0 32.0 32.0

32.0 32.0 0.0 0.0 32.0 32.0

Угловые смещения колен, град........................ ……………. 0 120 240

104

Приложение 2

Р А С Ч Е Т Ц И К Л А Д И З Е Л Я

-------------------------------------------

И С Х О Д Н Ы Е П А Р А М Е Т Р Ы ИНДИКАТОРНАЯ ДИАГРАММА

КОД РАСЧЕТА: цикла-0; цикла + нагрузки на КШМ -1..KO=0 УГОЛ ПЕРЕМ. ПАРАМЕТРЫ ГАЗА В ЦИЛИНД.

АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ, МПА.........................PO= 0.100 ПКВ ПОРШНЯ ОБЪЁМ ДАВЛЕНИЕ ТЕМПЕР.

ТЕМПЕРАТУРА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ,С....................TO= 298.0 ГРАД. ММ ДМ3 МПа К

ЭФФЕКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ ДИЗЕЛЯ,КВТ..................BNE= 0.0

ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА,МИН-1...........OB= 4400. 180 94.00 0.6053 0.1645 332.2

ЧИСЛО ЦИЛИНДРОВ...................................KC= 3 190 93.51 0.6024 0.1655 332.8

СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ....................................SG= 18.0 200 92.04 0.5934 0.1475 334.7

ДИАМЕТР ЦИЛИНДРА,ММ...............................DI= 88.0 210 89.58 0.5785 0.1678 337.8

ХОД ПОРШНЯ,ММ.....................................SI= 94.0 220 86.12 0.5574 0.1847 342.5

ДЕЗАКСАЖ.........................................DEZ=0.000 230 81.65 0.5302 0.1991 348.8

ОТНОШЕНИЕ S/D.....................................SD= 1.068 240 76.20 0.4971 0.2160 357.2

ОТНОШЕНИЕ РАДИУСА КРИВОШИПА К ДЛИНЕ ШАТУНА.......ORL=0.317 250 69.81 0.4582 0.2391 368.1

КОЭФФИЦИЕНТ ИЗБЫТКА ВОЗДУХА.......................AL= 1.450 260 62.57 0.4142 0.2815 382.1

МЕХАНИЧЕСКИЙ КПД.................................ETM=0.790 270 54.65 0.3660 0.2285 399.9

СТЕПЕНЬ ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПРИ НАДДУВЕ...........PIK= 1.750 280 46.25 0.3660 0.3951 422.6

МАКСИМАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ ЦИКЛА,МПА...................PZ= 10.50 290 37.66 0.2627 0.5499 451.9

ПРИРАЩЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ СВ. ЗАРЯДА ПРИ НАПОЛНЕНИИ..DT= 11.0 300 29.20 0.2112 0.6963 489.6

ТЕМПЕРАТУРА ОСТАТОЧНЫХ ГАЗОВ,К....................TR= 840.0 310 21.23 0.1628 0.9572 539.0

КОЭФФИЦИЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВПУСКНОЙ СИСТЕМЫ........C1=0.87 320 14.11 0.1194 1.5927 604.1

КОЭФФИЦИЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВЫПУСКНОЙ СИСТЕМЫ.......C2=1.10 330 8.17 0.0833 2.4845 689.7

КОЭФФИЦИЕНТ ДОЗАРЯДКИ............................DOZ=1.05 340 3.71 0.0562 3.9376 797.5

КОЭФФИЦИЕНТ ОЧИСТКИ..............................FIO=0.95 350 0.94 0.0393 6.0450 909.4

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛНОТЫ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ.......FID=0.91 360 0.00 0.0336 7.4937 963.5

КОЭФФИЦИЕНТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛА В ТОЧКЕ ''Z''....CIZ=0.84 361 0.01 0.0337 10.5000 1319.2

КОЭФФИЦИЕНТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛА В ТОЧКЕ ''B''....CIB=0.85 362 0.04 0.0339 10.5000 1325.9

ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ В ОНВ, МПА.......................DPX=0.0100 363 0.08 0.0341 10.5000 1337.1

ПОНИЖЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ В ОНВ,С....................DTX= 65.0 364 0.15 0.0345 10.5000 1352.8

КПД: НАГНЕТАТЕЛЯ.................................SK=0.720 365 0.23 0.0351 10.5000 1372.9

ТУРБИНЫ......................................ST=0.700 366 0.34 0.0357 10.5000 1397.5

367 0.46 0.0364 10.5000 1426.6

В Ы Ч И С Л Е Н Н Ы Е П А Р А М Е Т Р Ы 368 0.60 0.0373 10.5000 1460.1

369 0.76 0.0383 10.5000 1498.0

370 0.94 0.0393 10.5000 1540.3

ДАВЛЕНИЕ НАДДУВА (НА ВПУСКЕ) PK, МПа...............=0.1650 371 1.13 0.0405 10.5000 1587.0

ТЕМПЕРАТУРА НА ВПУСКЕ ТК, К........................= 304.8 372 1.35 0.0418 10.5000 1638.0

ПЛОЩАДЬ ПОРШНЯ, ДМ2.................................= 0.6082 373 1.58 0.0432 10.5000 1693.4

РАБОЧИЙ ОБЬЁМ ЦИЛИНДРА, ДМ3.........................= 0.5717 374 1.83 0.0448 10.5000 1753.1

КОЭФФИЦИЕНТ ОСТАТОЧНЫХ ГАЗОВ........................= 0.026 375 2.10 0.0464 10.5000 1817.0

КОЭФФИЦИЕНТ НАПОЛНЕНИЯ.............................= 0.868 376 2.39 0.0481 10.5000 1885.2

НАЧАЛО СЖАТИЯ: ДАВЛЕНИЕ, МПа........................= 0.1436 377 2.69 0.0500 10.5000 1957.6

ТЕМПЕРАТУРА, К........................= 329.9 378 3.01 0.0519 10.5000 2034.2

ПОКАЗАТЕЛЬ ПОЛИТРОПЫ СЖАТИЯ.........................= 1.368 379 3.35 0.0540 10.5000 2114.9

КОНЕЦ СЖАТИЯ:ДАВЛЕНИЕ, МПА..........................= 7.4937 380 3.71 0.0562 10.5000 2199.7

TEМПЕРАТУРА, К........................= 963.5 390 8.17 0.0833 4.7761 2010.8

ТЕМПЕРАТУРА СГОРАНИЯ, К.............................= 2199.7 400 14.10 0.1194 3.2036 1852.6

СТЕПЕНЬ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО РАСШИРЕНИЯ.................= 1.699 410 21.22 0.1627 2.8452 1726.5

СТЕПЕНЬ ПОСЛЕДУЮЩЕГО РАСШИРЕНИЯ.....................= 10.596 420 29.19 0.2112 1.9867 1627.0

ПОКАЗАТЕЛЬ ПОЛИТРОПЫ РАСШИРЕНИЯ.....................= 1.228 430 37.65 0.2626 1.1480 1548.1

КОНЕЦ РАСШИРЕНИЯ: ДАВЛЕНИЕ, МПа.....................= 0.5670 440 46.24 0.3149 0.8649 1485.5

ТЕМПЕРАТУРА, К....................= 1280.0 450 54.64 0.3660 1.0517 1435.5

ИНДИКАТОРНЫЕ: СРЕДНЕЕ ДАВЛЕНИЕ, МПа.................= 1.4200 460 62.57 0.4142 0.6275 1395.6

МОЩНОСТЬ, кВт..........................= 89.3 470 69.80 0.4582 0.5342 1363.9

УД. РАСХОД ТОПЛИВА, г/(кВт.ч)..........= 197.9 480 76.19 0.4970 0.4892 1338.8

К.П.Д.................................=0.428 490 81.64 0.5302 0.4572 1319.2

ЭФФЕКТИВНЫЕ: СРЕДНЕЕ ДАВЛЕНИЕ, МПа..................= 1.1218 500 86.11 0.5574 0.4162 1304.3

МОЩНОСТЬ, кВт...........................= 70.5 510 89.57 0.5784 0.3895 1293.3

УД. РАСХОД ТОПЛИВА, г/(кВт.ч)...........= 250.5 520 92.04 0.5934 0.3581 1285.8

К.П.Д...................................=.338 530 93.51 0.6024 0.3064 1281.5

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ, Н.м....................= 153.05 540 94.00 0.6053 0.2730 1280.0

СРЕДНЯЯ СКОРОСТЬ ПОРШНЯ, м/c........................= 13.79

ЧАСОВОЙ РАСХОД ТОПЛИВА, кг/ч........................= 17.66

ЧАСОВОЙ РАСХОД ВОЗДУХА, кг/ч........................= 370.36

РАСХОД ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ КОМПРЕССОР,КГ/С................= 0.1029

МОЩНОСТЬ НА ПРИВОД КОМПРЕССОРА,КВТ..................=0.97

РАСХОД ГАЗОВ ЧЕРЕЗ ТУРБИНУ,КГ/С.....................=0.1057

ДАВЛЕНИЕ ГАЗОВ ПЕРЕД ТУРБИНОЙ, МПа..................=0.1815

ТЕМПЕРАТУРА ГАЗОВ ПЕРЕД ТУРБИНОЙ, К.................=1002.9

Stop - Program terminated.

105

Приложение 3

Таблица П1

Перемещение, скорость и ускорение поршня проектируемого дизеля

φｺ,

ПКВ

s п1х103,

м

s п2х103,

м

s пх103,

м

v п1,

м/с

v п2,

м/с

v п,

м/с

j п1,

м/с2

j п2,

м/с2

j п,

м/с2

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

250

260

270

280

290

300

310

320

330

340

350

360

0

0,714

2,834

6,297

10,996

16,789

23,5

30,925

38,839

47

55,161

63,075

70,5

77,211

83,004

87,703

91,166

93,286

94

93,286

91,166

87,703

83,004

77,211

70,5

63,075

55,161

47

38,839

30,925

23,5

16,789

10,996

6,297

2,834

0,714

0

0

0,225

0,871

1,862

3,078

4,372

5,587

6,578

7,225

7,45

7,225

6,578

5,587

4,372

3,078

1,862

0,871

0,225

0

0,225

0,871

1,862

3,078

4,372

5,587

6,578

7,225

7,45

7,225

6,578

5,587

4,372

3,078

1,862

0,871

0,225

0

0

0,939

3,706

8,159

14,074

21,161

29,0887

37,503

46,063

54,45

62,386

69,653

76,087

81,583

86,082

89,566

92,037

93,511

94

93,511

92,037

89,566

86,082

81,583

76,087

69,653

62,386

54,45

46,063

37,503

29,087

21,161

14,074

8,159

3,706

0,939

0

0

3,76

7,40

10,82

13,91

16,58

18,75

20,34

21,32

21,64

21,32

20,34

18,75

16,58

13,91

10,82

7,40

3,76

0

-3,76

-7,40

-10,82

-13,91

-16,58

-18,75

-20,34

-21,32

-21,64

-21,32

-20,34

-18,75

-16,58

-13,91

-10,82

-7,40

-3,76

0

0

1,17

2,21

2,97

3,38

3,38

2,97

2,21

1,17

0

-1,17

-2,21

-2,97

-3,38

-3,38

-2,97

-2,21

-1,17

0

1,17

2,21

2,97

3,38

3,38

2,97

2,21

1,17

0

-1,17

-2,21

-2,97

-3,38

-3,38

-2,97

-2,21

-1,17

0

0

4,93

9,61

13,79

17,29

19,96

21,72

22,55

22,49

21,64

20,15

18,13

15,78

13,20

10,53

7,85

5,19

2,59

0

-2,59

-5,19

-7,85

-10,53

-13,20

-15,78

-18,13

-20,15

-21,64

-22,49

-22,55

-21,72

-19,96

-17,29

-13,79

-9,61

-4,93

0

9968

9817

9367

8633

7636

6407

4984

3409

1731

