Минимальная частота 
мин-1; Принимаем 
мин-1.
Максимальная частота 
; 
мин-1
Принимаем 
мин-1.
Шаг расчета – 300 мин-1.
Номинальная расчетная мощность двигателя 
кВт, и соответствующий ей удельный расход топлива 
г/кВт∙ч.
Частота вращения коленчатого вала при 
; 
мин-1.
Коэффициенты для карбюраторного двигателя: 
; 
; 
; 
; 
.
Зависимость эффективной мощности 
в кВт:
; 
Зависимость эффективного удельного расхода топлива 
в г/(кВт∙ч):
; 
.
Зависимость среднего эффективного давления 
в МПа:
; 
.
Зависимость среднего эффективного крутящего момента 
в Н∙м:
; 
.
Зависимость часового расхода топлива 
в кг/ч:
.
Зависимость среднего давления механических потерь 
в МПа:
; 
.
Зависимость среднего индикаторного давления 
в МПа:
.
Зависимость мощности механических потерь 
в кВт:
; 
.
Зависимость индикаторной мощности 
в кВт:
.
Зависимость индикаторного крутящего момента 
в Н∙м:
; 
.
Зависимость индикаторного удельного расхода топлива 
в г/(кНт∙ч):
.
Коэффициент избытка воздуха при минимальной частоте:
; 
Принимаем 
,
а закон изменения принимаем:
; 
.
Зависимость коэффициента наполнения:
; 
.
| ηvx | 0,685 | 0,683 | 0,686 | 0,686 | 0,685 | 0,81 | 0,688 | 0,687 | 0,685 | 0,684 | 0,682 | 0,680 | 0,674 | 0,664 | 0,648 | 0,624 |
| ax | 0,76 | 0,77 | 0,78 | 0,79 | 0,80 | 0,81 | 0,83 | 0,84 | 0,85 | 0,86 | 0,87 | 0,88 | 0,89 | 0,90 | 0,91 | 0,92 |
| gix, г/кВт∙ч | 286,1 | 270,6 | 257,0 | 246,2 | 236,8 | 229,2 | 223,9 | 220,0 | 218,1 | 217,4 | 218,0 | 220,3 | 223,2 | 226,5 | 230,3 | 233,4 |
| Mix, Н∙м | 206,9 | 216,4 | 226,0 | 233,0 | 238,7 | 24203 | 244,7 | 245,4 | 244,4 | 241,9 | 237,6 | 231,6 | 223,9 | 215,1 | 204,3 | 191,9 |
| Nix, кВт | 13,0 | 20,4 | 28,4 | 36,6 | 45,0 | 53,3 | 61,5 | 69,4 | 76,8 | 83,6 | 89,6 | 94,6 | 98,5 | 101,4 | 102,7 | 102,5 |
| Nмх, кВт | 0,8 | 1,4 | 2,2 | 3,1 | 4,2 | 5,5 | 6,9 | 8,5 | 10,2 | 12,1 | 14,2 | 16,3 | 18,6 | 21,2 | 23,8 | 26,6 |
| Pix, МПа | 0,896 | 0,939 | 0,980 | 1,011 | 1,036 | 1,051 | 1,060 | 1,063 | 1,059 | 1,048 | 1,029 | 1,004 | 0,971 | 0,932 | 0,885 | 0,832 |
| Pмх, МПа | 0,055 | 0,066 | 0,077 | 0,087 | 0,098 | 0,109 | 0,119 | 0,130 | 0,141 | 0,152 | 0,163 | 0,173 | 0,184 | 0,195 | 0,205 | 0,216 |
| Gтх, кг/ч | 3,72 | 5,52 | 7,30 | 9,01 | 10,66 | 12,22 | 13,77 | 15,27 | 16,75 | 18,18 | 19,54 | 20,84 | 21,99 | 22,91 | 23,65 | 23,93 |
| Mex, Н∙м | 194,1 | 201,6 | 208,5 | 213,2 | 216,4 | 217,3 | 217,2 | 215,4 | 211,9 | 206,9 | 200,0 | 191,7 | 181,6 | 170,2 | 156,9 | 142,1 |
