Динамический расчет КШМ двигателя ВАЗ 21099

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 02 Ноября 2013 в 14:21, курсовая работа

Краткое описание

В моём курсовом проекте проектируется автомобильный двигатель ВАЗ 21099, на жидком топливе (бензине АИ-92). Поршневой, рядный, с внешним смесеобразованием, инжекторный, четырёхтактный, жидкостного охлаждения.
При построении ВДД необходимо изменить знаки действующих удельных сил на противоположные для получения реальной картины нагружения рабочей поверхности шатунной шейки. Каждой паре значений удельных сил должна соответствовать одна точка, возле которой необходимо нанести соответствующее значение угла ПКВ. После нанесения всех точек в координатной системе их соединяют в порядке возрастания угла ПКВ, в результате чего должна получиться плавная замкнутая кривая.

Содержание

Перечень графических материалов
Лист 1. График функций
Лист 2. Векторная диаграмма давлений на шатунную шейку ВАЗ 21099
Лист 3. Векторная диаграмма давлений на коренную шейку ВАЗ 21099

Лист 4. Поперечный разрез двигателя ВАЗ 21099

Скачать полностью (575.44 Кб) Сколько стоит заказать работу?

Прикрепленные файлы: 1 файл

Моя ПЗ по двигателям.doc

— 2.49 Мб (Скачать документ)

(стр. 158 [1])

4.3 Ускорение поршня

Выражение для ускорения поршня можно записать в следующем виде:

(стр. 159 [1])

Результаты занесены в таблицу 4

Таблица 4

Значения перемещения, скорости и ускорения поршня

,°пкв	S, мм	, рад	V, м/с	W, м/с²
0	0	0,00	0,00	15565,81
15	1,54	0,26	6,82	14700,02
30	5,98	0,52	12,89	12251,52
45	12,84	0,79	17,58	8632,70
60	21,41	1,05	20,51	4425,57
75	30,87	1,31	21,54	252,25
90	40,38	1,57	20,82	-3357,33
105	49,24	1,83	18,68	-6067,32
120	56,91	2,09	15,55	-7782,91
135	63,04	2,36	11,86	-8632,70
150	67,46	2,62	7,93	-8894,19
165	70,12	2,88	3,96	-8884,95
180	71,00	3,14	0,00	-8851,15
195	70,12	3,40	-3,96	-8884,95
210	67,46	3,67	-7,93	-8894,19
225	63,04	3,93	-11,86	-8632,70
240	56,91	4,19	-15,55	-7782,91
255	49,24	4,45	-18,68	-6067,32
270	40,38	4,71	-20,82	-3357,33
285	30,87	4,97	-21,54	252,25
300	21,41	5,24	-20,51	4425,57
315	12,84	5,50	-17,58	8632,70
330	5,98	5,76	-12,89	12251,52
345	1,54	6,02	-6,82	14700,02
360	0,00	6,28	0,00	15565,81
375	1,54	6,54	6,82	14700,02
390	5,98	6,81	12,89	12251,52
405	12,84	7,07	17,58	8632,70
420	21,41	7,33	20,51	4425,57
435	30,87	7,59	21,54	252,25
450	40,38	7,85	20,82	-3357,33
465	49,24	8,12	18,68	-6067,32
480	56,91	8,38	15,55	-7782,91
495	63,04	8,64	11,86	-8632,70
510	67,46	8,90	7,93	-8894,19
525	70,12	9,16	3,96	-8884,95
540	71,00	9,42	0,00	-8851,15
555	70,12	9,69	-3,96	-8884,95
570	67,46	9,95	-7,93	-8894,19
585	63,04	10,21	-11,86	-8632,70
600	56,91	10,47	-15,55	-7782,91
615	49,24	10,73	-18,68	-6067,32
630	40,38	11,00	-20,82	-3357,33
645	30,87	11,26	-21,54	252,25
660	21,41	11,52	-20,51	4425,57
675	12,84	11,78	-17,58	8632,70
690	5,98	12,04	-12,89	12251,52
705	1,54	12,30	-6,82	14700,02

5.Силы и моменты, действующие в КШМ

1) Силы инерции:

Сила инерции поступательно движущихся масс:

(стр. 166 [1])

с шагом 15°.

