јвиационный поршневой двигатель ј»-14

 

ћIЌI—“≈–—“¬ќ ќ—¬I“» ≤ Ќј” », ћќЋќƒ≤ “ј —ѕќ–“” ” –јѓЌ»

Ќац≥ональний аерокосм≥чний ун≥верситет ≥м. ћ.™. ∆уковського

«’арк≥вський ав≥ац≥йний ≥нститут»

 афедра 203










јв≥ац≥йний ѕќ–ЎЌ№ќ¬»… двигун аи-14

ѕо€снювальна записка до курсового проекту

з дисципл≥ни «јв≥ац≥йн≥ поршньов≥ двигуни»

’ј≤.203.252ћ.11ќ.100117.

«јƒјЌ»≈ Ќј  ”–—ќ¬ќ… ѕ–ќ≈ “


ѕроизвести расчет авиационного звездообразного поршневого двигател€ с воздушным охлаждением (прототип ј» - 14–).

»сходные данные:

1) эффективна€ мощность на расчетной высоте;

) частота вращени€ коленчатого вала

) число цилиндров ;

) степень сжати€ ;

) давление наддува

) расчетна€ высота

ќбъем работы:

¬ыполнить следующие расчеты:

-“епловой расчет

Ќеобходимо рассчитать рабочий цикл двигател€, то есть определить параметры, характеризующие отдельные его процессы (наполнение, сжатие, сгорание, расширение, выпуск), и цикл в целом. ѕо данным расчета определить основные размеры двигател€ и предполагаемую экономичность.

-ƒинамический расчет

ѕо данным теплового расчета произвести построение индикаторной диаграммы и определить силы, действующие на все звень€ кривошипно-шатунного механизма ( Ўћ).

-—иловой расчет

1. –асчет поршн€ .

. –асчет поршневого пальца.

.–асчет поршневых колец.

4. –асчет прицепного шатуна.

5. –асчет на прочность коленвала.

–≈‘≈–ј“


 урсовой проект: по€снительна€ записка 36с., 11 рисунков, 4 таблицы, 6 источников, 1 приложение.

–азработан поршневой звездообразный двигатель внутреннего сгорани€, произведен тепловой и динамический расчеты, а так же прочностные расчеты основных деталей ƒ¬—.

ѕостроены диаграммы сил инерции, скругленна€ индикаторна€ диаграмма, диаграмма фаз газораспределени€ и показан пор€док работы цилиндров.

ќпределены напр€жени€ и деформации поршн€ с помощью конечно-элементного расчета в программе SolidWorks.

ѕроизведен расчет прицепного шатуна на устойчивость и определены его деформации и опасные участки.

–ассчитан поршневой палец и определены его деформации, напр€жени€, опасные участки и коэффициент запаса прочности.

ƒ¬»√ј“≈Ћ№ ¬Ќ”“–≈ЌЌ≈√ќ —√ќ–јЌ»я, ѕќ–Ў≈Ќ№, ѕјЋ≈÷, ѕ–»÷≈ѕЌќ… Ўј“”Ќ,  ”Ћј„ ќ¬јя Ўј…Ѕј, √ј«ќ–ј—ѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈, ÷»Ћ»Ќƒ–, √Ћј¬Ќџ… Ўј“”Ќ, √ќЋќ¬ ј ÷»Ћ»Ќƒ–ј, “≈ѕЋќ¬ќ… «ј«ќ–,  ќ–≈ЌЌјя Ў≈… ј,  ќЋ≈Ќ„ј—“џ… ¬јЋ, ўќ ј.

—ќƒ≈–∆јЌ»≈


1. “епловой расчет

.1 »сходные данные

.2 ¬ыбор дополнительных исходных данных

.3 –асчет процесса наполнени€

.4 –асчет процесса сжати€

.5 –асчет процесса сгорани€

.6 ќпределение индикаторных параметров двигател€

.7 ќпределение эффективных параметров двигател€

.8 ќпределение геометрических параметров двигател€

. ƒинамический расчет

.1 ƒопущени€

.2 ѕостроение верхней петли индикаторной диаграммы и расчет давлени€ газов в цилиндре

.3 ќпределение основных размеров  Ўћ

.4 ќпределение массы основных деталей

.5 –азнос масс  Ўћ с прицепными шатунами

.6 —илы инерции

.7 —уммарна€ сила, действующа€ на поршень

.8 —илы, действующие в центральном  Ўћ

.9 —уммарные радиальные и окружные силы, действующие на шатунную шейку

. ”равновешивание двигател€

. ѕрочностные расчеты

.1 –асчет поршн€

.2 –асчет пальца

.3 –асчет шатуна

¬ывод

—писок использованной литературы

1 “≈ѕЋќ¬ќ… –ј—„≈“


ѕод тепловым расчетом поршневого двигател€ внутреннего сгорани€ подразумеваетс€ определение параметров, характеризующих рабочие процессы двигател€, а так же величин, определ€ющих энергетические и экономические параметры его работы.

ѕо данным расчета и по заданным мощности и частоте вращени€ коленчатого вала можно определить основные размеры проектируемого двигател€.  роме того, по данным теплового расчета с достаточной дл€ практики точностью можно построить индикаторную диаграмму, необходимую дл€ определени€ газовых сил, действующих на поршень двигател€, на стенки и головку цилиндра, на элементы кривошипно-шатунного механизма.


1.1 »сходные данные


- эффективна€ мощность на расчетной высоте -

частота вращени€ коленчатого вала - ();

число цилиндров -

степень сжати€ -

давление наддува -

расчетна€ высота -

ѕрототип двигател€ - ј»-14.


1.2 ¬ыбор дополнительных исходных данных


 оэффициент избытка воздуха. ѕринимаем

“опливо. —орт примен€емого топлива зависит от степени сжати€ и давлени€ наддува. ¬ нашем случае наиболее подход€щим €вл€етс€ бензин EURO - 5 .

Ќизша€ теплотворную способность топлива

ѕараметры воздуха на расчетной высоте.


