Расчет карбюраторного V-образного четырехцилиндрового двигателя на шасси автомобиля ЗАЗ-968М

 

   По  развернутой диаграмме R_ш.ш определяем:

       R_{ш.ш ср}=F*М_р/ОВ=17500*0,1/240=8,125 кН,

где ОВ-длина диаграммы, F-площадь под кривой R_ш.ш , мм.

      R_{ш.ш max}=11,0,6 кН      R_{ш.ш min}=0,45 кН.;

   По  полярной диаграмме строим диаграмму  износа шатунной шейки (рис. 4,12). Сумму сил R_ш.ш ,действующих по каждому лучу диаграммы износа, определяем с помощью табл.4.5.. По данным табл.4.5. в масштабе М_р=25 кН в мм по каждому лучу откладываем величины суммарных сил S R_ш.ш  от окружности к центру.

   По  диаграмме износа определяем  положение оси масляного отверстия  (j_м=67°). 

Таблица 4.5.

 
 
 

4.2.7.Силы, действующие на  колено вала 

   Суммарная  сила, действующая на колено вала  по радиусу кривошипа:     

     К_Рк=Р_к+К_Rк=Р_к-7,019 кН.

   Результирующую  силу, действующую на колено вала  R_к=R_шш+К_Рк, определяем по диаграмме R_ш.ш (рис.4.10.). Векторы из полюса О_к до соответствующих точек на полярной диаграмме в масштабе М_р=0,15 кН в мм выражают силы R_к , значение которых для различных j заносим в табл.4.4. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                    5. Анализ компьютерного  расчета на ЭВМ 

   При выполнении  курсового проекта мы использовали  программу расчета на ЭВМ. При  ручном расчете получили несколько  отличающиеся данные параметров  двигателя. Сравнение данных представлены  в таблице 5.1. Данные компьютерного  расчета представлены в таблицах 5.2., 5.3., 5.4., 5.5., 5.6., 5.7., 5.8., 5.9.

Таблица 5.1.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. Уравновешивание  двигателя 

   Силы  и моменты, действующие в КШМ  непрерывно изменяются и если их не уравновешивать, то возникают сотрясения и вибрация двигателя. Уравновешивание сил инерции 1-го и 2-го порядка достигается подбором определенного числа цилиндров, их расположением и выбором соответствующей схемы коленчатого вала. В двигателе силы инерции  (P_{j I}) первого порядка и центробежные силы (Р_С) взаимно уравновешаны:     

    å P_{j I}=0,  åР_С=0.

   Силы  инерции второго порядка приводятся  к равнодействующей в вертикальной  плоскости:

     å P_{j II}=2Ö2m_i*R*w² *l*cos2j=2Ö2*0,709*0,035*471²*0,285*cos2j=4437,58*cos2j

   Значения  å P_{j II} приведены в таблице 6.1.

   Порядок работы  цилиндров:  1-3-4-2.  

Таблица 6.1.    

 

    V-образный 4-х цилиндровый двигатель имеет неуравновешанный момент от сил инер-ции 1-го порядка, для уравновешивания которого предусмотрен балансирный механизм и уравновешивающие массы.  Равнодействующий момент от сил 1-го порядка действует в горизонтальной плоскости В-В (рис.6.1.), проходящей через ось коленчатого вала.

     М_{i 1}=Ö2*m_i*R*w² *cosj*a=0,0031*cosj

     Задаваясь из конструктивных соображений величинами r и l определяем m_ур:

     m_ур= М_{i 1}/(rl)=0,33  кг.

     Момент  от  сил инерции 2-го порядка  действуют в горизонтальной плоскости и в следствии его незначительности не учитывается.

     М_{i 2}=Ö2*m_i*R*w² *cosj*b

     Момент от центробежных сил действует во вращающейся плоскости, отстоящей от плоскости 1-го кривошипа на 45⁰.

     М_с=Ö2*m_R*R*w² * a.

     Момент М_с легко уравновесить при помощи противовесов с массой каждого противовеса m_z , расположенных на продолжении щек коленчатого вала.

      m_z= Ö2*m_R*R*w² * a/(rс)=1,59  кг.

     а- расстояние между центрами шатунных шеек,

     b- расстояние между центрами тяжести противовесов,

     r- расстояние  центра тяжести противовеса до оси коленчатого вала. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ  ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ  [1, с.197-222, 245-261] 

7.1. Расчет поршня 

     На основании данных теплового  расчета, скоростной характеристики и динамического расчета получили:

    диаметр  цилиндра D=80 мм;

    ход  поршня: S=70 мм;

    действительное  максимальное давление сгорания: p_Zд=4,647 МПа;

    площадь  поршня: F_п=50,24 см²;

    наибольшая  нормальная сила: N_max=0,0015 МН при j=450⁰

    масса  поршневой группы: m_п=0,5024 кг;

    частота  вращения: n_max =4500 об/мин;

 отношение  радиуса кривошипа к длине  шатуна: l=0,285.

   В  соответствии с существующими  аналогичными двигателями и с  учетом соотношений, приведенных  в табл.50 [1,с.206], принимаем:

    толщина  днища поршня: d=6 мм;

    высота  поршня: H=84 мм;

    высота  юбки поршня: h_ю=52 мм;

    высота  верхней части поршня h₁=32 мм;

    внутренний  диаметр поршня: d_i=60,4 мм;

    диаметр  бобышки: d_б=32 мм;

    расстояние  между торцами бобышек: b=32 мм;

    расстояние  до первой поршневой канавки:  e=8 мм;  

    радиальная  толщина кольца: t_К= t_М=3 мм;

    радиальный  зазор кольца в канавке поршня: Dt=0,8 мм;

    толщина  стенки головки поршня: s=6 мм;

    толщина  стенки юбки поршня: d_ю=3 мм;

    величина  верхней кольцевой перемычки:  h_п=4 мм;

    число  и диаметр масляных каналов  в поршне: n_m’=10 и d_m=1 мм.

   Схема  поршня представлена на рис.7.1.

   Материал  поршня - алюминиевый сплав, a_п=22*10^-6  1/К; материал гильзы цилиндра - чугун, a_ц=11*10^-6 1/К.