Суммарная сила, кН, приложенная к центру поршневого пальца может быть рассчитана по выражению:

(стр. 167 [1])

При этом значения берутся непосредственно из развернутой диаграммы удельной результирующей силы, приложенной к центру поршневого пальца.

При вращении приведенной массы m_R возникает центробежная сила вращающихся масс:

Сила приложена в центре шатунной шейки, постоянна по величине и направлению и направлена по радиусу кривошипа.

2) Силы давления газов на поршень:

Силы давления газов в цилиндре двигателя в зависимости от хода поршня определяются по индикаторной диаграмме, построенной по данным теплового расчета.

Сила давления газов на поршень действует по оси цилиндра:

где – давление газов в цилиндре двигателя, определяемое для соответствующего положения поршня по индикаторной диаграмме;

– давление в картере;

Сила нормального давления поршня на зеркало цилиндра:

(стр. 168 [1])

Сила, действующая вдоль оси шатуна:

(стр. 168 [1])

где

– угол наклона шатуна относительно оси цилиндра.

Рис.3. Cхема действия сил в КШМ одноцилиндрового двигателя

Перенеся силу по линии её действия в центр шатунной шейки, можно разложить эту силу на две составляющие:

Сила, действующая вдоль кривошипа (радиальная составляющая):

(стр. 169 [1])

Сила, создающая крутящий момент (тангенсальная составляющая):

(стр. 169 [1])

Сила Т в плече R создает крутящий момент относительно оси КВ:

(стр. 171 [1])

Опрокидывающий момент:

Сила нормального давления поршня на зеркало цилиндра создает относительно оси КВ опрокидывающий момент, который вызывает в опорах двигателя реакции.

Т. к. , то

5.1 Построение кривой удельных сил инерции ПДМ методом Толе

Удельные силы инерции приведённой массы m_S , выраженные в МПа

Найденные значения удельных сил инерции откладываются в масштабе чертежа от линии атмосферного давления после чего полученные точки А и В соединяются прямой линией. Затем из точки пересечения отрезка АВ с линией атмосферного давления перпендикулярно этой линии откладывается отрезок, Pc (величина этого отрезка найдена Толле эмпирическим путем), и полученная точка С соединяется прямыми линиями с точками А и В. Полученные отрезки АС и ВС делятся на одинаковое количество равных частей (не менее четырех) и точки деления отрезков обозначаются цифрами, как показано. После этого точки, обозначенные одинаковыми цифрами, также соединяются прямыми линиями. В заключение из точки А в точку В проводится кривая удельных сил инерции P_i ПДМ. Кривая проводится так, чтобы линии с одноимёнными цифрами были к ней касательными.

5.2. Определение значений результирующей удельной силы, приложенной к центру поршневого пальца

Определение значений p_Σ в функции угла ПКВ выполняется в следующей последовательности. На том же листе миллиметровой бумаги, где изображаются совмещённые свёрнутые диаграммы, справа от них в таком же масштабе по оси ординат и в масштабе 1° ПКВ/мм по оси абсцисс строится координатная система р - φ. Затем с помощью циркуля или измерителя в эту координатную систему с шагом 15° ПКВ последовательно переносятся значения результирующего давления газов с действительной (скругленной) индикаторной диаграммы и с кривой удельных сил инерции ПДМ.

Значения результирующего давления газов и удельных сил инерции ПДМ при повороте KB на угол φ определяются с помощью диаграммы Брикса.