1.3 –асчет процесса наполнени€


÷ель расчета процесса наполнени€ - определение давлени€ –ј и температуры “ј свежего зар€да в конце хода выпуска.

¬ течении процесса наполнени€ свежа€ смесь поступает в цилиндр двигател€. „ем больше в цилиндр поступит свежей смеси, тем большую мощность может развить двигатель. ”величение зар€да свежей смеси в цилиндре достигаетс€ при помощи нагнетател€. јвиационный двигатель имеет дл€ этой цели центробежный нагнетатель с механическим приводом.

—огласно заданию давление наддува . Ќаходим температуру воздуха после нагнетани€


,


где - повышение температуры воздуха в нагнетателе.

јдиабатическа€ работа сжати€ 1кг воздуха равна:


.

јдиабатический  ѕƒ центробежного нагнетател€ примем равным . “огда


.


ќпредел€ем коэффициент наполнени€ двигател€ с наддувом на расчетной высоте


,


где - приведенный коэффициент наполнени€. ѕримем , тогда

Ќаходим давление в конце хода впуска.


,


где - давление остаточных газов в конце входа впуска. ѕринимаем .

—тепень подогрева свежей смеси в процессе наполнени€


условно характеризует результат суммарного теплообмена смеси со стенками цилиндра и донышком поршн€, а также понижение температуры за счет испарени€ топлива.

ѕри . “огда

ѕосле подстановки найденных и полученных величин получим

ќпредел€ем коэффициент остаточных газов


,


где - температура остаточных газов. ѕримем , тогда

.

Ќаходим температуру газов в конце хода впуска


.


1.4 –асчет процесса сжати€


÷ель расчета процесса сжати€ - определение давлени€ и температуры газов в конце этого процесса.

1ƒавление в конце сжати€:


2“емпература в конце сжати€:



1.5 –асчет процесса сгорани€


÷ель расчета процесса сгорани€ - определение максимальных значений давлени€ и температуры газов при сгорании топлива.

.“емпература газов:


,


где - низша€ теплота сгорани€ топлива с учетом условий, при которых протекает процесс сгорани€.


;


- коэффициент эффективного выделени€ теплоты. ѕримем ;

- теоретически необходимое количество воздуха дл€ сгорани€ 1кг топлива в кмоль/кг,



ƒействительное количество воздуха дл€ сгорани€ 1кг топлива равно

;

- действительный коэффициент молекул€рного изменени€, где - химический коэффициент молекул€рного изменени€.

ƒл€ случа€ определ€ем



.

- средн€€ мол€рна€ теплоемкость газов в интервале температур от 0 до ,



.

ѕодставим все известные величины в исходное уравнение:

, откуда ;

2.ќпределим максимальное давление сгорани€


1.6 ќпределение индикаторных параметров двигател€


1.»ндикаторное давление


,


где - коэффициент полноты (скруглени€) индикаторной диаграммы. ѕримем .


- степень повышени€ давлени€. “огда


2.ќпредел€ем индикаторный  ѕƒ



3.”дельный индикаторный расход топлива равен


.


1.7 ќпределение эффективных параметров двигател€


1.—реднее эффективное давление


,

где - коэффициент, оценивающий долю индикаторной мощности, затраченной на привод нагнетател€.

Ёффективный  ѕƒ нагнетател€

- теоретически необходимое количество воздуха дл€ сгорани€ 1кг топлива, .

—реднее давление механических потерь характеризует мощность, затраченную на преодоление сил трени€, на привод вспомогательных механизмов и агрегатов и на насосные потери.

ƒл€ определени€ пользуютс€ эмпирическими уравнени€ми, полученными на основании экспериментальных данных.


,


—реднее эффективное давление

2.ћеханический  ѕƒ



3.«начение эффективного  ѕƒ


4.”дельный эффективный расход топлива



1.8 ќпределение геометрических параметров двигател€


1.–абочий объем цилиндра двигател€



2.ќпредел€ем диаметр цилиндра D и ход поршн€ S. ќбозначим отношение


,

,

.


«начение m принимаем по прототипу m=1,238.

.

3.’од поршн€


4.ќбщий рабочий объем двигател€



. ѕровер€ем правильность расчетов основных размеров двигател€


,


т.е. примерно на 1,74% больше заданного.

2. ƒ»Ќјћ»„≈— »… –ј—„≈“


÷ель динамического расчета состоит в построении по данным теплового расчета индикаторной диаграммы и нахождении сил, действующих на все звень€ кривошипно-шатунного механизма.

¬ыполнение динамического расчета авиационного поршневого двигател€ св€зано с довольно большим объемом расчетной работы, поэтому целесообразно проводить его на Ё¬ћ. ќсобенность такого расчета - учет в нем главного динамического эффекта, создаваемого прицепными механизмами, - сил второго пор€дка. ƒинамический расчет звездообразного двигател€ без учета этих сил неприемлем, поскольку при этом создаетс€ ложное впечатление об уравновешенности механизма и о запасах прочности коленчатого вала, редуктора и воздушного винта.


2.1 ƒопущени€


”читываем только силы избыточного давлени€ газов на поршень и силы инерции  Ўћ.

»ндикаторные диаграммы во всех цилиндрах считаем одинаковыми. “еоретические диаграммы корректируем только в точке, соответствующей концу сгорани€.

¬ конце сжати€ и расширени€ диаграммы не корректируем. —читаем, что в течение насосных ходов газовые силы пренебрежимо малы по сравнению с силами инерции  Ўћ. ѕоэтому в тактах всасывани€ и выхлопа газовые силы считаем равными нулю.

ѕредполагаем геометрическое подобие деталей  Ўћ проектируемого двигател€ и прототипа.

ƒл€ расчета сил инерции реальное распределение масс в  Ўћ приводим к расчетной схеме, в которой все массы считаем точечными, сосредоточенными на ос€х поршневых пальцев и оси шатунной шейки коленчатого вала.

ѕриведенные массы поступательно-движущихс€ частей в цилиндре с главным и прицепным шатунами считаем одинаковыми.

ќтличи€ в кинематике и динамике прицепных механизмов от центрального не учитываем вплоть до заключительного этапа динамического расчета. Ќа заключительном этапе динамического расчета учитываем главный динамический эффект, создаваемый прицепными механизмами.


2.2 ѕостроение верхней петли индикаторной диаграммы и расчет давлени€ газов в цилиндре


—огласно прин€тым ранее допущени€м считаем, что в такте наполнени€ и выхлопа разность абсолютных давлений в цилиндре и картере равна нулю. јбсолютные давлени€ в тактах сжати€ и расширени€ мен€ютс€ по политропам. —горание происходит при посто€нном объеме. ¬ конце сгорани€ давление составл€ет 0,85 от расчетного. –асширение заканчиваетс€ скачкообразным падением давлени€ в Ќћ“ от расчетного до давлени€ в картере .

“аким образом, расчету подлежат только давлени€ в ходе расширени€ и сжати€, определ€емые по формуле


,


где - давление в Ќћ“ ;

- полный объем цилиндра,


- текущий объем над поршнем,


,


где

- показатель политропы (в процессе сжати€ , в процессе расширени€ ). ѕосле подстановки получим:


.


¬ычислени€ выполнены с помощью пакета EXCEL, полученные данные занесены в таблицу2.1


“аблица 2.1 - ƒавлени€ и объемы в ходе расширени€ и сжати€

—жатие–асширение1800,0996783440,0012663813607,7927195740,000140711900,1003428110,0012601643707,1050123670,000151592000,1023856350,0012414913805,5988387910,000183712100,1059610160,0012103233904,1155308330,000235462200,1113470830,0011666784002,9936552860,000304362300,1189828150,0011107434102,2212770280,000387182400,1295316350,0010430054201,700900660,000480172500,1439877910,0009643834301,3475121690,000579382600,1638539120,0008763374401,103092170,000680872700,1914399950,0007809354500,9306057870,000780932800,2303719430,0006808664600,8066703080,000876342900,2864581640,0005793814700,7163719510,000964383000,3691306520,0004801694800,6500291190,001043013100,4936139740,0003871754900,601239060,001110743200,6830982970,0003043635000,5657035450,001166683300,9659821130,0002354625100,5405186530,001210323401,350514330,0001837055200,5237430270,001241493501,7504293440,0001515935300,5141367810,001260163601,9356561020,0001407095400,511008750,00126638

.3 ќпределение основных размеров  Ўћ


—хема кривошипно-шатунного механизма с прицепными шатунами показана на рисунок 2.1.


–исунок 2.1 - —хема кривошипно-шатунного механизма


’од поршн€ и радиус кривошипа м найдены в тепловом расчете.

ќсновные размеры центрального  Ўћ вполне определ€ютс€ радиусом R и длиной шатуна L. ќтношение принимаем таким же как и у прототипа, . “огда длина шатуна .

”гол прицепа


–адиусы прицепов r прицепных шатунов в различных цилиндрах неодинаковы. »з услови€ геометрического подоби€ следует, что


.


–адиусы и длина остальных прицепных шатунов, длина главного шатуна рассчитаны, с помощью программы DINRAS.EXE. –езультаты расчета занесены в таблицу 2.2.


2.4 ќпределение массы основных деталей


ѕри соблюдении геометрического подоби€ и использовании конструкционных материалов с одинаковым удельным весом, вес любой детали проектируемого двигател€ определ€етс€ по формуле



вес комплекта поршн€ с пальцем

вес главного шатуна

вес прицепного шатуна

вес пальца прицепного шатуна


2.5 –азнос масс  Ўћ с прицепными шатунами


.  аждый прицепной шатун замен€ют двум€ массами, одна из которых сосредотачиваетс€ на оси поршневого пальца, а друга€ - на оси прицепного шатуна.

. ѕод приведенным главным шатуном (рисунок 2.2) понимают собственно главный шатун плюс массы пальцев прицепных шатунов и массы , сосредоточенные на ос€х этих пальцев. ќбозначим


,

.


ѕриведенный главный шатун замен€ем массами , сосредоточенной на оси поршневого пальца, и , сосредоточенной на оси шатунной шейки. ¬еличины и определ€ем из формул



. ѕриведенна€ масса поступательно-движущихс€ частей.

Ёта масса различна в цилиндрах с главным шатуном и с прицепным.

¬ цилиндре с прицепным шатуном


,

где - масса комплекта поршн€;

- часть массы прицепного шатуна, отнесенна€ к оси поршневого пальца.

¬ цилиндре с главным шатуном



. ѕриведенна€ масса вращательно-движущихс€ частей


,


где - масса вращательно-движущихс€ частей;

- часть массы шатуна;

- приведенна€ масса кривошипа.


2.6 —илы инерции


—илы инерции поступательно-движущихс€ масс переменны по величине и направлению и действуют по ос€м цилиндров. —илу инерции в цилиндре с главным шатуном наход€т из уравнени€


–исунок 2.2 - √лавный шатун и массы пальцев прицепных шатунов


,


а силу инерции в цилиндре с прицепным шатуном - из уравнени€


,


где - ускорени€ масс и .

—илы инерции вращательно-движущихс€ масс наход€т по формулам


, .

— илы , посто€нные по модулю, приложены к оси шатунной шейки и направлены по радиусу кривошипа.


2.7 —уммарна€ сила, действующа€ на поршень


ѕод суммарной силой, действующей на поршень, понимают сумму газовой силы и силы инерции


,


где - сила давлени€ газов на поршень,



- абсолютное давление в цилиндре,

- абсолютное давление в картере,

- сила инерции поступательно-движущихс€ масс.


2.8 —илы, действующие в центральном  Ўћ


¬ центральном  Ўћ действуют силы, показанные на рисунке 2.3. ѕричем они имеют положительные значени€. ѕри направлении, противоположном указанному, силы считают отрицательными. ќни равны:


, , , , .