0

-1731

-3409

-4984

-6407

-7636

-8633--

-9367

-9817

-9968

-9817

-9367

-8633

-7636

-6407

-4984

-3409

-1731

0

1731

3409

4984

6407

7636

8633

9367

9817

9968

3160

2969

2421

1580

549

-549

-1580

-2421

-2969

-3160

-2969

-2421

-1580

-549

549

1580

2421

2969

3160

2969

2421

1580

549

-549

-1580

-2421

-2969

-3160

-2969

-2421

-1580

-549

549

1580

2421

2969

3160

13128

12786

11788

10213

8185

5859

3404

989

-1238

-3160

-4700

-5830

-6564

-6956

-7087

-7053

-6946

-6847

-6808

-6847

-6946

-7053

-7087

-6956

-6564

-5830

-4700

-3160

-1238

989

3404

5859

8185

10213

11788

12786

13128

106

Таблица П2

Угловое перемещение, угловая скорость качания и угловое ускорение качания шатуна

φｺ, ПКВ β, рад ωш, с-1 (1) ωш, с-1 (2) εш, с-2 (1) εш, с-2 (2)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

250

260

270

280

290

300

310

320

330

340

350

360

0

0,5507

0,1086

0,1592

0,2052

0,2453

0,2781

0,3025

0,3175

0,3226

0,3175

0,3025

0,2781

0,2453

0,2052

0,1592

0,1086

0,0551

0

-0,0551

-0,1086

-0,1592

-0,2052

-0,2453

-0,2781

-0,3025

-0,3175

-0,3226

-0,3175

-0,3025

-0,2781

-0,2453

-0,2052

-0,1592

-0,1086

-0,0551

0

145,99

143,99

137,99

128,05

114,23

96,73

75,91

52,31

26,68

0

-26,68

-52,31

-75,91

-96,73

-114,23

-128,05

-137,99

-143,99

-145,99

-143,99

-137,99

-128,05

-114,23

-96,73

-75,91

-52,31

-26,68

0

26,68

52,31

75,91

96,73

114,23

128,05

137,99

143,99

145,99

145,99

143,77

137,18

126,43

111,83

93,84

72,99

49,93

25,35

0

-25,35

-49,93

-72,99

-93,84

-111,83

-126,43

-137,18

-143,77

-145,99

-143,77

-137,18

-126,43

-111,83

-93,84

-72,99

-49,93

-25,35

0

25,35

49,93

72,99

93,84

111,83

126,43

137,18

143,77

145,99

0

-11675

-22995

-33616

-43216

-51503

-58225

-63177

-66211

-67232

-66211

-63177

-58225

-51503

-43216

-33616

-22995

-11675

0

11675

22995

33616

43216

51503

58225

63177

66210

67232

66211

63177

58225

51503

43216

33616

22995

11675

0

0

-10549

-21054

-31414

-41426

-50749

-58906

-65328

-69460

-70888

-69460

-65328

-58906

-50749

-41426

-31414

-21054

-10549

0

10549

21054

31414

41426

50749

58906

65328

69460

70888

69460

65328

58906

50749

41426

31414

21054

10549

0

107

Приложение 4

Таблица П1

Удельные силы и крутящий момент, действующие в КШМ одного цилиндра

φº,

ПКВ

P ’

г,

МПа

P ’

j,

МПа

P ’

s,

МПа

N уд,

МПф

S уд,

МПа

T уд,

МПа

K уд,

МПа

M кр,

Нｷм

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

390

420

450

480

510

540

570

600

630

660

690

720

0,082

0,065

0,065

0,065

0,065

0,065

0,065

0,076

0,116

0,228

0,596

2,385

8,741

4,776

1,372

0,625

0,389

0,283

0,173

0,082

0,082

0,082

0,082

0,082

0,082

-4,323

-3,363

-1,120

1,042

2,162

2,321

2,239

2,321

2,162

1,042

-1,119

-3,362

-4,323

-3,363

-1,120

1,042

2,161

2,321

2,239

2,321

2,162

1,043

-1,119

-3,362

-4,323

-4,242

-3,298

-1,055

1,107

2,227

2,386

2,304

2,396

2,278

1,271

-0,523

-0,977

4,417

1,413

0,251

1,666

2,550

2,603

2,412

2,402

2,243

1,124

-1,037

-3,280

-4,242

-4,242

-0,530

-0,302

0,371

0,637

0,384

0,000

-0,385

-0,652

-0,426

0,150

0,157

0,000

0,227

0,072

0,558

0,730

0,419

0,000

-0,386

-0,642

-0,376

-0,261

0,528

0,000

0,000

-3,340

-1,097

1,167

2,316

2,416

2,304

2,427

2,369

1,340

-0,544

-0,990

4,417

1,432

0,261

1,757

2,652

2,637

2,412

2,433

2,333

1,185

0,297

-3,323

-4,242

0,001

-2,108

-1,064

1,107

1,610

0,861

0,000

-0,864

-1,647

-1,271

0,528

0,625

0,000

0,903

0,254

1,666

1,844

0,939

0,000

-0,866

-1,622

-1,124

-0,261

2,098

0,000

-4,242

-2,591

-0,266

-0,371

-1,665

-2,258

-2,304

-2,268

-1,703

-0,426-

0,132

-0,768

4,417

1,111

0,063

-0,558

-1,907

-2,464

-2,412

-2,274

-1,678

-0,377

1,047

-2,577

-4,242

0

-603

-304

316

460

246

0

-247

-471

-363

151

179

0

258

73

476

527

269

0

-248

-464

-321

299

600

0

Примечание. г п

'г

p = P F; п

p ' P F j = j; п

p ' P F s = s; N уд = N F п; S уд = S F п;

K уд = K F п; T уд = T F п.

108

Таблица П2

Крутящий момент каждого цилиндра и суммарный момент дизеля

φｺ,

ПКВ

M 1ц,

Нｷм

M 2ц,

Нｷм

M 3ц,

Нｷм

Σ =

=

=

3

1

кр ц

i

i

M M i,

Нｷм

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

390

420

450

480

510

540

570

600

630

660

690

720

0

-603

-304

316

460

246

0

-247

-471

-363

151

179

0

258

73

476

527

269

0

-248

-464

-321

299

600

0

527

269

0

-248

-464

-321

299

600

0

-603

-304

316

460

246

0

-247

-471

-363

151

179

0

258

73

476

527

-471

-363

151

179

0

258

73

476

527

269

0

-248

-464

-321

299

600

0

-603

-304

316

460

246

0

-247

-471

56

-697

-153

247

-4

183

372

829

56

-697

-153

247

-4

183

372

829

56

-697

-153

247

-4

183

372

829

56

Примечание. Порядок работы цилиндров 1 – 2 – 3.

