Проектирование судового двигателя внутреннего сгорания

3.4 Определение махового момента и главных размеров маховика

Из диаграммы касательных усилий видно, что в каждый момент прохождения цикла суммарное значение касательного усилия будет изменяться как по величине, так и по направлению. Следовательно и вызванный этим усилием крутящий момент так же не останется постоянным. Это означает, что коленчатый вал вращается неравномерно.

Нер

авномерности вращения характеризуются степенью неравномерности:

,

Где wmax - максимальная угловая скорость за цикл, 1/с;

wmin - минимальная угловая скорость за цикл, 1/с;

wср - средняя угловая скорость, равная:

Рекомендуемые значения d при номинальном режиме работы двигателей лежат в следующих пределах:

÷ - для ДВС работающих на гребной винт.

Вес и размеры моховика можно определить из выражения мохового момента двигателя:

Где G - вес маховика, кг;

Dм - диаметр окружности, проходящий через центр тяжести моховика;

Jм - момент инерции вращения моховика.

Где J - момент инерции массы всех вращающихся частей шатунно-мотылевого механизма, приведённый к шейке мотыля;

JДВ - момент инерции массы движущихся частей двигателя.

Значение J может быть определено из выражения:

Где Vs - объём, описываемый поршнем за один ход и равный Vs=0.056.

Fд max, Fд min - наибольшее и наименьшее действительное значение алгебраической суммы отрицательных и положительных площадок суммарной диаграммы касательных усилий.

Момент инерции массы движущихся частей двигателя оценивается следующим образом:

Где - масса поступательно движущих частей всех цилиндров, кг;

R - радиус мотыля.

Диаметр Dм определяется из уравнения:

Диаметр должен быть выбран из расчёта, чтобы окружная скорость

на внешней окружности обода чугунного моховика не превышала 25 .30 м/с, а стального - 40 .45 м/с.

Вес маховика, приведённый к средней окружности обода:

Вес обода:

Полный вес моховика:

4. Расчёт прочностных деталей двигателя

4.1 Детали поршневой группы

Расчёт поршня.

Рис. 1 - Конструктивные размеры поршня

1. Диаметр головки поршня:

D1=D-(0,0008 .0,008)×D=0.390-0,008×0.390=0.3869 м.

2. Диаметр юбки поршня:

D2=D-(0,0008 .0,008)×D=0.3869 м.

3. Толщина днища:

d=(0,12 .0,18)×D=0.060 м.

4. Расстояние от первого кольца до кромок днища:

C=(0,15 .0,3)×D=0.080 м.

5. Толщина цилиндрической стенки головки:

S1=(0,03 .0,1)×D=0.020м.

6. Толщина направляющей части юбки:

S2=(0,02 .0,05)×D=0.010м.

7. Длина направляющей части юбки:

Lн=(1.3…1.4)×S=0.611м.

8. Расстояние от нижней кромки юбки до оси поршневого кольца:

Lп=(0.6…0.9)D=0.351м.

9. Полная длина поршня тихоходных ДВС тронкового типа:

L=(1.05…1.3)S=0.500м.

10. Необходимая длина направляющей части поршня:

Где: Nmax=0.1×Pz – при l=1/4

k=400×103 Н/м2 – допускаемое удельное давление на 1м2 площади проекции боковой поверхности поршня

Мн – сила, действующая на поршень в конце сгорания топлива.

11. Расчёт поршня на изгиб:

Где: d=(0.08…0.15)×D=0.039м – толщина днища для стальных охлаждаемых поршней;

[sиз]£150×106 Н/м2 – допускаемое напряжение на изгиб для стальных поршней;

– условие прочности выполняется.

Расчёт поршневого пальца.

1. Диаметр пальца:

d=(0,35 .0,45)×D=0.156м.

2. Длина вкладыша головного подшипника:

l=(0,45 .0,47)×D=0.180м.

3. Внутренний диаметр кольца:

d0=(0,4 .0,5)×d=0.078м.

4. Длина пальца:

lп=(0,82 .0,85)×D=0.325м.

5. Расстояние между серединами опор пальца:

l1=l+(lп-l)/2=0.180+(0.325-0.180)/2=0.2525м.

6. Длина опорной части бабышки:

a=(lп-l)/2=0.0725м.

7. Напряжение изгиба, возникающее в момент действия силы:

8. Напряжение среза:

9. Условие прочности выполняется, т.к. выполняются условия:

sиз£[s]из ; sср£[s]ср :

sиз=31 МПа < [s]из=(150 .180) МПа;

sср=22.28 МПа < [s]ср=50 МПа.

10. Для определения степени овализации пальца, определим по методу Кинасошвили увеличение наружного диаметра в горизонтальной плоскости:

Где: Е=2,1×1011Па – модуль Юнга стали.

Условие <0,07 выполняется.

11. Удельное давление в подшипнике скольжения

,

Где: =(20…25)×106Па – допускаемое давление на вкладыш, изготовленный из бронзы.

Условие прочности выполнено.

12.Удельное давление на гнездо бобышки

Где: =(25…45)×106Па – допускаемое давление на бобышку, изготовленный из чугуна.

.

Условие прочности выполняется.

4.2 Расчёт коленчатого вала

Рис. 2 - Конструктивные размеры коленчатого вала

1. Валы изготовляют из углеродистых сталей 35 и 45, легированных сталей марок 30Х, 45Х, 18ХН, 20ХН3А, 30ХМА, а также из модифицированного чугуна марки СЧ 38-60. Механические характеристики марок сталей, применяемых для изготовления коленчатых валов

 Скачать реферат