2.9 —уммарные радиальные и окружные силы действующие на шатунную шейку


Ќа шатунную шейку звездообразного двигател€ действуют силы каждого цилиндра одновременно. —кладыва€сь, они дают суммарную радиальную силу и суммарную касательную силу . ƒл€ получени€ и нужно сложить силы , а затем силы каждого цилиндра, действующие в каждый момент поворота кривошипа коленчатого вала.


–исунок 2.3 - ÷ентральный  Ўћ


ѕоскольку индикаторный процесс во всех цилиндрах предполагают одинаковым и силы инерции одинаковы, то силы и в различных цилиндрах оказываютс€ сдвинутыми одна относительно другой по фазе на угол .

Ќа шейку кривошипа дополнительно к действует в радиальном направлении центробежна€ сила вращательно-движущихс€ масс шатуна .

Ќа щеки коленчатого вала действует в радиальном направлении дополнительно к силе центробежна€ сила , возникша€ в результате вращени€ массы .

ƒинамический расчет выполнен на Ё¬ћ. Ёто позволило значительно упростить процедуру расчета, а вместе с тем и повысить его точность. –езультаты вычислени€ суммарных окружных и радиальных сил отображены в табл. 2; полных сил, действующих на шатунную шейку в окружном и в радиальном направлени€х - в табл. 3.

–езультаты расчета избыточного (–) и абсолютного (PR) давлени€ газов на поршень, силы инерции поступательно-движущихс€ частей (F), силы, действующей по оси цилиндра (PS), нормально к оси цилиндра (NS), окружной силы от одного цилиндра (“) и радиальной силы от одного цилиндра (ZS) помещены в табл. 4.

ћашинный счет на Ё¬ћ, исходные данные

ѕараметры ввода

„исло цилиндров 9

число однор€дных звезд,v= 1

„исло прицепных шатунов,y= 8

„астота вращени€ колен.вала,n= 2550.00

—тепень сжати€ ,E= 9.00

’од поршн€ ,[m],s= .130000

ƒиаметр цилиндра ,[m],D= .105000

ќтношение рад. к длине гл.шатуна,lam= .275000

–адиус пpицепа шатунов,[м] .048000

ƒавление в конце наполнени€ Pа,ѕа 99678.30

ƒавление в конце pасшиpени€ –в,ѕа 511008.80

јтмосфеpное давление Pн,ѕа 92060.00

ѕоказатель политpопы сжати€,Nc 1.35000

ѕоказатель политpопы pасшиpени€,Np 1.24000


“аблица 2.2 - –адиус кривошипа,длинна прицепного и главного шатуна

R= .065000 l= .188630 L= .236364

«начение pадиуса пpицепа(1)= .04867 R(2)= .04993 R(3)= .04943 R(4)= .04800(5)= .04800 R(6)= .04943 R(7)= .04993 R(8)= .04867 R(

ѕpивед. масса поступательно движущихс€ частей в

главном и боковом цилиндpах

MPZ= 1.2565750 MPL= 1.1945040

—ила инеpции вpащательно-движущихс€ масс

F= -18365.71000

ћасса неуpавновешенных частей

MASS= 6.3398


“аблица 2.3 - —уммарные окружные и радиальные силы

-----------------------------------------------

| TC | ZC | ZCD |

-----------------------------------------------

| 18963.53000| -11236.28000| -11236.28000|

| 14369.41000| -16232.57000| -16232.57000|

| 10568.43000| -17240.24000| -17306.20000|

| 8645.49200| -16181.55000| -16181.55000|

| 8735.24600| -16025.26000| 24569.53000|

| 19345.70000| 26392.89000| 26392.89000|

| 23877.06000| 10153.99000| 13781.67000|

| 22901.94000| -1220.88500| -1220.88500|

-----------------------------------------------


“аблица 2.4 - ѕолные силы действующие на шатунную шейку в окружном и в радиальном направлени€х