109

Таблица П3

Проекции удельных сил, действующих на третью коренную шейку

φｺ,

ПКВ

R x

’,

МПа

R y

’,

МПа

φｺ,

ПКВ

R x

’,

МПа

R y

’,

МПа

φｺ,

ПКВ

R x

’,

МПа

R y

’,

МПа

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

-0,056

-0,195

-0,377

-0,499

-0,598

-0,669

-0,663

-0,607

-0,517

-0,558

-0,886

-1,955

-2,433

-1,444

-0,582

-0,183

-0,139

-0,310

-0,555

-0,874

-1,042

-1,112

-1,031

-0,849

-1,110

-1,084

-0,991

-0,875

-0,720

-0,475

-0,290

-0,153

-0,144

-0,360

-0,834

-1,090

-0,904

-0,336

-0,308

-0,489

-0,749

-0,849

-0,831

-0,627

-0,368

-0,859

0,356

0,615

250

260

270

280

290

300

310

320

330

340

350

360

370

380

390

400

410

420

430

440

450

460

470

480

-0,592

-0,176

0,133

0,400

0,645

0,731

0,734

0,638

0,519

0,375

0,167

0,007

-0,152

-0,361

-0,506

-0,626

-0,716

-0,708

-0,619

-0,372

-0,107

0,198

0,606

0,862

0,797

0,869

0,791

0,617

0,277

-0,013

-0,300

-0,629

-0,819

-0,955

-1,057

-1,080

-1,059

-0,959

-0,825

-0,638

-0,313

-0,033

0,250

0,579

0,747

0,818

0,741

0,559

490

500

510

520

530

540

550

560

570

580

590

600

610

620

630

640

650

660

670

680

690

700

710

720

1,045

1,112

1,029

0,843

0,489

0,206

-0,020

-0,087

0,185

0,873

1,739

1,953

1,197

1,197

0,705

0,567

0,583

0,605

0,590

0,500

0,393

0,265

0,083

-0,056

0,296

-0,132

-0,450

-0,719

-0,935

-0,960

-0,863

-0,590

-0,371

-0,311

-0,679

-1,097

-1,702

-1,319

-0,739

-0,432

-0,358

-0,451

-0,600

-0,808

-0,939

-1,034

-1,101

-1,110

110

Таблица П5

Набегающие моменты на коренные шейки дизеля

φｺ,

ПКВ

M к.ш.2 = M 1ц,

Нｷм

M 2ц,

Нｷм

M к.ш.3=

= M к.ш.2+ M 2ц,

Нｷм

M 3ц,

Нｷм

M к.ш.4=

= M к.ш.3+ M 3ц,

Нｷм

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

390

420

450

480

510

540

570

600

630

660

690

720

0

-603

-304

316

460

246

0

-247

-471

-363

151

179

0

258

73

476

527

269

0

-248

-464

-321

299

600

0

527

269

0

-248

-464

-321

299

600

0

-603

-304

316

460

246

0

-247

-471

-363

151

179

0

258

73

476

527

527

-334

-304

68

-4

-75

299

353

-471

-966

-153

495

460

504

73

229

56

-94

151

-69

-464

-63

372

1076

527

-471

-363

151

179

0

258

73

476

527

269

0

-248

-464

-321

299

600

0

-603

-304

316

460

246

0

-247

-471

56

-697

-153

247

-4

183

372

829

56

-697

-153

247

-4

183

372

829

56

-697

-153

247

-4

183

372

829

56

111

Таблица П6

Набегающие моменты на шатунные шейки дизеля

φｺ,

ПКВ

M ш.ш.1 = 0,5 M 1ц,

Нｷм

M 2ц,

Нｷм

M ш.ш.2=

= M к.ш.2+0,5 M 2ц,

Нｷм

M 3ц,

Нｷм

M ш.ш.3=

= M к.ш.2+0,5 M 3ц,

Нｷм

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

390

420

450

480

510

540

570

600

630

660

690

720

0

-301,5

-152

158

230

123

0

-123,5

-235,5

-181,5

75,5

89,5

0

129

36,5

238

263,5

134,5

0

-124

-232

-160,5

149,5

300

0

527

269

0

-248

-464

-321

299

600

0

-603

-304

316

460

246

0

-247

-471

-363

151

179

0

258

73

476

527

263,5

-468,5

-304

192

228

85,5

149,5

53

-471

664,5

-1

337

230

381

73

352,5

291,5

87,5

75,5

-158,5

-464

-192

335,5

838

263,5

-471

-363

151

179

0

258

73

476

527

269

0

-248

-464

-321

299

600

0

-603

-304

316

460

246

0

-247

-471

291,5

-515,5

-228,5

157,5

-4

54

335,5

591

-207,5

-831,5

-153

371

228

343,5

222,5

529

56

-395,5

-1

89

-234

60

372

952,5

291,5

112

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Вырубов, Д.Н. Двигатели внутреннего сгорания: Конструирование

и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей /

Д.Н. Вырубов, С.И. Ефимов, Н.. Иващенко и др.; под ред. А.С. Ор-

лина, М.Г. Круглова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машино-

строение, 1984. – 384 с.

