Курсовая работа "Анализ факторов, действующих на кривошипно-шатунный механизм"

Название:
Анализ факторов, действующих на кривошипно-шатунный механизм
Тип работы:
курсовая работа
Размер:
3,6 M
21
Скачать
Расчет двигателя в системе имитационного моделирования "Альбея". Изучение характера изменений действующих на кривошипно-шатунный механизм сил в процессе работы двигателя, а также определение максимальных усилий на детали для прочностного расчета.

Краткое сожержание материала:

1. Расчет двигателя в системе имитационного моделирования «Альбея» и получение усилий, действующих на детали кривошипно-шатунного механизма

1.1 Цель работы

Целью работы является изучение характера изменений действующих на кривошипно-шатунный механизм сил в процессе работы двигателя и определение максимальных усилий на детали для прочностного расчета.

1.2 Порядок выполнения работы

Тип двигателя

Частота вращения, 1/мин

Диаметр поршня, мм

Ход поршня, мм

Тактность

Количество цилиндров

Степень сжатия

рядный

4800

110

90

4

2

7

Собрана расчетная схема проектируемого двигателя на экране сборки Системы имитационного моделирования (СИМ) «Альбея» для отладки проекта были использованы первоначально только газодинамические модули.

Затем были добавлены в проект модули, рассчитывающие кинематику и динамику кривошипно-шатунного механизма (КШМ), а также механические потери. Получен экран сборки в соответствии с рисунком 1.1.

Сформировано поле диаграммы «Графики параметров по углу ПКВ» с осью абсцисс - угол поворота коленчатого вала (ПКВ) в градусах.

Рисунок 1.1 - Экран сборки двигателя

Заданы ординаты диаграммы:

- наименование переменных: давление в цилиндре, во впускной трубе, в выпускной трубе (Рц, Рвп, Рв соответственно), площади впускного и выпускного клапанов (Sвп, Sв соответственно), температура в цилиндре (Тц) с их форматами вывода, (размерность всех данных приводится в системе СИ);

- диапазоны значений переменных по оси ординат, выводимых на диаграмму: давления в цилиндре, во впускной трубе, в выпускной трубе от 0 до 200 кПа, площади впускного и выпускного клапанов от 0 до 100 см2, температура в цилиндре от 0 до 2500 К.

Сформирован перечень переменных в окне «Наблюдения_1» с форматами их вывода, содержащий исходный и полученные интегральные параметры. Получен общий вид экрана «1» согласно рисунку 1.2 (см. ось абсцисс, наименования переменных, их формат и масштаб диаграмм; наименования переменных с их форматом в окне наблюдения).

Рисунок 1.2 - Экран «1» СИМ «Альбея»

Cформировано поле диаграммы «Индикаторная диаграмма» с осью абсцисс - угол ПКВ в градусах.

Заданы ординаты диаграммы:

- наименование переменных: давление в цилиндре РЦ, силы на ось поршневого пальца, на стенку цилиндра, вдоль шатуна, по радиусу кривошипа и тангенциальная сила, крутящий момент (NПП, NСЦ, NВШ, NРК, NТ, МКР соответственно);

- диапазон значений переменных по оси ординат, выводимых на диаграмму: давления в цилиндре от 0 до плюс 10 MПа, силы на ось поршневого пальца от минус 15 до плюс 35 кН, сила вдоль шатуна от минус 20 до плюс 80 кН, сила на стенку цилиндра от минус 1 до плюс 9 кН, сила по радиусу кривошипа от минус 10 до плюс 90 кН, тангенциальная сила от минус 20 до плюс 180 Нм.

Сформировано перечень переменных в окне «Наблюдения_2» с форматами их вывода содержащий исходный и полученные интегральные параметры. Получен общий вид экрана «3» результатов расчета согласно рисунку 1.3 (см. ось абсцисс наименовании переменных, их формат и масштаб диаграмм; наименования переменных с их форматом в окне наблюдения).

Рис. 1.3 - Экран «3». СИМ «Альбея»

Сформированы файлы, в которые будут выводиться интегральные параметры с форматами их вывода в зависимости от номера цикла и в которых будут выводиться значения сил, действующие на детали и крутящий момент в зависимости от угла ПКВ.

1.3 Результаты расчета

Результирующее моделирование рабочего процесса на заданной частоте вращения коленчатого вала проведено до тех пор, пока коэффициент наполнения двигателя не будет изменяться в течение восьми циклов.

Получены значения сил, действующие на детали и крутящий момент в зависимости от угла ПКВ.

По полученным окнам наблюдений и таблицам определены индикаторные и эффективные показатели, максимальные усилия, действующие на детали КШМ, проектируемого двигателя, которые внесены в сводную таблицу 1.2.

Таблица 1.2

Параметр

Расчет, проведенный по методике [1]

Расчет в СИМ «Альбея»

Расхождения , %

Эффективная мощность, кВт

64,7

64,1

-0,91

Среднее эффективное давление, МПа

0,94

0,94

0

Эффективный КПД двигателя

0,307

0,316

2,90

Удельный эффективный расход топлива, г/(кВтч)

266

259

2,60

Индикаторная мощность, кВт

68,0

71,0

4,42

Среднее индикаторное давление, МПа

1,04

1,09

4,82

Индикаторный КПД двигателя

0,340

0,257

5,01

Удельный индикаторный расход топлива, г/(кВтч)

241

235

2,48

Коэффициент механических потерь

0,886

0,897

1,20

Коэффициент наполнения

0,871

0,895

2,75

Коэффициент остаточных газов

0,063

0,038

-39,7

Максимальное давление цикла, МПа

7,53

4,74

-37,1

Максимальная сила, действующая на поршневой палец, кН

43,0

32,2

-25,1

Максимальная боковая сила, действующая со стороны поршня на цилиндр, кН

3,14

5,08

61,7

Максимальная сила, действующая вдоль шатуна, кН

32,1

32,3

0,600

Максимальная сила, действующая вдоль кривошипа, кН

23,4

28,0

19,6

Максимальная сила, действующая по касательной к кривошипу, кН

28,2

20,6

-26,9

Максимальный крутящий момент, кНм

0,900

0,849

-5,67

В ходе расчета двигателя в системе имитационного моделирования «Альбея» удалось получить мощность, практически равной мощности при расчете по методике [1].

Однако ряд параметров существенно отличается: коэффициент остаточных газов уменьшился на 30,1 процента. Это произошло из-за регулировки длин впускных и выпускных труб и их площадей. В результате чего увеличили количество свежего заряда, поступающего в цилиндр двигателя в процессе впуска. В то время как коэффициент наполнения увеличил...