--------------------------------------------------------

| ”гол| TSI | ZSI | ZSID |

--------------------------------------------------------

| .00| .18964E+05 | -.74913E+04 | -.74913E+04 |

| 10.00| .13719E+05 | -.12544E+05 | -.12544E+05 |

| 20.00| .92876E+04 | -.13721E+05 | -.13787E+05 |

| 30.00| .67730E+04 | -.12938E+05 | -.12938E+05 |

| 40.00| .63280E+04 | -.13156E+05 | .27438E+05 |

| 50.00| .16477E+05 | .28800E+05 | .28800E+05 |

| 60.00| .20634E+05 | .12026E+05 | .15654E+05 |

| 70.00| .19383E+05 | .59980E+02 | .59980E+02 |

| 80.00| .15275E+05 | -.10586E+05 | -.10586E+05 |

| 90.00| .10624E+05 | -.16233E+05 | -.16233E+05 |

|100.00| .68803E+04 | -.17891E+05 | -.17957E+05 |

|110.00| .51264E+04 | -.17462E+05 | -.17462E+05 |

|120.00| .54920E+04 | -.17898E+05 | .22697E+05 |

|130.00| .16477E+05 | .23986E+05 | .23986E+05 |

|140.00| .21470E+05 | .72852E+04 | .10913E+05 |

|150.00| .21029E+05 | -.44641E+04 | -.44641E+04 |

|160.00| .17683E+05 | -.14755E+05 | -.14755E+05 |

|170.00| .13719E+05 | -.19921E+05 | -.19921E+05 |

|180.00| .10568E+05 | -.20985E+05 | -.21051E+05 |

|190.00| .92958E+04 | -.19870E+05 | -.19870E+05 |

|200.00| .10016E+05 | -.19544E+05 | .21050E+05 |

|210.00| .21218E+05 | .23150E+05 | .23150E+05 |

|220.00| .26284E+05 | .72852E+04 | .10913E+05 |

|230.00| .25771E+05 | -.36281E+04 | -.36281E+04 |

|240.00| .22207E+05 | -.13109E+05 | -.13109E+05 |

|250.00| .17889E+05 | -.17513E+05 | -.17513E+05 |

|260.00| .14257E+05 | -.17891E+05 | -.17957E+05 |

|270.00| .12390E+05 | -.16182E+05 | -.16182E+05 |

|280.00| .12423E+05 | -.15375E+05 | .25220E+05 |

|290.00| .22865E+05 | .27674E+05 | .27674E+05 |

|300.00| .27120E+05 | .12026E+05 | .15654E+05 |

|310.00| .25771E+05 | .11863E+04 | .11863E+04 |

|320.00| .21371E+05 | -.83675E+04 | -.83675E+04 |

|330.00| .16242E+05 | -.12989E+05 | -.12989E+05 |

|340.00| .11849E+05 | -.13721E+05 | -.13787E+05 |

|350.00| .92958E+04 | -.12493E+05 | -.12493E+05 |

|360.00| .87353E+04 | -.12280E+05 | .28315E+05 |

|370.00| .18695E+05 | .30081E+05 | .30081E+05 |

|380.00| .22596E+05 | .13673E+05 | .17301E+05 |

|390.00| .21029E+05 | .20224E+04 | .20224E+04 |

|400.00| .16556E+05 | -.83674E+04 | -.83674E+04 |

|410.00| .11501E+05 | -.13825E+05 | -.13825E+05 |

|420.00| .73252E+04 | -.15368E+05 | -.15434E+05 |

|430.00| .51264E+04 | -.14901E+05 | -.14901E+05 |

|440.00| .50472E+04 | -.15375E+05 | .25220E+05 |

|450.00| .15601E+05 | .26393E+05 | .26393E+05 |

|460.00| .20189E+05 | .95037E+04 | .13131E+05 |

|470.00| .19383E+05 | -.25017E+04 | -.25017E+04 |

|480.00| .15720E+05 | -.13109E+05 | -.13109E+05 |

|490.00| .11501E+05 | -.18640E+05 | -.18640E+05 |

|500.00| .81612E+04 | -.20109E+05 | -.20175E+05 |

|510.00| .67730E+04 | -.19425E+05 | -.19425E+05 |

|520.00| .74544E+04 | -.19544E+05 | .21050E+05 |

|530.00| .18695E+05 | .22705E+05 | .22705E+05 |

|540.00| .23877E+05 | .64090E+04 | .10037E+05 |

|550.00| .23552E+05 | -.49090E+04 | -.49090E+04 |

|560.00| .20244E+05 | -.14755E+05 | -.14755E+05 |

|570.00| .16242E+05 | -.19476E+05 | -.19476E+05 |

|580.00| .12976E+05 | -.20109E+05 | -.20175E+05 |

|590.00| .11514E+05 | -.18589E+05 | -.18589E+05 |

|600.00| .11978E+05 | -.17898E+05 | .22697E+05 |

|610.00| .22865E+05 | .25112E+05 | .25112E+05 |

|620.00| .27565E+05 | .95037E+04 | .13131E+05 |

|630.00| .26647E+05 | -.12209E+04 | -.12209E+04 |

|640.00| .22652E+05 | -.10586E+05 | -.10586E+05 |

|650.00| .17889E+05 | -.14952E+05 | -.14952E+05 |

|660.00| .13812E+05 | -.15368E+05 | -.15434E+05 |

|670.00| .11514E+05 | -.13774E+05 | -.13774E+05 |

|680.00| .11142E+05 | -.13156E+05 | .27438E+05 |

|690.00| .21218E+05 | .29636E+05 | .29636E+05 |

|700.00| .25158E+05 | .13673E+05 | .17301E+05 |

|710.00| .23552E+05 | .24672E+04 | .24672E+04 |

|720.00| .18964E+05 | -.74913E+04 | -.74913E+04 |


“аблица 2.5 - –езультаты расчета давлений и сил

“акт впуска

------------------------------------------------------------------------------------

| ”гол |ƒавлен. – | —ила PR |—ила ин. F|—ум.силаPS| —ила NS |ќкp.сила T|Pад.сила Z|

------------------------------------------------------------------------------------

