2.5 Определение момента инерции маховика

Цель: Для определения массы маховика и его геометрических размеров определим момент инерции маховика. Ведь чем больше инерция маховика тем меньше теряется энергии на раскрутку распределительного вала.

Момент инерции маховика определяется по формуле:

J_махов = J₁ - J₁^пр,

где J₁^пр = 0,0324 кг ∙ м²;

J₁ = ΔT₁/(ω_ср² ∙ δ),

где δ = 0,006;

J₁ = 17.1 / (157² ∙ 0,006) = 17.1 /147.894 = 0.116 кг ∙ м².

Подставив значения, получим:

J_махов = 0.116 - 0,0324=0.0839 кг ∙ м².

Вывод: Определив момент инерции маховика, мы видим что он соответствует реальному. Момент инерции увеличивается если обод маховика будет тяжелее центра, что дает возможность затрачивать меньше энергии.

6. Определение массы и геометрических размеров маховика

Цель: определить геометрические размеры маховика для выбранного двигателя и вычертить маховик в масштабе.

Для определения ширины необходимо определить его массу m_махов.

Она определяется по формуле:

,

где d_e – наружный диаметр маховика, принимаемый равным габаритному поперечному размеру двигателя, d_e = 0,4 м;

Подставив значения, получим:

кг

Определим ширину обода маховика b:

Она определяется по формуле:

b = 4 ∙ m_махов /(π ∙ρ ∙(1-k²)∙d_e²),

где ρ = 7900 кг/м³ – плотность чугуна материала маховика.

Вычислим ширину маховика b:

b = 4 ∙ 3.09 /(π ∙7900∙(1-0.36) ∙ 0,4²) = 12.36 /(24806∙0.64∙ 0.16) =

=12.36/2540.1 = 0.00487 м

Вывод: рассчитав геометрические размеры маховика, видно, что они очень малы и не могут использоваться по назначению.

2.7 Определение посадочного диаметра вала под маховик

Цель: Определить диаметр вала для посадки маховика и учесть его при построении чертежа маховика. Диаметр коленчатого вала рассчитывается только для нахождения геометрических размеров и не влияет на характеристики двигателя.

Диаметр вала для посадки маховика определяется по формуле:

где M_p – расчетный вращающий момент;

[τ] – допускаемое касательное напряжение, [τ] = 30 МПа.

Определим расчетный вращающий момент по формуле:

M_p = M_д + M_махов^max,

где M_махов^max максимальный вращающийся момент маховика.

Он определяется по формуле:

M_махов^max = ΔT₁^max/ Δφ,

где ΔT₁^max – наибольшее значение кинетической энергии по графику величины T₁ на элементарном угле поворота Δφ.

Оно определяется выражением:

ΔT₁^max = T₁⁵ - T₁⁶ = 22.6 – 11.2 = 11.4 кДж.

Тогда максимальный вращающийся момент маховика будет равен:

M_махов^max = 11.4 ∙ 4/π = 45.6/3,14 = 14.52 кН∙м.

Теперь можно найти расчетный вращающий момент, подставив значения в формулу:

M_p = 1.815 + 14.52 = 16.3 кН∙м.

Диаметр вала для посадки маховика будет равен:

По полученным данным о маховике строим чертеж маховика (Приложение Б, рисунок 8)

Вывод: Рассчитав диаметр вала для посадки маховика, видно, что он слишком мал для нашего маховика, ведь реальный диаметр коленчатого вала в двигателе 740 d_махов≈60 мм.

Заключение

В данном курсовом проекте мы рассчитали четырехтактный восьмицилиндровый дизельный двигатель внутреннего сгорания. По полученным данным о мощности двигателя, был подобран реально существующий двигатель 740.14-300 КамАЗа 4310. Из произведенных расчетов мы выяснили, что степень свободы механизма равен 1, следовательно, применяется плоский механизм. В плоском механизме все звенья движутся в одной плоскости, все оси параллельны друг другу и перпендикулярны плоскости механизма. Некоторые величины суммарных приведенных моментов отрицательные, значит, нагрузка должна компенсироваться маховиком. По полученным данным определили верхний и нижний пределы давления газов на поршень, а также были построены графики, по которым наглядно видно, что происходит с силами во время работы двигателя.

По полученным расчетным величинам сил давления и моментов мы можем подобрать втулки, подшипники, для конкретного двигателя, толщину и длину шатунов, что обеспечит долгую работу двигателя.

В процессе расчетов мы установили, что при коэффициенте неравномерности вращения коленчатого вала δ=0.006 на него должен быть установлен маховик с размерами b=4.8 мм, d_e = 400 мм, d_f =24 мм. Эти размеры маховика не реальны, и такой маховик не может быть установлен на двигатель.

Библиографический список

1. Артоболевский, И. Н. Теория механизмов и машин [Текст]: учеб. для вузов / И. Н. Артоболевский. - М.: Высш. шк., 1975. - 638 с.

2. Фролов, К. В. Теория механизмов и машин [Текст]: учеб. для вузов / К. В. Фролов. - М.: Высш. шк., 2003.- 496с.

3. Попов, С. А. Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин [Текст]: учеб. для вузов / С. А. Попов, - М.: Высш.шк., 1986. - 296 с.

4. Орлин, А.С. Двигатели внутреннего сгорания [Текст]: учебник для вузов / под общ. ред. А.С. Орлина, М.Т. Круглова. - М.: Машиностроение, 1983. - 374 с.

5. Колчин, А И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей [Текст]: учеб, пособие для вузов /А. И. Колчин, В. П. Демидов. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2002. - 496 с.

6. Луканин, В. Н. Двигатели внутреннего сгорания [Текст]: в 3 кн. Кн. 2. Динамика и конструирование: учеб. для вузов / под ред. В. Н. Луканина. - М.: Высщ. шк., 2005. - 319 с.

7. Автокама. Электронный ресурс [режим доступа]:/ http://www.avtokama.ru/files/teh/dvigatel1.html

8. Авто-Двигатели. Электронный ресурс [режим доступа]:/ http://dvigok.hop.ru/

9. КамРемСервис. Электронный ресурс [режим доступа]:/ http://www.tatrem.ru/ruk/mahovik2.html