Сили навантаження на шатунну шийку КВ

Утаблиці 5.1 приведені значення сил Р_шш та R_шш, які є силами, що навантажують шатунну шийку KB.

 

5.9.1. Зі сторони шатуна на шатунну шийку діє сила Р_ш, яку розкладають на дві складові: тангенціальну Т_S, яку ми вже визначили, та нормальну Z_S, що діє вздовж осі кривошипа:

 

Z_S = P_с·cos(α + β)/cosβ, МПа (5.15)

До сили Z_S додається сила інерції від обертання маси m_ш нижньої головки шатуна Р_S, що також діє вздовж осі (по радіусу) кривошипа:

 

P_S = – (1 – ľ)·m_ш·r·ω²·10^-6, МПа, (5.16)

де (1 – ľ)·m_ш – частина маси шатуна, віднесена до нижньої головки. Позначення інших величин відповідає формулам (5.7) та (5.8).

Сили Z_S та P_S діють по одній лінії і тому їх можна додавати з урахуванням знаку. Їх алгебраїчна сума позначена Р_шш = Z_S + P_S і складає колонку P_шш таблиці 5.1.

 

5.9.2. Результуюче навантаження на шатунну шийку з боку шатуна може бути знайдене, як векторна сума сил Т_S та P_шш, кут між якими завжди дорівнює 90° і тому величина сумарної сили визначається як:

 

(5.17)

Значення результуючого навантаження на шатунну шийку R_шш занесено до відповідної колонки таблиці 5.1. За результатами розрахунків T_S та Р_шш при виконанні індивідуального завдання, (розділ 6) будується діаграма навантаження на шатунну шийку.

 

Розділ 6. Системи і механізми двигуна

(індивідуальні завдання)

Студентам, які повністю, своєчасно і з задовільною якістю виконали та оформили розрахунки двигуна (розділи 1...5), пропонується завдання по розрахунку одного з механізмів чи систем для проектованого двигуна (див. вище). Без індивідуального завдання курсова робота оцінюється “ добре ”, проте, отримання індивідуального завдання ще не гарантує оцінку “ відмінно ”: це завдання повинно бути виконаним.

При відмінній якості виконання індивідуального завдання і захисту лабораторних робіт лабораторного практикуму, студент звільняється від складання іспиту (чи тестування в кредитно-модульній системі організації навчального процесу) з дисципліни “Будова, основи теорії і розрахунку автотракторних двигунів” і одержує оцінку “ відмінно ”.

Методику розрахунку індивідуальних завдань слід підбирати з рекомендованої літератури.

При виконанні індивідуального завдання особливу увагу слід звернути на повне викладення методики розрахунку, самі ж розрахунки вдається виконати не завжди: іноді для їх виконання недостає вихідних даних. В такому разі слід обмежитися детальним аналізом методики. Проектант повинен проявити максимальну самостійність при вирішенні проблем, які виникають у процесі виконання індивідуального завдання.

 

Перелік індивідуальних завдань

6.1. Проаналізувати врівноваженість проектованого двигуна, виявити неврівноважені сили і моменти, оцінити їх вплив на роботу двигуна. Дати обгрунтовані рекомендації що до повного врівноваження двигуна та запропонувати пристрої і механізми для врівноваження, розрахувати необхідні параметри цих пристроїв чи механізмів, привести необхідні схеми та ескізи.

 

6.2. За даними динамічного розрахунку побудувати полярну діаграму навантаження на шатунну шийку KB, розрахувати та побудувати діаграму зносу шатунної шийки, визначити місце розташування отвору для підводу масла до шатунного підшипника.

 

6.3. Для проектованого двигуна спроектувати маховик: визначити необхідний момент інерції, основні розміри, дати ескіз маховика, оцінити нерівномірність ходу двигуна.

6.4. Обґрунтувати та вибрати будову поршня для проектованого двигуна, визначити конструктивні розміри, оцінити міцність та привести креслення поршня згідно з розрахунками.