Для определения, ординаты результирующего давления газов или удельной силы инерции ПДМ одна ножка циркуля или измерителя ставится на линию атмосферного давления р_о в точке ее пересечения с соответствующей углу φ вертикалью, а другая - в точку пересечения этой же вертикали с интересующей кривой давления. Затем при этом же угле раскрытия ножек циркуля полученная для данного угла φ ордината переносится с помощью

циркуля на совмещённую развёрнутую диаграмму.После перенесения всех ординат полученные точки соединяются плавными линиями, в результате чего получаются кривые р_г и р_j. При графическом сложении ординат кривых р_г и р_j соответствующих одному и тому же углу ПКВ, получается искомая кривая p_Σ.

Сложение ординат кривых р_г и р_j выполняется с учетом их знака.

5.3 Построение с помощью диаграммы Брикса свёрнутой теоретической индикаторной диаграммы и её скругление

Условная высота камеры сгорания при положении плоского поршня в ВМТ

Поправка Брикса на конечную длину шатуна, мм

Значения давления газов на линии расширения теоретической индикаторной диаграммы в диапазоне φ=0…180˚ ПКВ, МПа

где δ_X – текущее значение степени последующего расширения для участка, на котором S_Х≥S_Z, вычисляемое по формуле

Значения давления газов на линии сжатия теоретической индикаторной диаграммы в диапазоне φ=540…720˚ ПКВ, МПа

где ε_X – текущее значение степени сжатия, вычисляемое по формуле

Полученные данные вносим в таблицу 5.

Таблица 5

Значения давления газов в цилиндре

φ	Линия расширения	φ	Линия сжатия
φ	p(φ)	φ	p(φ)
0	3,40	540	0,05
15	5,80	555	0,05
30	3,90	570	0,05
45	1,95	585	0,05
60	1,25	600	0,06
75	0,85	615	0,08
90	0,60	630	0,10
105	0,68	645	0,15
120	0,50	660	0,25
135	0,40	675	0,40
150	0,35	690	0,80
165	0,30	705	1,75
180	0,20	720	3,40

Главная таблица сил и моментов, действующих в КШМ

_{Таблица 6}

ϕ	Р_Σ, МПа	sin(ϕ+β)/cosβ	cos(ϕ+β)/cosβ	tgβ	N, кН	t1,кПа	z1,кПа	T1,кН	Z1,кН
ϕ	Р_Σ, МПа	sin(ϕ+β)/cosβ	cos(ϕ+β)/cosβ	tgβ	N, кН	t1,кПа	z1,кПа	T1,кН	Z1,кН
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
0	1	0	1	0	0	0	1000	0	5,30
15	3,5	0,328	0,947	0,072	1,336	1148	3314,5	6,08	17,57
30	1,9	0,624	0,795	0,143	1,440	1185,6	1510,5	6,28	8,01
45	0,7	0,856	0,559	0,21	0,779	599,2	391,3	3,18	2,07
60	0,6	1	0,268	0,268	0,852	600	160,8	3,18	0,85
75	0,8	1,046	-0,038	0,307	1,302	836,8	-30,4	4,44	-0,16
90	1	1	-0,322	0,322	1,707	1000	-322	5,30	-1,71
105	1,3	0,886	-0,556	0,307	2,115	1151,8	-722,8	6,10	-3,83
120	1,5	0,732	-0,732	0,268	2,131	1098	-1098	5,82	-5,82
135	1,6	0,559	-0,856	0,21	1,781	894,4	-1369,6	4,74	-7,26
150	1,7	0,376	-0,937	0,143	1,288	639,2	-1592,9	3,39	-8,44
165	1,65	0,189	-0,985	0,072	0,630	311,85	-1625,25	1,65	-8,61
180	1,6	0	-1	0	0	0	-1600	0	-8,48
195	1,5	-0,189	-0,985	-0,072	-0,572	-283,5	-1477,5	-1,50	-7,83
210	1,4	-0,376	-0,937	-0,143	-1,061	-526,4	-1311,8	-2,79	-6,95
225	1,3	-0,559	-0,856	-0,21	-1,447	-726,7	-1112,8	-3,85	-5,90
240	1,05	-0,732	-0,732	-0,268	-1,491	-768,6	-768,6	-4,07	-4,07
255	0,7	-0,886	-0,556	-0,307	-1,139	-620,2	-389,2	-3,29	-2,06
270	0,3	-1	-0,322	-0,322	-0,512	-300	-96,6	-1,59	-0,51
285	-0,3	-1,046	-0,038	-0,307	0,488	313,8	11,4	1,66	0,06
300	-0,7	-1	0,268	-0,268	0,994	700	-187,6	3,71	-0,99
315	-1,1	-0,856	0,559	-0,21	1,224	941,6	-614,9	4,99	-3,26
330	-1,5	-0,624	0,795	-0,143	1,137	936	-1192,5	4,96	-6,32
345	-1,85	-0,328	0,947	-0,072	0,706	606,8	-1751,95	3,22	-9,29
360	-2,1	0	1	0	0	0	-2100	0	-11,13
375	-2,4	0,328	0,947	0,072	-0,916	-787,2	-2272,8	-4,17	-12,05
390	-2,3	0,624	0,795	0,143	-1,743	-1435,2	-1828,5	-7,61	-9,69
405	-2	0,856	0,559	0,21	-2,226	-1712	-1118	-9,07	-5,93
420	-1,5	1	0,268	0,268	-2,131	-1500	-402	-7,95	-2,13
435	-1	1,046	-0,038	0,307	-1,627	-1046	38	-5,54	0,20
450	-0,3	1	-0,322	0,322	-0,512	-300	96,6	-1,59	0,51
465	0,4	0,886	-0,556	0,307	0,651	354,4	-222,4	1,88	-1,18
480	0,7	0,732	-0,732	0,268	0,994	512,4	-512,4	2,72	-2,72
495	1	0,559	-0,856	0,21	1,113	559	-856	2,96	-4,54
510	1,2	0,376	-0,937	0,143	0,909	451,2	-1124,4	2,39	-5,96
525	1,3	0,189	-0,985	0,072	0,496	245,7	-1280,5	1,30	-6,79
540	1,4	0	-1	0	0	0	-1400	0	-7,42
555	1,3	-0,189	-0,985	-0,072	-0,496	-245,7	-1280,5	-1,30	-6,79
570	1,2	-0,376	-0,937	-0,143	-0,909	-451,2	-1124,4	-2,39	-5,96
585	0,95	-0,559	-0,856	-0,21	-1,057	-531,05	-813,2	-2,81	-4,31
600	0,65	-0,732	-0,732	-0,268	-0,923	-475,8	-475,8	-2,52	-2,52
615	0,2	-0,886	-0,556	-0,307	-0,325	-177,2	-111,2	-0,94	-0,59
630	-0,3	-1	-0,322	-0,322	0,512	300	96,6	1,59	0,51
645	-0,7	-1,046	-0,038	-0,307	1,139	732,2	26,6	3,88	0,14
660	-1,2	-1	0,268	-0,268	1,704	1200	-321,6	6,36	-1,70
675	-1,3	-0,856	0,559	-0,21	1,447	1112,8	-726,7	5,90	-3,85
690	-1,2	-0,624	0,795	-0,143	0,909	748,8	-954	3,97	-5,06
705	-0,4	-0,328	0,947	-0,072	0,153	131,2	-378,8	0,70	-2,01