| .00| .0000E+00| .0000E+00|-.7426E+04|-.7426E+04| .0000E+00| .0000E+00|-.7426E+04|

| 10.00| .0000E+00| .0000E+00|-.7241E+04|-.7241E+04|-.3462E+03|-.1598E+04|-.7071E+04|

| 20.00| .0000E+00| .0000E+00|-.6700E+04|-.6700E+04|-.6330E+03|-.2886E+04|-.6079E+04|

| 30.00| .0000E+00| .0000E+00|-.5845E+04|-.5845E+04|-.8114E+03|-.3625E+04|-.4656E+04|

| 40.00| .0000E+00| .0000E+00|-.4740E+04|-.4740E+04|-.8512E+03|-.3699E+04|-.3084E+04|

| 50.00| .0000E+00| .0000E+00|-.3466E+04|-.3466E+04|-.7468E+03|-.3135E+04|-.1656E+04|

| 60.00| .0000E+00| .0000E+00|-.2111E+04|-.2111E+04|-.5177E+03|-.2087E+04|-.6073E+03|

| 70.00| .0000E+00| .0000E+00|-.7651E+03|-.7651E+03|-.2047E+03|-.7889E+03|-.6935E+02|

| 80.00| .0000E+00| .0000E+00| .4937E+03| .4937E+03| .1389E+03| .5103E+03|-.5105E+02|

| 90.00| .0000E+00| .0000E+00| .1602E+04| .1602E+04| .4581E+03| .1602E+04|-.4581E+03|

|100.00| .0000E+00| .0000E+00| .2516E+04| .2516E+04| .7080E+03| .2355E+04|-.1134E+04|

|110.00| .0000E+00| .0000E+00| .3219E+04| .3219E+04| .8611E+03| .2730E+04|-.1910E+04|

|120.00| .0000E+00| .0000E+00| .3713E+04| .3713E+04| .9105E+03| .2760E+04|-.2645E+04|

|130.00| .0000E+00| .0000E+00| .4022E+04| .4022E+04| .8667E+03| .2524E+04|-.3249E+04|

|140.00| .0000E+00| .0000E+00| .4183E+04| .4183E+04| .7513E+03| .2114E+04|-.3688E+04|

|150.00| .0000E+00| .0000E+00| .4243E+04| .4243E+04| .5890E+03| .1611E+04|-.3969E+04|

|160.00| .0000E+00| .0000E+00| .4246E+04| .4246E+04| .4011E+03| .1075E+04|-.4127E+04|

|170.00| .0000E+00| .0000E+00| .4231E+04| .4231E+04| .2023E+03| .5355E+03|-.4202E+04|

|180.00| .0000E+00| .0000E+00| .4223E+04| .4223E+04| .2113E-02| .5671E-02|-.4223E+04|

------------------------------------------------------------------------------------

“акт сжати€

------------------------------------------------------------------------------------

| ”гол |ƒавлен. – | —ила PR |—ила ин. F|—ум.силаPS| —ила NS |ќкp.сила T|Pад.сила Z|

------------------------------------------------------------------------------------

|180.00| .9968E+05| .6597E+02| .4223E+04| .4289E+04| .2990E-02| .7805E-02|-.4289E+04|

|190.00| .1003E+06| .7172E+02| .4231E+04| .4302E+04|-.2057E+03|-.5445E+03|-.4273E+04|

|200.00| .1024E+06| .8941E+02| .4246E+04| .4335E+04|-.4096E+03|-.1098E+04|-.4214E+04|

|210.00| .1060E+06| .1204E+03| .4243E+04| .4363E+04|-.6057E+03|-.1657E+04|-.4082E+04|

|220.00| .1113E+06| .1670E+03| .4183E+04| .4351E+04|-.7813E+03|-.2198E+04|-.3835E+04|

|230.00| .1190E+06| .2331E+03| .4022E+04| .4255E+04|-.9169E+03|-.2670E+04|-.3437E+04|

|240.00| .1295E+06| .3245E+03| .3713E+04| .4037E+04|-.9900E+03|-.3001E+04|-.2876E+04|

|250.00| .1440E+06| .4496E+03| .3219E+04| .3669E+04|-.9814E+03|-.3112E+04|-.2177E+04|

|260.00| .1639E+06| .6217E+03| .2516E+04| .3138E+04|-.8829E+03|-.2937E+04|-.1414E+04|

|270.00| .1914E+06| .8605E+03| .1602E+04| .2462E+04|-.7043E+03|-.2462E+04|-.7043E+03|

|280.00| .2304E+06| .1198E+04| .4937E+03| .1691E+04|-.4758E+03|-.1748E+04|-.1749E+03|

|290.00| .2865E+06| .1683E+04|-.7650E+03| .9182E+03|-.2456E+03|-.9469E+03| .8324E+02|

|300.00| .3691E+06| .2399E+04|-.2111E+04| .2879E+03|-.7059E+02|-.2846E+03| .8280E+02|

|310.00| .4936E+06| .3477E+04|-.3466E+04| .1144E+02|-.2465E+01|-.1035E+02| .5464E+01|

|320.00| .6831E+06| .5118E+04|-.4740E+04| .3780E+03|-.6789E+02|-.2950E+03| .2460E+03|

|330.00| .9660E+06| .7567E+04|-.5845E+04| .1722E+04|-.2391E+03|-.1068E+04| .1372E+04|

|340.00| .1351E+07| .1090E+05|-.6700E+04| .4197E+04|-.3965E+03|-.1808E+04| .3808E+04|

|350.00| .1750E+07| .1436E+05|-.7241E+04| .7119E+04|-.3403E+03|-.1571E+04| .6952E+04|

|360.00| .1936E+07| .1596E+05|-.7426E+04| .8538E+04|-.7426E-02|-.3515E-01| .8538E+04|

-------------------------------------------------------------------------------------------

“акт сгорани€

------------------------------------------------------------------------------------

| ”гол |ƒавлен. – | —ила PR |—ила ин. F|—ум.силаPS| —ила NS |ќкp.сила T|Pад.сила Z|

------------------------------------------------------------------------------------

