PEREH (Основы производственной деятельности дилера по продукции АО Стройдормаш г.Калининград)

2.6. Конструкторская часть

2.6.1. Установка двигателя СН-6Д

и КПП

2.6.2. Установка двигателя УД-25

и КПП

2.6.3. Модернизированный кронштейн для установки двигателя 196432 вместо СН-6Д

2.6.3. Модернизированный кронштейн для установки двигателя 196432 вместо УД-25

2.6.5. Расчёт кронштейна-переходника (2.6.4.)

2.6.5.1. Общие положения

Расчёт усилий, передаваемых на переходник от динамических нагрузок в моторной установке и её веса, а также прочности самого переходника проводится в связи с заменой модели устанавливаемого двигателя и конструкции переходника. Так как нет подробной технической характеристики карбюраторного ДВС модели 196432, выпускаемого фирмой B&S (США), расчёт носит ориентировочный характер.

Цели расчёта:

— убедиться в отсутствии чрезмерных динамических нагрузок даже в условиях работы моторного агрегата в условиях резонансных (по отношению к несущей конструкции) режимах;

— проверить наличие достаточного запаса прочности новой конструкции переходника при воздействии упомянутых нагрузок;

— проверить техническую пригодность применяемых резиновых амортизаторов при установке новых модели ДВС.

2.6.5.2. Расчёт нагрузок, создаваемых ДВС B&S 196432

2.6.5.2.1. Известные технические данные двигателя 196432

2.6.5.2.2. Расчёт недостающих технических данных

Средний крутящий момент по колен. валу:

Нм.

Площадь цилиндра (поршня):

м².

Суммарная площадь всех цилиндров:

м².

Объём рабочих камер:

м³.

Среднее индикаторное давление:

кПа или кгс/см²

— тактность ДВС.

Принимаем кгс/см².

Радиус кривошипа:

мм = 0,0381 м.

Отношение радиуса кривошипа r к длине шатуна l_ш .

2.6.5.2.3. Расчёт замещающей массы

поршневой группы

Замещающая масса поршневой группы:

, где

m_п — натуральная масса поршня;

m_ш — натуральная масса шатуна;

l_ш — расстояние между осями расточек шатуна в поршневой и кривошипной головке;

l_шк — расстояние от оси расточки в кривошипной головке шатуна и центром тяжести шатуна.

Конструктивная масса поршня:

.

Конструктивная масса шатуна:

.

Тогда кг;

кг.

Принимаем .

Замещающая масса поршневой группы (локализованная на оси пальца) равна:

кг.

2.6.5.2.4. Расчёт сил инерции поршневой группы

Силы инерции, приложенные к поршневой группе, вызываются возвратно-поступательным движением поршня. В расчётах рекомендуется учитывать 1-ую и 2-ую гармоники переменной силы инерции, приложенной к поршневой группе вдоль оси цилиндра:

— угол поворота кривошипа из верхнего мёртвого положения;

Наибольшее значение усилия на поршневой группе:

Максимальная величина ускорения поршня:

2.6.5.2.5. Расчёт переменной части опрокидывающего момента, создаваемой силами инерции на поршневой группе

Момент от силы инерции поршневой группы, передаваемый касательной составляющей усилия на шатуне на колен. вал, равен с точностью до 4-ой гармоники:

Амплитудные значения гармоник момента М_w :

2.6.5.2.6. Расчёт переменной части опрокидывающего момента от непостоянства давления газов

Опрокидывающий момент, действующий на корпус двигателя и далее на несущую конструкцию моторной установки в целом, равен крутящему моменту на оси колен. вала: М_опр = М_кр

Поэтому М_опр определяется выражением:

М_о — средний крутящий момент;

М_к — амплитудное значение к-ой гармоники момента;

w — угловая частота колебаний; для 4-х тактного двигателя w = (1/2)w_в; w_в — угловая скорость вращения колен. вала; — начальная фаза к-го момента.

М_к — определяют по формуле:

М_к = Т_гкrF_п , где

Т_гк — к-ая гармоника тангенциальной силы, отнесённой к единице площади цилиндра.

Так как w = 1/2w_в , то порядок k кратен 1/2:

k = 1/2; 1; 1^1/2; 2; 2^1/2...

Здесь P_i выражено в Мпа; для данного двигателя: P_i = 1 Мпа.

Подставляя в формулу r = 0,0381 м и F_п = 3,167 10^-3 м², получим значение амплитуд гармоник момента.

2.6.5.2.7. Результаты расчёта постоянных и переменных силовых факторов в цилиндре двигателя

Таблица 2.1

Р_г — сила давления газов на поршень;

Р_j — сила инерции вследствие неравномерного движения поршня.

Начальная фаза отсчитывается от положения ВМТ. Положительные значения: у силы — при направлении вверх; у момента — при вращении по часовой стрелке.

2.6.5.3. Расчёт инерционных характеристик колебательной системы моторной установки

2.6.5.3.1. Допущения, принятые в расчёте

2.6.5.3.1.1. Ввиду отсутствия чертежей двигателя мод. 196432 и КПП, а также ввиду ориентировочного характера расчёта, принимаем, что двигатель и КПП представляют собой параллелепипеды, размеры которых определяются основным массивом металла данных агрегатов.

Приняты размеры в м.

2.6.5.3.1.2. Считаем всю моторную установку (двигатель + КПП + переходник) абсолютно — жёстким телом. Такое допущение оправдано тем, что установка опирается на резину — металлические амортизаторы, податливость которых на несколько десятичных порядков выше податливости металлических элементов агрегатов, входящих в установку.

2.6.5.3.1.3. Принимаем, что центр тяжести всей системы лежит на оси вращения колен. вала двигателя. Принимаем, что на той же оси лежат ц.т. двигателя и КПП в отдельности. Такое допущение оправдано следующими соображениями (помимо ориентировочного характера расчёта):

— Корпус двигателя с искровым зажиганием (ДсИЗ) мод. 196432 выполнен из лёгкого металла (этим объясняется его малая масса). Детали из стали — коле. вал с противовесами, маховик, муфта сцепления и т.п. расположены низко — их ц.т. лежат или на высоте оси вращения или ещё ниже. Небольшим расстоянием по высоте между фактическим ц.т. ДсИЗ и осью вращения в приближённом расчёте можно пренебречь.

— Переходник, входящий в рассчитываемую систему расположен значительно ниже ДсИЗ и КПП и сильно вытянут по вертикали; всё это заметно снижает ц.т. всей системы.

2.6.5.3.1.4. Принимаем, что массы симметрично размещены относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения. При ориентировочном характере расчёта такое допущение вполне оправдано. При том, что опоры вибросистемы (амортизаторы) расположены строго симметрично относительно упомянутой плоскости, сделанное допущение позволяет в расчёте разбить рассчитываемую систему на 2 подсистемы, каждая из которых имеет 3 степени свободы.

2.6.5.3.2. Выбор системы координат

Принятая система координат (правая) показана на рисунке вместе со схематически изображёнными ДсИЗ, КПП, а также амортизаторами. Там же указаны размеры, взятые со сборочного чертежа моторной установки или получающиеся простым расчётом на основе принятых допущений.

2.6.5.3.3. Координаты центров тяжести