 

6.5. Обґрунтувати та вибрати будову компресійних та маслознімальних кілець, призначити їх кількість, матеріал та термообробку, визначити конструктивні розміри компресійних кілець та провести оцінку їх міцності методом перевірочного розрахунку.

 

6.6. Обґрунтувати розміри, матеріал та термообробку поршневого пальця, провести перевірочний розрахунок його міцності, викреслити епюри деформацій, вказати небезпечні перерізи, призначити посадки та допуски на виготовлення. Дати робоче креслення поршневого пальця.

 

6.7. Обґрунтувати будову шатуна, призначити матеріал для його виготовлення, означити всі сили, що діють на шатун, провести перевірочний розрахунок шатуна на міцність. Дати робоче креслення шатуна.

 

6.8. Обґрунтувати та вибрати схему газорозподільного механізму для проектованого двигуна, призначити фази газорозподілу. Побудувати діаграми підйому, швидкості і прискорення клапана.

 

6.9. Обґрунтувати та вибрати схему газорозподільного механізму для проектованого двигуна, призначити фази газорозподілу. Побудувати діаграми підйому та параметра "час-переріз" клапана.

 

6.10. Обґрунтувати та вибрати схему газорозподільного механізму для проектованого двигуна, призначити фази газорозподілу. Скласти схему розташування кулачків на розподільчому валі та провести розрахунок клапанної пружини.

 

6.11. Обґрунтувати схему системи мащення для проектованого двигуна і вибрати типи основних агрегатів: масляного насоса, фільтра чи фільтрів, масляного радіатора. Привести детальну схему системи мащення.

 

6.12. Вибрати схему та обґрунтувати параметри системи рідинного охолодження для проектованого двигуна. Розрахувати параметри насоса, вентилятора, радіатора. Привести повну схему системи охолодження.

6.13. Обґрунтувати та вибрати систему пуску проектованого двигуна, проаналізувати розраховані параметри двигуна на предмет прогнозування пускових властивостей, обчислити потужність пускового пристрою, вибрати механізми і системи для полегшення пуску при низьких температурах.

 

6.14. Вибрати схему двигуна, призначити порядок роботи циліндрів та виконати розрахунок сумарних сил від дії всіх циліндрів, побудувати діаграму сумарного крутного моменту на колінчастому валу від дії всіх циліндрів, оцінити нерівномірність ходу двигуна.

 

Література

1.	Абрамчук Ф.І. та ін. Автомобільні двигуни: Підручник // Абрамчук Ф.І., Гутаревич Ю.Ф., Долганов К.Є., Тимченко І.І. – К.: Арістей, 2006. – 476 с.
2.	Архангельский В.М. и др. Автомобильные двигатели.//Архангельский В.М., Вихерт М.М., Воинов А.Н.; Под общ, ред. М.С. Ховаха. – М.: Машиностроение, 1977. – 591 с.
3.	Автомобильные и тракторные двигатели: Конструкция и расчет двигателей./Под ред. И.М. Ленина. – М.: Высшая школа, 1976. – 280 с.
4.	Анилович В.Я., Водолажченко Ю.Т. Конструирование и расчет сельскохозяйственных тракторов: Справочное пособие. – М.: Машиностроение, 1976. – 456 с.
5.	Двигатели внутреннего сгорания: Теория рабочих процессов поршневых и комбинированных двигателей./Под ред. А.С. Орлина. – М.: Машиностроение, 1983. – 372 с
6.	Колчин А.Н., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Учебное пособие для ВУЗов. – М.: Высшая школа, 2008. – 496 с
7.	Краткий автомобильннй справочник НИИАТ. – М.: Транспорт, 1988. – 515 с.
8.	Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей. – М.: Колос, 1984. – 334 с.
9.	Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Конструкция автомобильных и тракторных двигателей. – М.: Высшая школа, 1986. – 352 с.
10.	Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин. – М.: Машиностроение, 1990. – 352с.
11.	Тракторные дизели: Справочник/ Б.А. Взоров, А.В. Адамович, А.Г. Арабян и др.; Под общ. ред. Б.А. Взорова. – М.: Машиностроение, 1981. – 535 с.
12.	Сергєєв О.П., Улексін В.О. Теплові двигуни. Конспект. – Дніпропетровськ: Видавництво «Пороги», 2013. – 248 с.
13.	Чудаков Д.А., Гончаров И.А. Тракторы и автомобили. Теория трактора и автомобиля /Методические указания и задания по курсовой работе. – М.: изд. ВСХИЗО, – 1974. 102 с.