| Pex, МПа | 0,841 | 0,873 | 0,903 | 0,924 | 0,938 | 0,942 | 0,941 | 0,933 | 0,918 | 0,896 | 0,866 | 0,831 | 0,787 | 0,737 | 0,680 | 0,616 |
| gex, г/кВт∙ч | 304,7 | 290,7 | 278,8 | 269,0 | 261,3 | 255,7 | 252,2 | 250,8 | 251,5 | 254,3 | 259,2 | 266,2 | 275,3 | 286,5 | 299,8 | 315,3 |
| Nex, кВт | 12,2 | 19,0 | 26,2 | 33,5 | 40,8 | 47,8 | 54,6 | 60,9 | 66,6 | 71,5 | 75,4 | 78,3 | 79,9 | 80,2 | 78,9 | 75,9 |
| nx | 600 | 900 | 1200 | 1500 | 1800 | 2100 | 2400 | 2700 | 3000 | 3300 | 3600 | 3900 | 4200 | 4500 | 4800 | 5100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Максимальное значение среднего эффективного давления 
в МПа:
; 
.
а соответствующая ему частота 
в мин-1:
; 
.
Максимальное значение эффективного крутящего момента 
в Н∙м:
; 
при частоте 
в мин-1:
; 
Минимальное значение эффективного удельного расхода топлива
в г/(кВт∙ч):
; 
.
при частоте 
в мин-1:
; 
.
4 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя
4.1 Расчет силовых факторов, действующих в кривошипно-шатунном механизме
Площадь поршня 
в м2:
; 
.
мм 
м.
Сила давления газов в общем случае:
.
Масштаб сил давления газов 
в Н/мм:
; 
.
― часть массы шатуна в сборе, отнесенная к поступательно движущимся массам
; 
кг
где 
― масса шатуна в сборе.
; 
кг
где 
― удельная масса шатуна, 
кг/м3
― масса поршневого комплекта (поршень, палец, поршневые кольца,
детали стопорения пальца).
; 
кг
где 
― удельная масса поршня, 
кг/м3
Массы частей кривошипно-шатунного механизма, составляющих возвратно-поступательное движение.
; 
кг
Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс 
:
, Н
где 
― радиус кривошипа.
; 
м
― угловая скорость коленчатого вала:
; 
рад/с
Суммарная сила, действующая на поршневой палец:
, Н
Суммарная нормальная (боковая) сила:
, Н
Суммарная сила, действующая вдоль шатуна:
, Н
Суммарная радиальная сила, направленная по радиусу кривошипа:
, Н
Суммарная тангенциальная сила, направленная перпендикулярно к радиусу кривошипа:
, Н
Центробежная сила инерции вращающейся части шатуна 
, направленная по радиусу кривошипа и нагружающая шатунную шейку (шатунный подшипник):
; 
Н
где 
― часть массы шатуна, отнесенная к вращающимся массам.
; 
кг
Результирующая сила 
, действующая на шатунную шейку:
, Н
4.2 Построение графиков сил и моментов
Площадь ограниченная кривой 
и осью обцисс, 
мм2.
Длина диаграммы по оси 
, 
мм.
Максимальное 
Н
Минимальное 
Н
Среднее 
; 
Н
Масштаб крутящего момента 
; 
Н∙м/мм
Период изменения суммарного крутящего момента 
; 
.