2. 2. Попык К.Г. Динамика __________автомобильных и тракторных двигателей /

К.Г. Попык – М.: Высш. шк., 1970. – 328 с.

3. 3. Железко, Б.Е. Основы теории и динамика автомобильных и трак-

торных двигателей / Б.Е. Железко – Минск: Высш. шк., 1980. – 304

с.

4. Вихерт, М.М. Конструкция и расчет автотракторных двигателей

/М.М. Вихерт, Р.П. Доброгаев,М.И. Ляхов и др.; под ред. Ю.А.

Степанова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1964.

– 552 с.

5. Чистяков, В.К. Динамика поршневых и комбинированных двигате-

лей внутреннего сгорания / В.К. Чистяков – М.: Машиностроение,

1989. – 256 с.

6. Луканин, В.Н. Двигатели внутреннего сгорания. Кн. 2. Динамика и

конструирование / В.Н. Луканин, И.В. Алексеев, М.Г. Шатров и

др.: под ред. В.Н. Луканина. – М.: Высш. шк., 1995. – 240 с.

7. Гоц, А. Н. Построение полярной диаграммы нагрузки на коренные

шейки / А.Н. Гоц.// Тракторы и сельскохозяйственные машины. –

2000. – №6.– С. 16-18.

8. Гоц, А. Н. Динамический расчет двигателя и расчет удельных на-

грузок на шейки коленчатого вала: метод. указания к курсовому и

дипломному проектированию / А.Н. Гоц, А.М. Шарапов. – Влади-

мир: Влад гос. ун-т, 2001. – 20 с.

9. Панов, В. В. Динамика двигателей внутреннего сгорания: метод.

указания к лабораторным работам /В.В. Панов, С.Г. Драгомиров,

А.Н. Гоц, А.М. Шарапов. – Владимир: Влад гос. ун-т, 2003. – 60 с.

10. Гоц, А. Н. Построение полярной диаграммы нагрузки на коренные

шейки коленчатого вала ДВС / А.Н. Гоц.// Совершенствование

мощностных, экономических и экологических показателей ДВС:

Материалы VII научн.-практ. семинара. ВлГУ.– Владимир.- 1999. –

С. 235-239.

11. Gotz, A. N. Modeling of Maximum cycle pressure based on Engine external

speed performance / A.N. Gotz, S.M. Frolov. // Safety and Ecological

Aspects of Vehicles: Papers of International Automotive Conference.

Zakopane, Poland. – 2004.– P. 278-285.

113

12. Gotz, A. N. Modeling of Power and torque curves of diesel on design

state // A.N. Gotz, S.M. Frolov. // Транспорт, екология – устойчиво

развитие: Доклады девета научно-техническа конференция с меж-

дународно участие. Варна: Издателство ТУ. – 2004. – Т. 11.– P. 269-

274.

13. Гаврилов, А.А. Расчет циклов поршневых двигателей // А.А. Гав-

рилов, М.С. Игнатов. В.В. Эфрос: Учеб. пособие /Владим. гос. ун-т.

Владимир, 2003. – 124 с.

114

Учебное издание

Гоц Александр Николаевич

Кинематика и динамика кривошипно-шатунного механизма

поршневых двигателей

Учебное пособие

Редактор А.П. Володина

Корректор Е.В. Афанасьева

Компьютерная верстка А.Н. Гоц

Дизайн обложки И.К. Сухарев

ЛР № 029275. Подписано в печать

Формат 60х84/16. Бумага для множит. техники. Гарнитура Таймс.

Печать на ризографе. Усл. печ. л. 6,87 Уч.-изд. л. 7,56 Тираж 150 экз.

Заказ

Редакционно-издательский комплекс

Владимирского государственного университета.

600000, Владимир, ул. Горького, 87__