 

Додатки: Довідкові матеріали

Таблиця Д.1

Коефіцієнти опору коченню f та зчеплення φ тракторів і автомобілів

Вид опорної поверхні (ґрунтового фону)	Колісні трактори і автомобілі	Гусеничні трактори
f	φ	f	φ
Асфальтоване шосе	0,01…0,02	0,8...0,9	0,03...0,04	0,9...1,1
Суха грунтова дорога	0,03…0,05	0,6...0,8	0,05...0,07	0,7...0,9
Цілина	0,03…0,07	0,7…0,9	0,06...0,08	1,0...1,1
Скошений луг	0,06…0,08	0,6…0,8	0,06...0,08	0,7...0,9
Стерня зернових	0,08…0,10	0,6…0,8	0,06...0,08	0,8...1,0
Переліг (залежь)	0,08…0,12	0,7…0,9	0,07...0,09	1,0...1,1
Рілля (зоране поле)	0,12…0,16	0,5…0,7	0,09...0,12	0,6...0,8
Осушене болото, торф	0,14…0,16	0,3…0,4	0,11...0,14	0,4...0,6
Грунт під посів	0,16…0,18	0,5…0,6	0,10...0,14	0,6...0,7
Пісок сухий	0,18…0,20	0,3…0,4	0,12...0,15	0,8...1,0

 

Таблиця Д.2

Площа лобової поверхні деяких вантажних автомобілів

Марка автомобіля	Площа лобової поверхні, м2	Марка автомобіля	Площа лобової поверхні, м2
1. УАЗ-450, УАЗ-451 2. УАЗ-450Д, (451Д) 3. УАЗ-452Д 4. ГАЗ-53А, ГАЗ-66 5. ЗИЛ-130, ЗИЛ-131 6. ЗИЛ-133	3,07 3,23 3,12 4,45 4,46 4,65	7. МАЗ-500 8. Урал-377 9. КамАЗ-5320 10. КрАЗ-258 11. Урал-375	5,03 5,07 5,08 5,34 5,60

 

Таблиця Д.3

Характерний коефіцієнт надлишку повітря для різних типів автотракторних двигунів на номінальному режимі

Тип двигуна: Коефіцієнт надлишку повітря α:
Бензиновий (карбюраторний, інжекторний)	0,87...0,95
Дизель з розділеною камерою згоряння	1,25...1,45
Дизель з безпосереднім впорскуванням	1,50...1,65
Дизель з наддувом і безпосереднім впорскуванням	1,55...1,80

 

Таблиця Д.4

Характеристика рідких моторних палив

Вид палива	Вміст у паливі (по масі):	Нижча теплота згоряння Qн, МДж/кг	Молекулярна маса mп кг/кмоль
вуглецю С	водню Н	кисню О
Бензин	0,854	0,142	0,004	43,600	110…120
Дизпаливо	0,857	0,133	0,010	42,500	180…200