_{Продолжение таблицы 6}

ϕ	Отсек №1				Отсек №2
ϕ	0,5Мш.с.1	Mш.с.1	Мш.н.1	Мк.1	0,5Мш.с.2	Mш.с.2	Мш.н.2	Мк.2
11	12	13	14	15	16	17	18	19
0	0	0	0	0	0	0	0	0
15	0,108	0,216	0,108	0,216	-0,027	-0,053	0,189	0,163
30	0,112	0,223	0,112	0,223	-0,050	-0,099	0,174	0,124
45	0,056	0,113	0,056	0,113	-0,068	-0,137	0,044	-0,024
60	0,056	0,113	0,056	0,113	-0,072	-0,145	0,041	-0,032
75	0,079	0,157	0,079	0,157	-0,058	-0,117	0,099	0,041
90	0,094	0,188	0,094	0,188	-0,028	-0,056	0,160	0,132
105	0,108	0,217	0,108	0,217	0,030	0,059	0,246	0,276
120	0,103	0,207	0,103	0,207	0,066	0,132	0,272	0,338
135	0,084	0,168	0,084	0,168	0,089	0,177	0,257	0,345
150	0,060	0,120	0,060	0,120	0,088	0,176	0,208	0,296
165	0,029	0,059	0,029	0,059	0,057	0,114	0,116	0,173
180	0	0	0	0	0	0	0	0
195	-0,027	-0,053	-0,027	-0,053	-0,074	-0,148	-0,127	-0,201
210	-0,050	-0,099	-0,050	-0,099	-0,135	-0,270	-0,234	-0,369
225	-0,068	-0,137	-0,068	-0,137	-0,161	-0,322	-0,298	-0,459
240	-0,072	-0,145	-0,072	-0,145	-0,141	-0,282	-0,286	-0,427
255	-0,058	-0,117	-0,058	-0,117	-0,098	-0,197	-0,215	-0,313
270	-0,028	-0,056	-0,028	-0,056	-0,028	-0,056	-0,085	-0,113
285	0,030	0,059	0,030	0,059	0,033	0,067	0,092	0,126
300	0,066	0,132	0,066	0,132	0,048	0,096	0,180	0,228
315	0,089	0,177	0,089	0,177	0,053	0,105	0,230	0,282
330	0,088	0,176	0,088	0,176	0,042	0,085	0,219	0,261
345	0,057	0,114	0,057	0,114	0,023	0,046	0,137	0,160
360	0	0	0	0	0	0	0	0
375	-0,074	-0,148	-0,074	-0,148	-0,023	-0,046	-0,171	-0,194
390	-0,135	-0,270	-0,135	-0,270	-0,042	-0,085	-0,312	-0,355
405	-0,161	-0,322	-0,161	-0,322	-0,050	-0,100	-0,372	-0,422
420	-0,141	-0,282	-0,141	-0,282	-0,045	-0,090	-0,327	-0,372
435	-0,098	-0,197	-0,098	-0,197	-0,017	-0,033	-0,213	-0,230
450	-0,028	-0,056	-0,028	-0,056	0,028	0,056	-0,028	0,000
465	0,033	0,067	0,033	0,067	0,069	0,138	0,136	0,204
480	0,048	0,096	0,048	0,096	0,113	0,226	0,209	0,322
495	0,053	0,105	0,053	0,105	0,105	0,209	0,210	0,315
510	0,042	0,085	0,042	0,085	0,070	0,141	0,155	0,226
525	0,023	0,046	0,023	0,046	0,012	0,025	0,059	0,071
540	0	0	0	0	0	0	0	0
555	-0,023	-0,046	-0,023	-0,046	0,108	0,216	0,062	0,170
570	-0,042	-0,085	-0,042	-0,085	0,112	0,223	0,027	0,138
585	-0,050	-0,100	-0,050	-0,100	0,056	0,113	-0,044	0,013
600	-0,045	-0,090	-0,045	-0,090	0,056	0,113	-0,033	0,023
615	-0,017	-0,033	-0,017	-0,033	0,079	0,157	0,045	0,124
630	0,028	0,056	0,028	0,056	0,094	0,188	0,151	0,245
645	0,069	0,138	0,069	0,138	0,108	0,217	0,246	0,354
660	0,113	0,226	0,113	0,226	0,103	0,207	0,329	0,432
675	0,105	0,209	0,105	0,209	0,084	0,168	0,294	0,378
690	0,070	0,141	0,070	0,141	0,060	0,120	0,201	0,261
705	0,012	0,025	0,012	0,025	0,029	0,059	0,054	0,083

Информация о работе Динамический расчет КШМ двигателя ВАЗ 21099