Длина графика суммарного крутящего момента 
мм
Среднее значение суммарного индикаторного крутящего момента двигателя : 
Н∙м
Максимальное значение суммарного индикаторного крутящего момента двигателя: 
Н∙м
Минимальное значение суммарного индикаторного крутящего момента двигателя: 
Н∙м
| ΣMкр. | 0 | -34 | -160 | -350 | -512 | -586 | -518 | -341 | -83 | 209 | 512 | 790 | 991 | 1098 | 1076 | 925 | 696 | 308 | 0 | |||||||
| 0,0 | -2,3 | -11,1 | -24,3 | -36,1 | -40,6 | -35,9 | -23,6 | -5,8 | 14,5 | 35,5 | 54,7 | 68,6 | 76,0 | 74,5 | 64,0 | 48,2 | 21,3 | 0,0 | ||||||||
| Rш.ш. | Н | 23230 | 22371 | 19721 | 15830 | 11903 | 9050 | 7863 | 7727 | 7983 | 9356 | 11343 | 13050 | 14433 | 15374 | 15929 | 16204 | 16362 | 16312 | 16308 | 16242 | 15950 | 15542 | 14735 | 13593 | 11958 |
| мм | 76,4 | 73,6 | 64,9 | 52,1 | 39,2 | 29,8 | 25,9 | 25,4 | 26,3 | 30,8 | 37,3 | 42,9 | 47,5 | 50,6 | 52,4 | 53,3 | 53,8 | 53,7 | 53,6 | 53,4 | 52,5 | 51,1 | 48,5 | 44,7 | 39,3 | |
| Т | Н | 0 | -33,7 | -6169 | -7744 | -7894 | -6688 | -4460 | -1710 | 1026 | 3309 | 4871 | 5625 | 5658 | 5143 | 4279 | 3242 | 2583 | 1069 | 0 | -1069 | -2583 | -3242 | -4279 | -5190 | -5770 |
| мм | 0,0 | -11,1 | -20,3 | -25,5 | -26,0 | -22,0 | -14,7 | -5,6 | 3,4 | 10,9 | 16,0 | 18,5 | 18,6 | 16,9 | 14,1 | 10,7 | 8,5 | 3,5 | 0,0 | -3,5 | -8,5 | -10,7 | -14,1 | -17,1 | -19,0 | |
| K | Н | -15453 | -14847 | -12886 | -9845 | -6506 | -3476 | -1263 | -137 | -140 | -975 | -2467 | -3998 | -5501 | -6712 | -7567 | -8099 | -8380 | -8500 | -8531 | -8500 | -8380 | -8099 | -7567 | -6773 | -5610 |
| мм | -50,8 | -48,8 | -42,4 | -32,4 | -21,4 | -11,4 | -4,2 | -0,5 | -0,5 | -3,2 | -8,1 | -13,2 | -18,1 | -22,1 | -24,9 | -26,6 | -27,6 | -28,0 | -28,1 | -28,0 | -27,6 | -26,6 | -24,9 | -22,3 | -18,5 | |
| N | Н | 0 | -753 | -1393 | -1779 | -1865 | -1633 | -1135 | -455 | 287 | 975 | 1508 | 1830 | 1932 | 1833 | 1560 | 1239 | 844 | 411 | 0 | -411 | -844 | -1239 | -1560 | -1700 | -1853 |
| мм | 0,0 | -2,5 | -4,6 | -5,9 | -6,1 | -5,4 | -3,7 | -1,5 | 0,9 | 3,2 | 5,0 | 6,0 | 6,4 | 6,0 | 5,1 | 4,1 | 2,8 | 1,4 | 0,0 | -1,4 | -2,8 | -4,1 | -5,1 | -5,6 | -6,1 | |
| Sш.ш. | Н | -15453 | -15231 | -14284 | -12528 | -10229 | -7539 | -4637 | -1717 | 1033 | 3452 | 5428 | 6905 | 7895 | 8459 | 8697 | 8724 | 8650 | 8566 | 8531 | 8566 | 8650 | 8724 | 8697 | 8537 | 8052 |