Таблиця Д5

Коротка технічна характеристика вітчизняних автотракторних двигунів

№№ пп.	Двигун, марка	Потужність, кВт	Частота обертання об/хв	Діаметр циліндра Dц, мм	Хід поршня Sп, мм	Число і розташув. циліндрів	Ступінь стиску	Питома витрата палива г/кВт·год	При-мітки
	Д-20	14,7	1800,0	125,0	140,0	1-Р	15,0	279,0	ПД
	Д-21А2	14,7	1600,0	105,0	120,0	2-Р	15,0	258,0	ПД
	Д-21А1	18,4	1800,0	105,0	120,0	2-Р	15,0	248,0	Н
	Д-120	23,5	2000,0	105,0	120,0	2-Р	15,0	238,0	Н
	Д-37М	29,4	1600,0	105,0	120,0	4-Р	16,0	252,0	ПД
	Д-48М	36,8	1500,0	105,0	130,0	4-Р	16,0	272,0	ПД
	Д-50	36,8	1600,0	110,0	125,0	4-Р	16,0	265,0	ПД
	Д-37Е	36,8	1800,0	105,0	120,0	4-Р	16,0	258,0	ПД
	Д-65Н	47,7	1800.0	105,0	130,0	4-Р	17,0	255,0	Н
	ГАЗ-52-04	55,0	2600,0	82,0	110,0	6-Р	6,7	307,0	К-а
	СМД-14	55,1	1700,0	120,0	140,0	4-Р	14,6	265,0	ПД
	Д-240	56,6	2200,0	110,0	125,0	4-Р	16,0	238,0	Н
	СМД-14Н	58,8	1800,0	120,0	140,0	4-Р	16,5	244,6	Н
	А-41	66,0	1750,0	130,0	140,0	4-Р	16,5	252,0	ПД
	ЗМЗ-2203	69,9	4500,0	92,0	92,0	4-Р	8,2	332,8	К-а
	Д-240Т	73,6	2200,0	110,0	125,0	4-Р	16,0	244,6	* Н
	Д-108	79,4	1070,0	145,0	205,0	4-Р	14,0	256,0	Н
	Д-160	81,0	2200,0	105,0	120,0	6-Р	16,5	244,6	Н
	ЗМЗ-672	84,6	3200,0	92,0	80,0	8-V	6,7	332,8	К-а
	ЗМЗ-53	90,0	3200,0	95,0	100,0	8-V	7,8	325,0	К-а
	СМД-19	92,0	1900,0	120,0	140,0	4-Р	15,0	231,0	* Н
	Д-130	102,9	1070,0	145,0	205,0	4-Р	14,0	244,6	* Н
	Д-260Т	110,0	2200,0	110,0	125,0	6-Р	16,0	238,0	* Н
	СМД-60	117,7	1900,0	130,0	115,0	6-V	15,0	245,0	* Н
	СМД-62	121,4	2100,0	130,0	115,0	6-V	15,0	245,6	* Н
	ЗИЛ-375	132,0	3200,0	108,0	95,0	8-V	6,5	340,0	К-а
	ЯМЗ-236	132,4	2100,0	130,0	140,0	6-V	15,5	238,0	Н-ат
	Д-180	132,4	1150,0	145,0	205,0	6-V	15,5	244,6	Н
	ЗИЛ-130	135,0	3200,0	100,0	95,0	8-V	7,0	320,0	К-а
	СМД-72	147,0	2100,0	130,0	115,0	6-V	15,0	244,6	* Н
	КаМАЗ-7401	154,0	2600,0	120,0	120,0	8-V	17,0	237,7	* Н-а
	8ДВТ-300	159,0	1600,0	150,0	160,0	8-V	15,0	244,6	Н
	ЯМЗ-238НБ	161,8	1700,0	130,0	140,0	8-V	16,5	238,0	Н-ат
	ЯМЗ-238Е	165,3	2300,0	130,0	140,0	8-V	16,5	237,7	Н-ат
	ЯМЗ-238А	176,5	2100,0	130,0	140,0	8-V	16,5	238,0	*-ат
	ЯМЗ-240Б	213,0	1900,0	130,0	140,0	12-V	16,0	235,0	Н
	В-306	220,7	1500,0	150,0	180,0	12-V	15,0	231,0	*
	ЗИЛ-117	220,8	4400,0	108,0	95,0	6-V	9,5	332,8	К-а
	ЯМЗ-240	264,8	2100,0	130,0	140,0	12-V	16,5	238,0	Н-ат
	СМД-83	268,0	2100,0	130,0	115,0	8-V	15,0	231,0	**
	А-85Т	335,0	1800,0	150,0	160,0	8-V	15,0	231,0	* Н
	ЯМЗ-240Н	382,5	2100,0	130,0	140,0	12-V	16,5	231,0	* Н-ат
	Д-12-525	386,1	2000,0	150,0	180,0	12-V	15,0	238,0	Н
	12ДВТ-600	441,0	2000,0	150,0	160,0	12-V	17,0	244,6	* Н
	А-90Т	442,0	1900,0	165,0	160,0	8-V	15,0	231,0	* Н

