Сборник заданий Поршневые машины для курсового проекта по курсу Теория механизмов с поясне (стр. 5 из 11)
Для сложных машин, таких как двигатель внутреннего сгорания, задача не решается в рамках курса “Теория механизмов”, поэтому в задании на курсовой проект студентам предлагается методика расчета, связанная только с обеспечением таких важных кинематических параметров, как средняя скорость поршня, определяющих износ цилиндро - поршневой группы.
Если в задании на курсовой проект указывается частота вращения коленчатого вала двигателя –n1 (об/мин) и средняя скорость поршня VBср [ м/с ] за цикл, то необходимая длина кривошипа LOA[ м ] определяется по формуле
LOA = 15 ´ Vcp / n1; ( 1)
где: коэффициент 15 =60 / 4 служит для пересчета времени из минут в секунды при учете пути поршня за цикл, равный четырем длинам кривошипа.
Длина шатуна LAB определяется по заданному соотношению [ LAB / LOA ]
LAB = LOA ´ [ LAB / LoA ]; (2)
Диаметр поршня D определяется по заданному соотношению [D / LOA], если оно не задано, можно ориентировочно принимать его в пределах 0,9
1,1.Исходные данные для проектирования основного механизма двигателя приводятся в таблице, приведенной в тексте задания.
Таблица 4.1. Исходные данные расчета основного механизма.
| ¹ | Исходный параметр Проектирования | А | Б | В | Г | Д | ед. изм. |
| Вариант | |||||||
| 1. | Средняя скорость поршня | м/с | |||||
| 2. | Отношение [D / H] | ||||||
| 3. | Отношение [ LAB / LoA ] | ||||||
| 4. | Отношение [ LAS / LAB ] | ||||||
| 5. | ×астота вращения кривошипа n  | об/мин | |||||
| 6. | Максимальное давление в цилиндре Pmax | Па или Мпа | |||||
| 7. | Коэффициент неравномерности вращения кривошипа. d | ||||||
В тексте задания также приводятся необходимые другие данные, такие как схема расположения цилиндров механизма, число цилиндров и т.п.
Масса поршня рассчитывается как объем цилиндра с днищем:
m3 = ( p ´ D ´ Lп ´ h + ( p ´ D ´ D ) / 4 ´ h ) ´ r; (3)
где Lп » D - высота поршня;
h = 0,005
0,01 (м) толщина стенок поршня;r - плотность материала: ×угун rч = 7,8 ´ 10
[кг/м ];Алюминиевые сплавы rа = 2,7 ´ 10
[ кг/м ];Массу шатуна m2 приближенно можно принять равной массе поршня, момент инерции шатуна относительно центра масс можно рассчитать по его длине:
Is = m2 ´[ L
AB / 12 ] ; (4)Выходные данные расчетов по проектированию механизма следует занести в таблицу 4.2:
| Параметр | ед. Изм |
| Длина LoA | М |
| Длина LAB | М |
| Диаметр поршня D | М |
| Масса поршня m3 | Кг |
| Масса поршня m2 | Кг |
| Момент инерции шатуна Is | кг м  |
Примечание: Для компрессоров задается объемная производительность, по которой необходимая определяется частота вращения кривошипа (5) n
.Проектирование механизма одноступенчатого компрессора проводится по заданной производительности ( объемному расходу газа при нормальных атмосферных условиях Vh [м /мин] ).Диаметр поршня:
[ м ]; (5)где: Vcp - средняя скорость поршня (м/с);
i- число цилиндров;
Для машины двойного действия необходимо при расчете по формуле 5 брать i=2.
Длина кривошипа:
LoA = D ´ ( H / D ) / 2= H / 2 ; (6)
где: H / D = 1 - отношение хода поршня H к диаметру;
Длина шатуна:
LAB = LOA ´ [ LAB / LoA ] ;
Необходимая частота вращения кривошипного вала компрессора:
n1 = 30 ´ Vcp / H [об/мин] (7)
5 . Выбор параметров зубчатой передачи с неподвижными осями и схемы планетарного редуктора.