| мм | -50,8 | -50,1 | -47,0 | -41,2 | -33,6 | -24,8 | -15,3 | -5,6 | 3,4 | 11,4 | 17,9 | 22,7 | 26,0 | 27,8 | 28,6 | 28,7 | 28,5 | 28,2 | 28,1 | 28,2 | 28,5 | 28,7 | 28,6 | 28,1 | 26,5 | |
| Р
| Н | -15453 | -15212 | -14215 | -12400 | -10056 | -7357 | -4494 | -1654 | 992 | 3309 | 5209 | 6653 | 7651 | 8255 | 8550 | 8635 | 8609 | 8555 | 8531 | 8555 | 8609 | 8635 | 8550 | 8331 | 7803 |
| мм | -50,8 | -50,0 | -46,8 | -40,8 | -33,1 | -24,2 | -14,8 | -5,4 | 3,3 | 10,9 | 17,1 | 21,9 | 25,2 | 27,2 | 28,1 | 28,4 | 28,3 | 28,1 | 28,1 | 28,1 | 28,3 | 28,4 | 28,1 | 27,4 | 25,7 | |
| Рг | Н | -15605 | -15212 | -14063 | -12248 | -9904 | -7205 | -4342 | -1502 | 1144 | 3461 | 5361 | 6805 | 7803 | 8407 | 8702 | 8787 | 8761 | 8707 | 8683 | 8707 | 8761 | 8787 | 8702 | 8407 | 7803 |
| мм | -51,3 | -50,0 | -46,3 | -40,3 | -32,6 | -23,7 | -14,3 | -4,9 | 3,8 | 11,4 | 17,6 | 22,4 | 25,7 | 27,7 | 28,6 | 28,9 | 28,8 | 28,6 | 28,6 | 28,6 | 28,8 | 28,9 | 28,6 | 27,7 | 25,7 | |
| ∆PГ | Н | 152 | 0 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -76 | 0 |
| мм | 0,5 | 0,0 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,3 | 0,0 | |
| а | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 | 130 | 140 | 150 | 160 | 170 | 180 | 190 | 200 | 210 | 220 | 230 | 240 | |
| Rш.ш. | Н | 10398 | 9019 | 8026 | 7742 | 7826 | 8929 | 10930 | 12804 | 13965 | 13625 | 11078 | 9450 | 14719 | 12315 | 7053 | 6426 | 7131 | 8109 | 9439 | 11429 | 13188 | 15176 | 16606 | 17605 |
| мм | 34,2 | 29,7 | 26,4 | 25,5 | 25,7 | 29,4 | 36,0 | 42,1 | 45,9 | 44,8 | 36,4 | 31,1 | 48,8 | 40,5 | 23,2 | 21,1 | 23,5 | 26,7 | 31,0 | 37,6 | 43,4 | 49,9 | 54,6 | 57,9 | |
| Т | Н | -5831 | -5226 | -3917 | -1970 | 453 | 2650 | 4339 | 4911 | 4326 | 2673 | 745 | 0 | 4924 | 8146 | 6970 | 5589 | 4780 | 5044 | 5988 | 7319 | 8325 | 8907 | 8838 | 8086 |
| мм | -19,2 | -17,2 | -12,9 | -6,5 | 1,5 | 8,7 | 14,3 | 16,2 | 14,2 | 8,8 | 2,5 | 0,0 | 16,2 | 26,8 | 22,9 | 18,4 | 15,7 | 16,6 | 19,7 | 24,1 | 27,4 | 29,3 | 29,1 | 26,6 | |
| K | Н | -4145 | -2647 | -1154 | -212 | -36 | -750 | -2255 | -4048 | -5501 | -5583 | -3276 | 17227 | 21647 | 17014 | 8861 | 4607 | 2485 | 1428 | 481 | -1001 | -2452 | -4511 | -6282 | -7861 |
| мм | -13,6 | -8,7 | -3,8 | -0,7 | -0,1 | -2,5 | -7,4 | -13,3 | -18,1 | -18,4 | -10,8 | 56,7 | 71,2 | 56,0 | 29,1 | 15,2 | 8,2 | 4,7 | 1,6 | -3,3 | -8,1 | -14,8 | -20,7 | -25,9 | |
