Разработка методики расчетной оценки динамической напряженности кривошипно-шатунного механизма тепловозного дизеля с учетом жесткости рабочего процесса

• Автор: Довженко, Иван Васильевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 165 c. : ил

1. ОБЗОР И АНАЛИЗ РАБОТ, ПОСВЯЩЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЮ ВЛИЯНИЯ ДИНАМИКИ ПРОЦЕССА СГОРАНИЯ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ НАПРЯЖЕННОСТЬ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА
1.1. Жесткость процесса сгорания и критерии ее оценки
1.2. Методы расчетной оценки влияния динамичности нагружения деталей кривошипно-шатунного механизма
1.3. Расчет деформаций при произвольном законе нагружения
2. РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СКОРОСТИ НАРАСТАНИЯ ДАВЛЕНИЯ НА ДИНАМИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ КРИВОШИПНОШАТУННОГО МЕХАНИЗМА
2.1. Выбор расчетной модели кривошипно-шатунного механизма
2.2. Приведение кривошипно-шатунного механизма к системе с дискретными параметрами
2.3. Определение инерционных и упругих параметров эквивалентной системы
2.3.1. Определение тг
2.3.2. Определение Сг
2.3.3. Определение /77*
2.3.4. Определение С
2.4. Уравнения движения
2.5. Выбор закона нагружения

2.6. Расчетная оценка влияния динамичности нагружения на напряженность кривошипно-шатунного механизма отсека тепловозного двигателя
2.7. Оценка возможности изменения частот свободных колебаний деталей кривошипно-шатунного механизма изменением их упруго-массовых характеристик
2.8. Оценка влияния динамичности нагружения на напряженность кривошипно-шатунного механизма развернутого двигателя Д70
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЖЕСТКОСТИ ПРОЦЕССА
СГОРАНИЯ НА НАПРЯЖЕННОСТЬ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА
3.1. Экспериментальная установка и измерительная аппаратура
3.2. Методика установки режимов, обеспечивающих изменение динамичности нагружения
3.3. Обработка опытных данных
3.4. Результаты экспериментального исследования
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение I. Акт внедрения
Приложение 2. Решение уравнений движения

В решениях ХХУ1 съезда КПСС и в "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года" поставлены задачи значительного повышения мощности«экономичности, обеспечения высокой надежности и долговечности дизелей.
Решение этих задач связано также с оценкой влияния скорости нарастания давления газов при воспламенении топлива в камере сгорания на прочность деталей двигателя.
Особенностью процесса сгорания в дизелях является уменьшение скорости на линии расширения, что увеличивает продолжительность сгорания и существенно понижает коэффициент полезного действия. Для повышения коэффициента полезного действия необходимо уменьшить продолжительность сгорания, что является целью совершенствования процессов смесеобразования и сгорания и что приводит к росту показателей динамичности цикла - скорости нарастания и максимального давления цикла.
В качестве тенденции при форсировке двигателей по среднему эффективному давлению можно отметить снижение степени сжатия, обусловленное необходимостью ограничения максимального давления цикла. Снижение температуры в конце процесса сжатия приводит из-за увеличения периода задержки воспламенения к повышению показателей динамичности цикла /I
Уровень виброактивности и шумности дизелей определяется наряду с другими факторами скоростью нарастания давления /2/.
Со скоростью нарастания давления связывают повышенный износ деталей, вибрацию и шумность работы, значительные динамические нагрузки кривошипно-шатунного механизма /3, 13/, т.е. снижение надежности дизелей.
Существующие методы расчета механической напряженности деталей двигателя не учитывают динамичности нагружения. Стремление к форси-

Это равенство, полученное в предположении, что масса стержня весьма мала по сравнению с сосредоточенной массой, может быть с достаточной точностью применено в случае, когда масса стержня равна сосредоточенной массе. Ошибка в этом случае/39/не превышает 0,75%.
Для шатуна отсека двигателя Д 70 сосредоточенная масса равна ГП ~ /71 Зг + тп = 7,05 + 26,38 = 33,43 кг а масса стержня
тст = и,4 кг
т.е., сосредоточенная масса почти втрое превышает массу стержня, поэтому точность этой приближенной формулы вполне достаточна.
Точное решение/45/табл. I дает значение
/Пёт = °’354 • тст
однако, для учета влияния незначительного изменения площади поперечного сечения по длине шатуна/35, 45/, принимаем
тст =0,555Л7ст = 5,8нг.
Тогда, для отсека двигателя Д
П?& = 37,23 кг.
2.3.2 Определение
Жесткость шатуна в осевом направлении равна жесткости стержня, состоящего из участков с различным поперечным сечением, т.е. различной жесткости
— ~ “

где Сі = Е - жесткость і -го участка стержня шатуна
Здесь Е = 2,2 . 10^ кГс/см3 - модуль упругости материала;
Еі - средняя площадь поперечного сечения участка шатуна;
Еи - длина участка шатуна.
Тогда Сг = 1,7 . Ю9 Н/м