|360.00| .6624E+07| .5656E+05|-.7426E+04| .4913E+05|-.6851E-01|-.3194E+00| .4913E+05|

|370.00| .7105E+07| .6073E+05|-.7241E+04| .5348E+05| .2557E+04| .1181E+05| .5223E+05|

|380.00| .5599E+07| .4768E+05|-.6700E+04| .4098E+05| .3872E+04| .1766E+05| .3719E+05|

|390.00| .4116E+07| .3484E+05|-.5845E+04| .2899E+05| .4025E+04| .1798E+05| .2310E+05|

|400.00| .2994E+07| .2513E+05|-.4740E+04| .2039E+05| .3661E+04| .1591E+05| .1326E+05|

|410.00| .2221E+07| .1844E+05|-.3466E+04| .1497E+05| .3226E+04| .1354E+05| .7152E+04|

|420.00| .1701E+07| .1393E+05|-.2111E+04| .1182E+05| .2898E+04| .1169E+05| .3400E+04|

|430.00| .1348E+07| .1087E+05|-.7651E+03| .1011E+05| .2703E+04| .1042E+05| .9162E+03|

|440.00| .1103E+07| .8755E+04| .4937E+03| .9248E+04| .2602E+04| .9560E+04|-.9563E+03|

|450.00| .9306E+06| .7261E+04| .1602E+04| .8863E+04| .2535E+04| .8863E+04|-.2535E+04|

|460.00| .8067E+06| .6188E+04| .2516E+04| .8704E+04| .2449E+04| .8147E+04|-.3923E+04|

|470.00| .7164E+06| .5406E+04| .3219E+04| .8625E+04| .2307E+04| .7316E+04|-.5118E+04|

|480.00| .6500E+06| .4831E+04| .3713E+04| .8544E+04| .2095E+04| .6352E+04|-.6087E+04|

|490.00| .6012E+06| .4409E+04| .4022E+04| .8431E+04| .1817E+04| .5291E+04|-.6811E+04|

|500.00| .5657E+06| .4101E+04| .4183E+04| .8285E+04| .1488E+04| .4186E+04|-.7303E+04|

|510.00| .5405E+06| .3883E+04| .4243E+04| .8126E+04| .1128E+04| .3086E+04|-.7602E+04|

|520.00| .5237E+06| .3738E+04| .4246E+04| .7984E+04| .7543E+03| .2022E+04|-.7760E+04|

|530.00| .5141E+06| .3655E+04| .4231E+04| .7885E+04| .3770E+03| .9981E+03|-.7831E+04|

|540.00| .5110E+06| .3628E+04| .4223E+04| .7850E+04| .1230E-01| .2976E-01|-.7850E+04|

--------------------------------------------------------------------

“акт выхлопа

------------------------------------------------------------------------------------

| ”гол |ƒавлен. – | —ила PR |—ила ин. F|—ум.силаPS| —ила NS |ќкp.сила T|Pад.сила Z|

------------------------------------------------------------------------------------

|540.00| .0000E+00| .0000E+00| .4223E+04| .4223E+04| .8832E-02| .2406E-01|-.4223E+04|

|550.00| .0000E+00| .0000E+00| .4231E+04| .4231E+04|-.2023E+03|-.5354E+03|-.4202E+04|

|560.00| .0000E+00| .0000E+00| .4246E+04| .4246E+04|-.4011E+03|-.1075E+04|-.4127E+04|

|570.00| .0000E+00| .0000E+00| .4243E+04| .4243E+04|-.5890E+03|-.1611E+04|-.3969E+04|

|580.00| .0000E+00| .0000E+00| .4183E+04| .4183E+04|-.7513E+03|-.2114E+04|-.3688E+04|

|590.00| .0000E+00| .0000E+00| .4022E+04| .4022E+04|-.8667E+03|-.2524E+04|-.3249E+04|

|600.00| .0000E+00| .0000E+00| .3713E+04| .3713E+04|-.9105E+03|-.2760E+04|-.2645E+04|

|610.00| .0000E+00| .0000E+00| .3219E+04| .3219E+04|-.8611E+03|-.2730E+04|-.1910E+04|

|620.00| .0000E+00| .0000E+00| .2516E+04| .2516E+04|-.7080E+03|-.2355E+04|-.1134E+04|

|630.00| .0000E+00| .0000E+00| .1602E+04| .1602E+04|-.4581E+03|-.1602E+04|-.4581E+03|

|640.00| .0000E+00| .0000E+00| .4938E+03| .4938E+03|-.1389E+03|-.5104E+03|-.5107E+02|

|650.00| .0000E+00| .0000E+00|-.7650E+03|-.7650E+03| .2046E+03| .7889E+03|-.6934E+02|

|660.00| .0000E+00| .0000E+00|-.2111E+04|-.2111E+04| .5177E+03| .2087E+04|-.6073E+03|

|670.00| .0000E+00| .0000E+00|-.3466E+04|-.3466E+04| .7468E+03| .3135E+04|-.1655E+04|

|680.00| .0000E+00| .0000E+00|-.4740E+04|-.4740E+04| .8512E+03| .3699E+04|-.3084E+04|

|690.00| .0000E+00| .0000E+00|-.5845E+04|-.5845E+04| .8114E+03| .3625E+04|-.4656E+04|

|700.00| .0000E+00| .0000E+00|-.6700E+04|-.6700E+04| .6330E+03| .2886E+04|-.6079E+04|

|710.00| .0000E+00| .0000E+00|-.7241E+04|-.7241E+04| .3462E+03| .1598E+04|-.7071E+04|

|720.00| .0000E+00| .0000E+00|-.7426E+04|-.7426E+04| .1681E-01| .7530E-01|-.7426E+04|

------------------------------------------------------------------------------

3. ”–ј¬Ќќ¬≈Ў»¬јЌ»≈ ƒ¬»√ј“≈Ћя


—илы инерции вращательно движущихс€ масс в однор€дной звезде как и в одноцилиндровом двигателе, неуравновешенны и уравновешиваютс€ противовесами:

двигатель давление газ нагнетатель

,


где - центробежна€ сила вращающихс€ частей равна:

- сила инерции от неуравновешенных частей равна:



(масса неуравновешенных частей вычислена при динамическом расчете на Ё¬ћ, см. табл. 2.2)

.

–ассмотрим вопрос уравновешивани€ сил инерции поступательно движущихс€ масс.

≈сли исходить из положени€, что все шатуны в двигателе центральные, то силы и всех цилиндров соответственно равны. ¬ этом случае результирующа€ сила инерции первого пор€дка будет представл€ть собой посто€нный по величине вектор, приложенный к шатунной шейке коленчатого вала и вращающийс€ вместе с коленом. ќн равен


,


где - поступательно движуща€с€ масса, относ€ща€с€ к одному цилиндру, =1,2кг; - число цилиндров в одной звезде.

.

“акую силу легко уравновесить, добавив к противовесам соответствующую массу.

ќпределим вес противовесов дл€ уравновешивани€ сил инерции вращательно-движущихс€ масс и сил инерции первого пор€дка поступательно движущихс€ масс:



¬ расчете веса противовесов предполагалось что оба противовеса одного веса но в реальности существует различие св€занное с разьемной конструкцией коленчатого вала. ѕоложение центра т€жести противовеса определено с помощью программы  ќћѕј—-V13. ѕосле установки противовесов неуравновешенность двигател€ в основном будет определ€тьс€ силой инерции поступательно движущихс€ масс второго пор€дка. Ёта сила через мотораму передаетс€ на корпус Ћј вызыва€ его вибрацию. ƒл€ ее уменьшени€ применены амортизирующие подвески.