 

Примітки: * – двигун має турбонаддув; ** – двигун з турбонаддувом та проміжним охолодженням повітря; К – карбюраторний; ПД – передкамерний дизель (з розділеною камерою згоряння); Н – з безпосереднім впорскуванням (з нерозділеною камерою згоряння); а – автомобільний; ат – застосовується і на автомобілях, і на тракторах.

 

Таблиця Д6

Маса окремих елементів КШМ, віднесена до одиниці площі поршня

Елементи кривошипно-шатунного механізму	Конструктивні маси, кг/м2
карбюрат. двиг. D = 60...120 мм	дизелі D = 80...140 мм
Поршнева група (mп):
поршень з алюмінієвого сплаву	80...150	150...300
чавунний поршень	150...250	250...400
Шатун (mш)	100…200	250…400
Неврівноважені частини одного коліна КВ без противаг (mк):
стальний кований вал з суцільними шийками	150...200	200...400
чавунний литий вал з пустотілими шийками	100...200	130...300

 

 

Д7. Критерії оцінювання

Розрахунок оцінки за стобальною шкалою оцінювання (розрахунок рейтингу Програмою за результатами перевірки правильності розрахунків) здійснюється наступним чином.

1. При перевірці поточного розділу курсової роботи на ЕОМ, Програма визначає правильність розрахунку кожного параметра. Якщо хоча б один параметр обчислено з похибкою, більшою 2,5 %, то розділ вважається не виконаним, вказуються допущені помилки, які слід усунути і повторити спробу здачі. Якщо перевірка не виявила відхилень точності розрахунку більше 2,5%, то для захисту і зарахування розділу пропонується вирішити три елементарні задачі по темі розділу, що дозволяє підвищити сумарну оцінку – рейтинг. Після цього розділ остаточно зараховується.

2. Кожен розділ має стартову оцінку S_і у балах:

1-й розділ – 15 балів (S₁ = 15), 2-й – 25 (S₂ = 25), 3-й – 20 (S₃ = 20), 4-й – 20 і 5-й розділ – 20 балів (S₄ = 20 і S₅ = 20, відповідно), що в сумі дає 100 балів (для оцінки «відмінно» за вимогами кредитно-модульної системи необхідно набрати 90…100 балів).

3. Значення стартової оцінки S_і (рейтингу) коригується в залежності від ходу виконання розділу: кожна невдала спроба перевірки зменшує стартову оцінку на 1 бал.

4. При обчисленні рейтингу враховується і своєчасність виконання розрахунків (дотримання графіку). Графік, при тривалості семестру 16 тижнів, передбачає терміни захисту розділів: 1-го – 3-й тиждень (N_1г = 3), 2-го – 7-й (N_2г = 7), 3-го – 10-й (N_3г = 10), 4-го – 13-й (N_4г = 13), та 5-го розділу – 16-й тиждень (N_5г = 16).