Зубчатую передачу устанавливают при различии скоростей вращения кривошипа основного механизма и вала двигателя. При выбранной частоте вращения электродвигателя n дв ( 750 ,1500 или 3000 об/мин) и заданной средней частоты вращения кривошипа передаточное отношение редуктора определяется по формуле
U= n дв / n 1 . (8)
Передаточное отношение реализуется как правило выбором минимального количества зубьев шестерни Z1 (по согласовании с консультантом) из следующего ряда:
Z1=10; 11; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18;19.
Число зубьев второго колеса определяют по формуле
Z 2 = z 1 * U (9)
Параметры исходного производящего контура инструмента выбирают по ГОСТ 13755-81:
a=20°; ha*=1; С*=0,25; Pf*=0,38.
По этим параметрам строят изображение инструмента и производят расчет зубчатого зацепления и колес с помощью ЭВМ.
Для некоторых специальностей рекомендуется упрощенное изображение зубчатого зацепления, полученного в ходе выполнения лабораторной работы. Рабочий чертеж зубчатого колеса и вала изображают в масштабе 1:1 с указанием материалов, термообработки и прочих технических условий изготовления.
При разработке конструкции редуктора расчеты уточняются из условий контактной и изгибной прочностей. В приложении приведены справочные данные, небходимые для расчетов. Исходные данные выбирают по согласованию с консультантом. Рекомендемые передаточные отношения и схемы планетарных редукторов представлены в приложении. Более подробно проектирование зубчатых механизмов изложено в пособии [3].
6. Задания на проектирование
Задание № 1. (Леонов И.В., Леонов Д.И)
Проектирование и исследование судовой установки с двс
Судовая установка состоит из двухцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания ( дизеля ), зубчатой передачи и гребного винта. Зубчатая передача состоит из реверс редуктора: передачи с неподвижными осями (передаточное отношение U = -1,8) и планетарного редуктора (передаточное отношение которого выбирается по заданной частоте гребного вала 40 об/мин). Основным механизмом двигателя является кривошипно- ползунный, который состоит из кривошипа 1, шатуна 2 и поршня 3. Диаграмма изменения давления в цилиндре двигателя строится по данным таблицы 3.2. Рабочий цикл двигателя осуществляется за два оборота кривошипа.
Кулачковый механизм служит для привода выпускных клапанов.
Таблица. Исходные данные расчета основного механизма.
| № | Исходный параметр Проектирования | А | Б | В | Г | Д | ед. изм. |
| Вариант | |||||||
| 1. | Средняя скорость поршня | 7.0 | 6.5 | 6.0 | 5.5 | 5.0 | М/с |
| 2. | Отношение [D / H] | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ,,,,, |
| 3. | Отношение [ LAB / LoA ] | 4.0 | 3.5 | 3.0 | 3.75 | 4.0 | |
| 4. | Отношение [ LAS / LAB ] | 0.3 | 0.35 | 0.25 | 0.3 | 0.35 | |
| 5. | Частота вращения кривошипа n  | 400,0 | 350,0 | 320,0 | 300,0 | 280,0 | об/мин |
| 6. | Максимальное давление в цилиндре Pmax | 8,0 | 6,0 | 7,0 | 6,5 | 6,5 | МПа |
| 7. | Коэффициент неравномерности вращения кривошипа d | 1/100 | 1/80 | 1/70 | 1/60 | 1/50 | |
Задание № 2 Э.(Леонов И.В., Леонов Д.И.)
Проектирование и исследование механизмов мотоцикла
Мотоцикл оснащен двухтактным двухцилиндровым двигателем внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Основным механизмом двигателя является кривошипно - ползунный, который состоит из кривошипа 1, шатуна 2 и поршня 3. Диаграмма изменения давления в цилиндре двигателя строится по данным таблицы 3.1. Рабочий цикл двухтактного двигателя осуществляется за один оборот кривошипа. Механизм газораспределения состоит из кулачков, закрепленных на распределительном валу и толкателей, воздействующих на выпускные клапаны.