¬ действительности же вследствие разницы в массах шатунов и в кинематике поршней главного и боковых цилиндров результирующий вектор сил инерции первого пор€дка не посто€нный по величине, а содержит переменную составл€ющую; конец вектора описывает эллипс (рисунок 3.8), больша€ ось которого совпадает с направлением оси главного цилиндра. јмплитуда переменной составл€ющей


,

где - - разность поступательно движущихс€ масс главного и бокового цилиндра:

.

“огда в момент равна:

.


–исунок 3.1 - –езультирующий вектор сил инерции первого пор€дка


4. ѕ–ќ„Ќќ—“Ќџ≈ –ј—„≈“џ


–асчет твердотельных моделей деталей, выполненных в пакете Solid Works, производитс€ в пакете Cosmos Works.

¬ основу расчета заложен метод конечных элементов (ћ Ё). ѕеред расчетом задаем материал деталей, услови€ закреплени€ по плоскост€м и цилиндрическим поверхност€м и производим разбиение твердотельной модели на сетку конечных элементов. ƒалее производим расчет на статическую прочность дл€ поршн€ и пальца и расчет на устойчивость дл€ шатуна.


4.1 –асчет поршн€


–езультаты расчета (эквивалентные напр€жени€, перемещени€, деформации и распределение коэффициента запаса прочности по поршню) отображены графически на рисунках 4.1 - 4.4.

ѕо результатам расчета видно, что максимальные напр€жени€, а следовательно и минимальные коэффициенты запаса, расположились у основани€ бобышек (с внутренней стороны поршн€), а так же на проточках под поршневые кольца и на периферии маслоотводных отверстий рисунок 4.1.

ћаксимальные деформации характерны дл€ диаметрально-противоположных точек дна поршн€, расположенных в плоскости, перпендикул€рной к оси поршневого пальца рисунок 4.3.

–исунок 4.1 - –аспределение напр€жений по поршню


–исунок 4.2 - —татическа€ деформаци€ поршн€

–исунок 4.3 - ѕеремещени€ поршн€


–исунок 4.4 - –аспределение коэффициента запаса прочности


4.2 –асчет пальца


–езультаты расчета (эквивалентные напр€жени€, перемещени€, деформации и распределение коэффициента запаса прочности по пальцу) отображены графически на рисунках 4.5 - 4.8.

ѕо результатам расчета видно, что максимальные напр€жени€, а следовательно и минимальные коэффициенты запаса, расположились в месте контакта с шатуном, а так же в местах контакта с поршнем рисунок 4.5.

ћаксимальные деформации характерны дл€ крайних точек контактирующих с поршнем рисунок 4.7.


–исунок 4.5 - –аспределение напр€жений по пальцу


–исунок 4.6 - —татическа€ деформаци€ пальца

–исунок 4.7 - ѕеремещени€ пальца


–исунок 4.8 - –аспределение коэффициента запаса прочности


4.3 –асчет шатуна


–езультаты расчета на статическую устойчивость (деформаци€ и форма колебаний) отображены графически на рисунках 4.9.

ѕо результатам расчета видно, что максимальные деформации характерны дл€ верхней головки шатуна рисунок 4.9.


–исунок 4.9 - ƒеформации шатуна

¬џ¬ќƒ


÷елью данного курсового проекта было проектирование авиационного поршневого двигател€ на базе двигател€-прототипа ј»-14–.

¬ тепловом расчете были найдены давлени€ и температуры в отдельных процессах: наполнение, сжатие, сгорание, расширение; индикаторные параметры двигател€; эффективные параметры цикла в целом; основные размеры двигател€: D = 0,105м, S = 0,130м, Vдв =10,1л.

¬ динамическом расчете были найдены значени€ радиуса кривошипа, длины прицепного и главного шатуна; силы, действующие на все звень€ кривошипно-шатунного механизма, по значени€м которых построены соответствующие графики. “акже по данным расчета была построена индикаторна€ диаграмма.

–асчет на прочность основных элементов  Ўћ (поршн€, пальца и прицепного шатуна), в результате которого были найдены напр€жени€, удельные нагрузки и запасы прочности, которые лежат в пределах, рекомендованных при расчете.

—ѕ»—ќ  »—ѕќЋ№«ќ¬јЌЌќ… Ћ»“≈–ј“”–џ


1. ».ѕ. ѕелепейченко, Ќ.».  ормилов “епловые двигатели, - ’арьков: ’ј», 1977. - 108с.

. ».ѕ. ѕелепейченко, ¬.».  рирченко ƒинамический расчет авиационного однор€дного звездообразного двигател€ на Ё¬ћ, - ’арьков: ’ј», 1982. - 56с.

. ¬.».  рирченко ƒинамический расчет поршневого звездообразного двигател€, - ’арьков: ’ј», 1973. - 68с.

. ё.ј. √усев, —.¬. ≈пифанов, ј.¬. Ѕелогуб ѕоршни двигателей внутреннего сгорани€, - ’арьков: ’ј», 1999. - 32с.

. √.—. ѕисаренко, ¬.√. ѕопков —опротивление материалов, -  иев: ¬ища школа, 1986. - 776с.


ћIЌI—“≈–—“¬ќ ќ—¬I“» ≤ Ќј” », ћќЋќƒ≤ “ј —ѕќ–“” ” –јѓЌ» Ќац≥ональний аерокосм≥чний ун≥верситет ≥м. ћ.™. ∆уковського «’арк≥вський ав≥ац≥йний ≥нститут

Ѕольше работ по теме:

ѕредмет: “ранспорт, грузоперевозки

“ип работы: ƒиплом

найти  

ѕќ»— 

Ќовости образовани€

 ќЌ“ј “Ќџ… EMAIL: MAIL@SKACHAT-REFERATY.RU

—качать реферат © 2018 | ѕользовательское соглашение

—качать      –еферат

ѕ–ќ‘≈——»ќЌјЋ№Ќјя ѕќћќў№ —“”ƒ≈Ќ“јћ