Расчет машинного агрегата для получения электрической энергии с помощью генератора (стр. 7 из 9)

Определяем масштаб

, МПа/мм:

, (86)

МПа/мм

Таблица 18 – Давление газа в цилиндре, р_i

Относительное перемещение поршня	Давление газа, МПа
	Расширение	Выхлоп	Всасывание	Сжатие
0,00	23,2	0,8	0,8	23,2
0,05	80	0,8	-0,8	16
0,20	40	0,8	-0,8	8
0,40	23,2	0,8	-0,8	3,2
0,60	15,2	0,8	-0,8	1,2
0,80	11,2	0,8	-0,8	0
1,00	4	4	-0,8	-0,8

Ординаты индикаторной диаграммы измеряются от атмосферной линии. Диаграмма выражает закон изменения избыточного давления в цилиндре от хода поршня. Позволяет определить силы давления на поршень в любой момент времени. Разбиваем отрезок на оси абсцисс 0φ, выражающий 4 такта работы ДВС на 24 равных отрезка, определяем давление в соответствующих точках, МПа:

р_i=pi

, (87)

Полученные значения давления представим в таблице 19.

Таблица 19 – Давление газа в цилиндре, р_i

i	0	1	2	3	4	5	6	7	8
рi, МПа	0,899	1,86	1,046	0,7	0,5	0,38	0,155	0,035	0,031

i	9	10	11	12	13	14	15	16
рi, МПа	0,031	0,031	0,031	0,031	-0,031	-0,031	-0,031	-0,031

i	17	18	19	20	21	22	23	24
рi, МПа	-0,031	-0,031	-0,02	0,038	0,078	0,155	0,38	0,899

Определяем движущую силу, Р_i, Н:

, (88)

Н

Значения Р_i для остальных положений приводим в таблице 20.

Таблица 20 – Значение сил движущих

i	0	1	2	3	4	5	6	7	8
Рi, Н	5134,85	10623,82	5974,5	3998,2	2855,87	2170,46	885,32	200	177,1

i	9	10	11	12	13	14	15	16
Рi, Н	177,1	177,1	177,1	177,1	-177,1	-177,1	-177,1	-177,1

i	17	18	19	20	21	22	23	24
Рi, Н	-177,1	-177,1	114,23	217	445,51	885,32	2170,5	5134,85

Приведенный момент движущих сил, Нм:

Нм

Значения М_{пр дi} для остальных положений приводим в таблице 21.

Таблица 21 – Значения приведенного момента движущих сил

i	0	1	2	3	4	5	6	7	8
МпрiНм	0	278,76	296,62	255,88	174,72	82	0	-7,6	-10,8

i	9	10	11	12	13	14	15	16
МпрiНм	-11,33	-8,8	-4,65	0	-4,65	-8,8	-11,33	-10,8

i	17	18	19	20	21	22	23	24
МпрiНм	-6,7	0	-5,45	-13,3	-28,5	-44	-57	0

По полученным значениям М_пр.д. строим график приведенного движущего момента. По оси абсцисс откладываем в масштабе

, рад/мм, отрезок, соответствующий углу поворота коленчатого вала. Разбиваем отрезок на 24 части и из соответствующих точек откладываем в масштабе Нм/мм значения приведенного момента сил движущих.

На участке, соответствующему такту расширения, момент движущих сил – положительная величина На участках, соответствующих тактам выхлопа, всасывания и сжатия – отрицательная величина. Запас кинетической энергии, полученный за время расширения, расходуется в процессе трех последующих тактов.

Диаграмму приведенного момента сил сопротивления М_пр.п.с. (см. чертеж ЧГУ.С.КП.150404.00.00.04) строим как среднее арифметическое М_{пр. ср.,} Нм:

, (89)

М_пр.ср.=35,67 Нм

Угловая скорость звена приведения в точке «а» принимает минимальное, а в точке «в» максимальное значения. Для уменьшения неравномерности вращения звена приведения устанавливаем маховик.

Определяем момент инерции маховика, кгм²:

, (90)

где

-избыточная площадь, мм²;

=3954 мм²;

-коэффициент неравномерности;

-угловая скорость коленчатого вала, рад/с;

-масштабный коэффициент работ, (Нм)/мм²:

, (91)

Нм/мм²

Приведенный к звену приведения момент инерции всех подвижных звеньев, кгм²:

J_пр=J_К+J_P+J_Г, (92)

где J_К=0,05 кгм² – приведенный к звену приведения момент инерции КПМ, зависит от угла поворота;

J_К – приведенный к звену приведения момент инерции планетарного редуктора, постоянен, в виду малости величины можно пренебречь;

J_Г=0,02 кгм² – приведенный к звену приведения момент инерции ротора генератора.

J_пр=0,05+0,02=0,07 кгм²

кгм²

Определяем маховый момент маховика:

m

D²_М=4J_М, (93)

Принимаем диаметр окружности маховика D_М=0,2 м.

Определяем массу маховика, кг:

m=

,

m=

кг

Определяем ширину обода, м:

в=

, (94)

в=

м

Определяем толщину обода, м:

с=0,4в, (95)

с=0,4

0,036=0,0144 м

Определяем масштаб построения схемы махового колеса, м/мм:

м/мм

6. Силовой анализ кривошипно-ползунного механизма

6.1 Кинетостатический расчет без учета сил трения методом построения планов сил

В задачу силового анализа методом построения планов сил входит определение реакций в шарнирах и опорах, уравновешивающего момента.

Кривошипно-ползунный механизм расчленяют на группу Ассура и начальный механизм.

6.1.1 Силовой анализ группы Ассура

Группа Ассура включает ползун 3 и шатун 2 (см. чертеж ЧГУ.С.КП. 150404.00.00.05). На нее действуют движущая сила Р, сила веса ползуна G₃ и шатуна G₂, сила инерции ползуна Р_ин, сила и моменты сил инерции шатуна Р_и2, М_и2; реакции в шарнирах и опорах R₀₃, R₁₂.

Движущая сила Р=10623,82 Н.

Определяем вес ползуна, Н:

G₃=m₃

g, (96)

G₃=0,8568

9,81=8,4 Н

Вес шатуна, Н:

G₂=1,2852

9,81=12,6 Н

Сила инерции ползуна Р_ИН=3111 Н.

Сила инерции шатуна, Н:

Р_И2=-m₂

a_S2, (97)

где a_S2 – ускорение центра тяжести шатуна, м/с²;

a_S2=4750 м/с².

Р_И2=-1,2852

4750=-6104,7 Н

Момент сил инерции шатуна, Нм:

M_И2=-J_S2

ε₂, (98)

где ε₂ – угловое ускорение шатуна, рад/с²;

ε₂=8795 рад/с²;

J_S2 – момент инерции шатуна относительно оси, проходящей через центр тяжести и перпендикулярно плоскости движения, кгм²: