PRACA DOM. nr 2 Mech.ukł. korb. 03-04, MECHANIKA UKŁADU TŁOKOWO KORBOWEGO


Temat: MECHANIKA UKŁADU KORBOWEGO ZBIEŻNOOSIOWEGO

1. Podstawy teoretyczne pracy domowej

KINEMATYKA UKŁADU KORBOWEGO

0x08 graphic
DROGA TŁOKA

0x08 graphic
x = r + l - r∗cosα - l∗cosβ ale 0x01 graphic

x = r∗(1 - cosα) + l∗(1 - cosβ0x08 graphic
)

0x01 graphic

x = x1 + x2

x1 = r∗(1 - cosα);

x2 = r∗λ/4∗(1 - cos2α);

gdzie:

x1 - harmoniczna pierwszego rzędu; przedstawia

drogę tłoka w przypadku nieskończenie długiego

korbowodu (l = ). Wtedy λ = 0 i x2 = 0.

x2 - harmoniczna drugiego rzędu; przedstawia

dodatkową drogę tłoka spowodowaną skończoną

długością korbowodu l.

Rząd harmoniki jest równy liczbie jej okresów

przypadających na jeden obrót wału korbowego.

Zależność między kątem obrotu wału korbowego α i odpowiadającym mu czasem t jest następująca:

0x01 graphic
[°]; gdzie n- prędkość obrotowa wału korbowego na minutę

PRĘDKOŚĆ TŁOKA

Przyjmując, że dla ruchu ustalonego ω = const. i że kąt obrotu korby α można wyrazić w postaci iloczynu: α= ωt mamy:

Prędkość jako pierwsza pochodna drogi względem czasu wynosi:

0x01 graphic

v = v1+ v2

v1 = r∗ω∗sinα;

v2 = λ/2∗r∗ω∗sin2α;

0x01 graphic
dla 0x01 graphic

PRZYŚPIESZENIE TŁOKA

Przyspieszenie jako pierwsza pochodna prędkości względem czasu wynosi:

0x01 graphic

Dla ruchu ustalonego przy ω = const. mamy więc:

0x01 graphic

0x01 graphic

a = a1 + a2

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Jeżeli 0x01 graphic
, to 0x01 graphic

Jeżeli 0x01 graphic
, to 0x01 graphic
dla 0x01 graphic

DYNAMIKA UKŁADU KORBOWEGO

Redukcja mas w układzie korbowym

  1. Ciało wykonujące ruch postępowy. Redukcja do punktu przecięcia osi sworznia tłokowego z osią cylindra. Masa tłoka kompletnego - mtk.

  2. Ciało wykonujące ruch obrotowy. Redukcja do punktu przecięcia osi czopa korbowego z płaszczyzną zwierającą oś cylindra i ramię. Masa wykorbienia -mw.

  3. Ciało wykonujące złożony ruch płaski (zespół korbowodu).

Założenia do redukcji mas układu korbowego:

Środek masy - O

mkp - część masy kompletnego korbowodu wykonująca ruch postępowy

mko - część masy kompletnego korbowodu wykonująca ruch obrotowy, zredukowana na oś czopa korbowego

l = lp + lo

0x08 graphic
Podział masy korbowodu na dwie masy mkp i mko stanowi uproszczenie wprowadzające pewien niewielki błąd w obliczeniach. Podział taki byłby w pełni teoretycznie uzasadniony, gdyby były spełnione następujące trzy warunki:

Warunki:

1° - niezmienna masa:

mkp ∗ lp - mko ∗ lo = 0

3° - nie zmieniona wartość momentu bezwładności korbowodu względem środka masy:

0x01 graphic

oraz mkp = mk ∗lo/l; mko = mk ∗lp/l

przy czym l = lp + lo.

Zwykle spełnione są dokładnie jedynie dwa pierwsze warunki, natomiast trzeci warunek jest spełniony tylko w przybliżeniu, gdyż ruch wahadłowy korbowodu nie jest jednostajnym obrotowym ruchem zwrotnym.

0x01 graphic

Wobec braku korbowodu rzeczywistego oraz jego rysunku dla uproszczenia w ćwiczeniu należy przyjąć, że:

mkp = 0,25 mk a więc mko = 0,75 mk

Wynik redukcji mas w układzie korbowym

0x08 graphic
0x01 graphic
- całkowita masa wykonująca ruch posuwisto-zwrotny

0x01 graphic
- całkowita masa wykonująca ruch obrotowy, przy czym: 0x01 graphic
- masa wykorbienia zredukowana na oś czopa korbowego

gdzie:

mcz - masa czopa korbowego

mr - masa ramion wykorbienia

ρ - odległość środka masy ramienia od osi obrotu wału korbowego

Masę wykorbienia zredukowaną na oś czopa korbowego- mw oblicza się przy założeniu, że jest ona skupiona cała w odległości r od osi wału korbowego i wywołuje taką samą siłę odśrodkową, jak rzeczywista masa wykorbienia.

Z uwagi na brak wymiarów wału korbowego pomijamy w obliczeniach w pracy domowej - mw i przyjmujemy, że

mo mko!

2. Rozkład sił w mechanizmie korbowym

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic
gdzie: i - kolejny numer cylindra; c - liczba cylindrów; α - kąt przesunięcia fazowego

3.Sprawozdanie z pracy domowej nr 2

Do obliczeń silnika należy przyjąć odpowiednie dane liczbowe wynikające z numeru tematu dla zespołu, a także dane do budowy wykresu indykatorowego z dołączonego pliku Wykr.indyk.xls zawierającego tzw. „ślepy wykres indykatorowy:

c - liczba cylindrów silnika

Vss [cm3] - objętość skokowa silnika

D [mm] - średnica cylindra

S [mm] - skok tłoka

ε - stopień sprężania

WW - rodzaj zasilania - wtrysk wielopunktowy

Nz [kW] - moc znamionowa

nz [obr/min] - prędkość obrotowa odpowiadająca mocy znamionowej

Mmax [Nm] - maksymalny moment obrotowy silnika

nM [obr/min] - prędkość obrotowa odpowiadająca maksymalnemu momentowi obrotowemu

pmax [MPa] - maksymalne ciśnienie spalania obliczone w pracy domowej nr 1

λ - wskaźnik długości korbowodu

mtł. [g] - masa tłoka kompletnego (masa tłoka nieuzbrojonego z pierścieniami i sworzniem tłokowym)

mk [g] - masa korbowodu kompletnego (część trzonowa z pokrywą korbowodu, śrubami korbowodowymi i panewką korbowodową)

pgw (α) - wykres indykatorowy otwarty, przy czym ciśnienie w cylindrze silnika jest ciśnieniem absolutnym!

po = 0,1 MPa - ciśnienie powietrza otaczającego w warunkach normalnych technicznych.

W tekście pracy domowej należy podać zastosowane wzory, wykonane odpowiednie obliczenia pomocnicze oraz za pomocą programu Microsoft Excel sporządzić dla dwóch wersji obliczeń I i II (dotyczących dwóch punktów pracy silnika):

I wersja: 0x01 graphic
dla 0x01 graphic

II wersja: 0x01 graphic
dla 0x01 graphic

następujące wykresy oraz przedstawić wynikające z nich wnioski:

  1. Otwarty wykres indykatorowy dla pmax I = f (α), pmax II = f (α) w jednym układzie współrzędnych

  2. Droga tłoka x = f(α)

  3. Prędkość tłoka v = f(α) dla nN i nM w jednym układzie współrzędnych

  4. Przyśpieszenie tłoka a = f(α) dla nN i nM w jednym układzie współrzędnych

  5. Pg = f (α) dla pmax I = f (α), pmax II = f (α) w jednym układzie współrzędnych

  6. Pb = f (α) dla nN; nM; w jednym układzie współrzędnych

  7. PΣ= f (α) dla wersji I i II w jednym układzie współrzędnych

  8. Pk= f (α) dla wersji I i II w jednym układzie współrzędnych

  9. Pn = f (α) dla wersji I i II w jednym układzie współrzędnych

  10. Pt = f (α) dla wersji I i II w jednym układzie współrzędnych

  11. Rk = f (α) dla wersji I i II w jednym układzie współrzędnych

  12. Pkw = f (α) dla wersji I i II w jednym układzie współrzędnych

  13. MiΣ = f (α) dla wersji I i II dla podanej w temacie pracy liczby cylindrów i w jednym układzie współrzędnych

Do wspólnego dla zespołu, przedstawionego w formie zwartej, wydrukowanego egzemplarza pracy domowej nr 2 należy dołączyć na dyskietce całą treść pracy domowej.

6

PRACA DOMOWA Nr 2

l

α

β

r

l

x

PΣ

Pk

Pn

β

Rk

Ck

Pt

Pkw

Pk

Pr

α

α+β

x

y

Pn

Pk

mko

mk

mkppppppppppppp

O

lo

lp

mp

mo

PΣ

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Pk



Wyszukiwarka