| N | Н | -1896 | -1618 | -1154 | -551 | 121 | 674 | 1060 | 1161 | 994 | 604 | 166 | 0 | 1098 | 1839 | 1601 | 1321 | 1167 | 1283 | 1593 | 2047 | 2452 | 2758 | 2875 | 2761 |
| мм | -6,2 | -5,3 | -3,8 | -1,8 | 0,4 | 2,2 | 3,5 | 3,8 | 3,3 | 2,0 | 0,5 | 0,0 | 3,6 | 6,1 | 5,3 | 4,3 | 3,8 | 4,2 | 5,2 | 6,7 | 8,1 | 9,1 | 9,5 | 9,1 | |
| Sш.ш. | Н | 7158 | 5823 | 4087 | 4983 | -455 | -2755 | -4891 | -6364 | -6999 | -6189 | -3360 | 17227 | 22208 | 18859 | 11275 | 7242 | 5389 | 5245 | 6013 | 7368 | 8686 | 9925 | 10849 | 11283 |
| мм | 23,5 | 19,2 | 13,4 | 6,5 | -1,5 | -9,1 | -16,1 | -20,9 | -23,0 | -20,4 | -11,1 | 56,7 | 73,1 | 62,0 | 37,1 | 23,8 | 17,7 | 17,3 | 19,8 | 24,2 | 28,6 | 32,6 | 35,7 | 37,1 | |
| Р
| Н | 6896 | 5589 | 3917 | 1904 | -438 | -2670 | -4773 | -6256 | -6928 | -6159 | -3356 | 17227 | 22180 | 18769 | 11160 | 7120 | 5259 | 5082 | 5794 | 7072 | 8325 | 9526 | 10453 | 10934 |
| мм | 22,7 | 18,4 | 12,9 | 6,3 | -1,4 | -8,8 | -15,7 | -20,6 | -22,8 | -20,3 | -11,0 | 56,7 | 73,0 | 61,7 | 36,7 | 23,4 | 17,3 | 16,7 | 19,1 | 23,3 | 27,4 | 31,3 | 34,4 | 36,0 | |
| Рг | Н | 6805 | 5361 | 3461 | 1144 | -1502 | -4342 | -7205 | -9904 | -12248 | -14063 | -15212 | -15605 | -15212 | -14063 | -12248 | -9904 | -7205 | -4342 | -1502 | 1144 | 3461 | 5361 | 6805 | 7803 |
| мм | 22,4 | 17,6 | 11,4 | 3,8 | -4,9 | -14,3 | -23,7 | -32,6 | -40,3 | -46,3 | -50,0 | -51,3 | -50,0 | -46,3 | -40,3 | -32,6 | -23,7 | -14,3 | -4,9 | 3,8 | 11,4 | 17,6 | 22,4 | 25,7 | |
| ∆PГ | Н | 91,2 | 228 | 456 | 760 | 1064 | 1672 | 2432 | 3648 | 5320 | 7904 | 11856 | 32832 | 37392 | 32832 | 23408 | 17024 | 12464 | 9424 | 7296 | 5928 | 4864 | 4165 | 3648 | 3131 |
| мм | 0,3 | 0,8 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 5,5 | 8,0 | 12,0 | 17,5 | 26,0 | 39,0 | 108,0 | 123,0 | 108,0 | 77,0 | 56,0 | 41,0 | 31,0 | 24,0 | 19,5 | 16,0 | 13,7 | 12,0 | 10,3 | |
| а | 250 | 260 | 270 | 280 | 290 | 300 | 310 | 320 | 330 | 340 | 350 | 360 | 370 | 380 | 390 | 400 | 410 | 420 | 430 | 440 | 450 | 460 | 470 | 480 | |
| Rш.ш. | Н | 18212 | 18490 | 18627 | 18511 | 17831 | 17524 | 17142 | 16519 | 15809 | 14912 | 13641 | 11925 | 10345 | 9011 | 8102 | 7820 | 8097 | 10080 | 13090 | 16320 | 19249 | 21565 | 23026 | 23534 |
| мм | 59,9 | 60,8 | 61,3 | 60,9 | 58,7 | 57,6 | 56,4 | 54,3 | 52,0 | 49,1 | 44,9 | 39,2 | 34,0 | 29,6 | 26,7 | 25,7 | 26,6 | 33,2 | 43,1 | 53,7 | 63,3 | 70,9 | 75,7 | 77,4 | |
| Т | Н | 6942 | 5573 | 4156 | 3221 | 1259 | 0 | -1183 | -2765 | -3356 | -4393 | -5238 | -5714 | -5625 | -4871 | -3309 | -1026 | 1710 | 4460 | 6688 | 7894 | 7744 | 6169 | 3411 | 0 |
| мм | 22,8 | 18,3 | 13,7 | 10,6 | 4,1 | 0,0 | -3,9 | -9,1 | -11,0 | -14,5 | -17,2 | -18,2 | -18,5 | -16,0 | -10,9 | -3,4 | 5,6 | 14,7 | 22,0 | 26,0 | 25,5 | 20,3 | 11,2 | 0,0 | |
| K | Н | -9059 | -9854 | -10381 | -10452 | -10010 | -9747 | -9406 | -8972 | -8385 | -7769 | -6835 | -5556 | -3998 | 2467 | -975 | -111 | -137 | -1263 | -3476 | -6506 | -9845 | -12886 | -14995 | -15757 |
| мм | -29,8 | -32,4 | -34,1 | -34,4 | -32,9 | -32,1 | -30,9 | -29,5 | -27,6 | -25,6 | -22,5 | -18,3 | -13,2 | -8,1 | -3,2 | -0,4 | -0,5 | -4,2 | -11,4 | -21,4 | -32,4 | -42,4 | -49,3 | -51,8 | |
| N | Н | 2474 | 2032 | 1588 | 1052 | 484 | 0 | -454 | -903 | -1283 | -1602 | -1715 | -1835 | -1830 | -1508 | -975 | -287 | 455 | 1135 | 1633 | 1865 | 1779 | 1393 | 761 | 0 |
| мм | 8,1 | 6,7 | 5,2 | 3,5 | 1,6 | 0,0 | -1,5 | -3,0 | -4,2 | -5,3 | -5,6 | -6,0 | -6,0 | -5,0 | -3,2 | -0,9 | 1,5 | 3,7 | 5,4 | 6,1 | 5,9 | 4,6 | 2,5 | 0,0 | |
| Sш.ш. | Н | 11418 | 11326 | 11181 | 10788 | 10088 | 9747 | 9479 | 9261 | 9031 | 8929 | 8615 | 7974 | 6905 | 5428 | 3452 | 1033 | -1717 | -4637 | -7539 | -10229 | -15228 | -14284 | -15383 | -15757 |
| мм | 37,6 | 37,3 | 36,8 | 35,5 | 33,2 | 32,1 | 31,2 | 30,5 | 29,7 | 29,4 | 28,3 | 26,2 | 22,7 | 17,9 | 11,4 | 3,4 | -5,6 | -15,3 | -24,8 | -33,6 | -41,2 | -47,0 | -50,6 | -51,8 | |
| Р
| Н | 11143 | 11134 | 11067 | 10737 | 10075 | 9747 | 9467 | 9217 | 8939 | 8778 | 8407 | 7727 | 6653 | 5209 | 3309 | 992 | -1654 | -4494 | -7357 | -10056 | -12400 | -14215 | -15364 | -15757 |
| мм | 36,7 | 36,6 | 36,4 | 35,3 | 33,1 | 32,1 | 31,1 | 30,3 | 29,4 | 28,9 | 27,7 | 25,4 | 21,9 | 17,1 | 10,9 | 3,3 | -5,4 | -14,8 | -24,2 | -33,1 | -40,8 | -46,8 | -50,5 | -51,8 | |
| Рг | Н | 8407 | 8702 | 8787 | 8761 | 8707 | 8683 | 8707 | 8761 | 8787 | 8702 | 8407 | 7803 | 6805 | 5361 | 3461 | 1144 | -1502 | -4342 | -7205 | -9904 | -12248 | -14063 | -15212 | -15605 |
| мм | 27,7 | 28,6 | 28,9 | 28,8 | 28,6 | 28,6 | 28,6 | 28,8 | 28,9 | 28,6 | 27,7 | 25,7 | 22,4 | 17,6 | 11,4 | 3,8 | -4,9 | -14,3 | -23,7 | -32,6 | -40,3 | -46,3 | -50,0 | -51,3 | |