Оцінка О_і за і -тий розділ обчислюється як: О_і = S_і*(N_іг/N_іф), де N_іф – номер тижня з початку семестру, на якому фактично відбувся захист і -того розділу.

Значення множника (N_іг/N_іф) буде залежати від відповідності фактичного виконання перевірок графіку здачі (див. таблицю Д7.1)

5. Значення сумарної оцінки (рейтингу) коригується в залежності від успішності вирішення задач: кожна правильно вирішена задача (при захисті розділу пропонується три задачі) дає 2 додаткових бали (відмова від вирішення задачі «коштує» –1 бал, на який зменшується оцінка за розділ, а відтак і рейтинг). Таким чином, при успішній здачі розділу з першої спроби (не втрачаючи бали через безрезультатні спроби) можна досягти стартової оцінки:

за 1-й розділ – 15 + 6 = 21 бал, за 2-й – 25 + 6 = 31, за 3-й, 4-й та 5-й розділи по 26 балів (20 + 6 = 26), що в сумі становить 130 балів.

Таким чином, рейтингу 100 балів можна досягти при відмінній своєчасній здачі чотирьох розділів. При цьому допустимо втратити 4 бали – можна зробити чотири невдалі спроби або не вирішити дві задачі з дванадцяти запропонованих.

Загальний рейтинг визначається як сума оцінок за кожний розділ.

 

Таблиця Д7.1

Розрахунок множника (N_іг/N_іф) для визначення рейтингу

Тиждень сем. Ni	розділ 1	розділ 2	розділ 3	розділ 4	розділ 5
чисельник Nіг
знаменник Nіф	Коефіцієнт по разділу:
		Загальна методика виконання курсового проекту, видача завдання
		1,500
		1,000	2,333
		0,750	1,750	2,500
		0,600	1,400	2,000	2,600
		0,500	1,167	1,667	2,167	2,667
		0,429	1,000	1,429	1,857	2,286
		0,375	0,875	1,250	1,625	2,000
		0,333	0,778	1,111	1,444	1,778
		0,300	0,700	1,000	1,300	1,600
		0,273	0,636	0,909	1,182	1,455
		0,250	0,583	0,833	1,083	1,333
		0,231	0,538	0,769	1,000	1,231
		0,214	0,500	0,714	0,929	1,143
		0,200	0,467	0,667	0,867	1,067
		0,188	0,438	0,625	0,813	1,000

 

Максимальна кількість балів при виконанні розрахунків згідно графіка

Тиждень сем. Ni	розділ 1	розділ 2	розділ 3	розділ 4	розділ 5
		Видача завдання
Р1		15 х 1=15 + 6 = 21	(6 балів за вирішення задач)
Р2		25 х 1 = 25 + 6 = 31	15 + 25 = 40 (21+31 = 52)
Р3		40 + 20 = 60 (52 + 26 = 78)	20 х 1= 20 + 6 = 26
Р4			60 + 20 = 80 (78 + 26 = 104)	20 х 1= 20 + 6 = 26
Р5			80+20 = 100 (104+26 = 130)	20 х 1= 20 + 6 = 26

 

 

З м і с т

Загальні зауваження
Розділ 1. Визначення необхідної потужності двигуна
Розділ 2. Тепловий розрахунок двигуна
Розділ 3. Розрахунок параметрів двигуна
Розділ 4. Розрахунок іпобудова швидкісної характеристики двигуна
Розділ 5. Динамічний розрахунок кривошипно-шатунного механізму
Розділ 6. Системи і механізми двигуна (індивідуальні завдання)
Література
Додатки: Довідкові матеріали

 

 

 

* слід розрізняти терміни „передачі” як ступені в коробці передач (перша, друга і т. д. передача, тобто, ступені коробки передач) і „ передача ” як елемент трансмісії – механізм для передачі потужності – пари зубчастих передач, шарнірні, черв’ячні передачі, гідравлічні, електричні або інші типи передач.