6.4. Построение вращающего момента

Для построения кривой суммарного вращающего момента многоцилиндрового двигателя производят графическое суммирование кривых крутящих моментов каждого цилиндра, сдвигая одну кривую относительно другой на угол поворота кривошипа между вспышками. Так как величины и характер изменения крутящих моментов по углу поворота коленчатого вала всех цилиндров двигателя одинаковые и отличаются лишь угловыми интервалами, равными угловым интервалам между вспышками в отдельных цилиндрах, то для подсчета суммарного крутящего момента двигателя достаточно иметь кривую крутящего момента одного цилиндра.

Т_e = F_  r, (5.9)

где r – радиус кривошипа, r = S/2.

Для построения диаграммы суммарного вращающего момента многоцилиндрового двигателя следует произвести алгебраическое сложение тангенциальных силкаждого цилиндра с угловым сдвигом(i- число цилиндров). Разбивка по цилиндрам и результаты расчетов приведены в таблице 9.

Таблица 9.

Период изменения крутящего момента восьми тактного дизеля.

Угол	Тe
0	300,85578
30	2149,8901
60	2149,96
90	300, 85578

По результатам расчетов строится график суммарного вращающего момента для 8 цилиндрового дизеля.

Рис. 8 Суммарный крутящий момент

7. Компоновка двигателя

Под компоновкой двигателя понимается процесс определения и увязки размеров и взаимного расположения основных деталей и узлов двигателя.

1. Компоновка кривошипно-шатунного механизма (КШМ) двигателя

Делаем разметку КШМ на поперечном разрезе двигателя.

Проводим под углом  оси левого и правого цилиндров. В одном из цилиндров намечаем положение осей шатунной шейки и поршневого пальца при нахождении поршня этого цилиндра в ВМТ, а положение оси поршневого пальца другого цилиндра определяется засечкой на ось этого цилиндра из точки В дугой радиуса, равный длине его шатуна l_ш.

Угол развала  блока цилиндров определяем из соотношения:

=k /2=2·90/2=90 град.

Где k-целое число

-угол между кривошипами

=720/i= 720/8=90 град.

i- число цилиндров в одном ряду блока

1. Расчет поршня

Определяющим параметром при расчете на прочность является толщина () днища поршня.

Приближенную проверку прочности днища поршня, как круглой пластинки, защемленной по краям и нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, определяем по формуле:

   , (61)

 [40…60] МПа

где р_z – максимальное давление газов в цилиндре, МПа.

 =40…60 МПа - допускаемое напряжение изгиба

Юбка поршня проверяем по удельному давлению от максимальной боковой силы по формуле:

, (62)

МПа

где =0,5…1,0 МПа

Н_ю- высота юбки поршня

Н_ю = Н _п– Н _г =101,5-38,6=62,9 мм

Таблица 11

Относительные размеры деталей поршневой группы

Наименование размера	Обозначение	Значения	Предел значений
Высота поршня	Нп	101,5	(0,8…1,4)D
Высота жарового пояса	c	15,2	(0,104…0,20)D
Толщина днища		24,0	(0,10…0,20)D
Высота компрессионных колец	hk	3,3	(0,025…0,032)D
Высота маслосъемных колец	hm	5,8	(0,045…0,050)D
Ширина поршневых колец	t	5,5	(0,04…0,055)D
Высота перемычки между канавками под поршневые кольца	hм.к	6,8	(0,040…0,065)D
Высота головки поршня	Нг	38,6	(0,30…0,38)Нп
Расстояние от нижней кромки юбки до оси поршневого пальца	Н1	39,0	(0,38…0,50)Нп
Толщина стенки юбки	ю	5,5	(0,028…0,05)D
Диаметр бобышек	db	59,0	(0,4…0,6)D
Наружный диаметр поршневого пальца	dн.п	35,0	(0,28…0,40)D
Внутренний диаметр поршневого пальца	dв.п	26,4	(0,2…0,3)D
Диаметр отверстия масляного канала	dм.о.	3	(0,30…0,50)hm
Диаметр камеры сгорания	dк.с.	110,7	0,9D

Расчет поршневого пальца

Проверяем удельное давление во втулке верхней головки шатуна:

, (63)

МПа

где F_ - суммарная сила, действующая на поршень,

l_в.г.ш – длина верхней головки шатуна

Проверяем удельное давление в бобышках поршня:

, (64)

МПа

где l_б – длина бобышки поршня:

мм

для дизелей - =32…40 МПа;=30…35 МПа;

Расчет поршневых колец.

Размеры кольца определеляем на основе нормативов, установленных ГОСТ на поршневые кольца.

а). Задаемся величиной D/t=20…25, определяющей упругость кольца (значения t принимаем из табл. 11).

D/t=123/5,5=22

б). Определяем зазор в замке кольца S₀ при его установке в цилиндр из соотношения S₀/t=2,5…4,0.

S₀/t=3

в). Определяем среднее давление кольца на стенку цилиндра (для грушевидной эпюры давления), МПа:

МПа (65)

где Е – модуль упругости материала кольца (для чугуна Е=1,210⁵ МПа).

г). Строим эпюру радиальных давлений кольца на стенку цилиндра (рис.16) по рекомендациям ГОСТ, приведенных в табл. 12.

Таблица 12

Относительные радиальные давления для грушевидной эпюры

поршневого кольца

Угол  град	180	150	120	90	60	30	0	30	60	90	120	150
p/pср	2,85	0,67	0,45	0,9	1,14	1,05	1,05	1,05	1,14	0,9	0,45	0,67

Рис.16. Эпюра давлений поршневого кольца на стенки цилиндра