| ∆PГ | Н | 2736 | 2432 | 2280 | 1976 | 1368 | 1064 | 760 | 456 | 152 | 76 | 0 | -76 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 | -152 |
| мм | 9,0 | 8,0 | 7,5 | 6,5 | 4,5 | 3,5 | 2,5 | 1,5 | 0,5 | 0,3 | 0,0 | -0,3 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | -0,5 | |
| а | 490 | 500 | 510 | 520 | 530 | 540 | 550 | 560 | 570 | 580 | 590 | 600 | 610 | 620 | 630 | 640 | 650 | 660 | 670 | 680 | 690 | 700 | 710 | 720 | |
Коэффициент неравномерности крутящего момента 
:
; 
.
Эффективный крутящий момент двигателя в Н∙м:
; 
.
Расхождение между полученным по графику и рассчитанным в тепловом расчете значениями 
:
; 
< 
.
Расчет деталей на прочность
5.1 Поршень
Таблица 5.1― Размеры элементов поршневой группы
| Элементы поршневой группы | Расчетные зависимости для карбюраторного двигателя | Значения размеров, мм |
Высота поршня 
| 1,05∙D | 104 |
Расстояние от верхней кромки поршня до оси пальца 
| 0,6∙D | 60 |
Толщина днища поршня 
| 0,06∙D | 5 |
Высота юбки поршня 
| 0,7∙D | 70 |
Диаметр бобышки 
| 0,4∙D | 40 |
Расстояние между торцами бобышек 
| 0,4∙D | 40 |
Толщина стенки юбки поршня 
| 3 | 3 |
Толщина стенки головки поршня 
| 0,07∙D | 7 |
Расстояние до первой кольцевой канавки 
| 0,1∙D | 10 |
| Толщина первой кольцевой перемычки
| 0,04∙D | 4 |
Радиальная толщина кольца  :
- компрессионного
- маслосъемного
| 0,0425∙D 0,0425D | 4,2 4,2 |
Высота кольца 
| 3 | 3 |
Радиальный зазор кольца в канавке поршня 
- компрессионного
- маслосъемного
| 0,85 0,9 | 0,85 0,9 |
Разность между величинами зазоров замка кольца в свободном и рабочем состоянии 
| 3.1∙t | 13 |
Внутренний диаметр поршня 
| D-2(s+t+Δt) | 74,6 |
Число масляных отверстий в поршне 
| 10 | 10 |
Диаметр масляного канала 
| 0,4∙a | 1,2 |
Наружний диаметр пальца 
| 0,25∙D | 25 |
Внутренний диаметр пальца 
| 0,7∙dn | 17,5 |
Длина пальца 
| 0,83∙D | 82 |
Длина втулки шатуна 
| 0,4∙D | 40 |
Принимаем материал поршня – алюминиевый сплав.
5.1 – Расчетная схема поршневой группы
5.1.1 Днище поршня
Максимальное напряжение изгиба в диаметральном сечении днища поршня 
в МПа:
; 
.
где 
МПа.
Днище поршня должно быть усилено ребрами жесткости, поскольку расчетные напряжение превышает допускаемые 20…25 МПа.
5.1.2 Головка поршня
Головка поршня в сечении 
, ослабленная отверстиями для отвода масла, проверяется на сжатие и разрыв.
Для определения напряжения сжатия определяем:
- диаметр поршня по дну канавок 
в м:
; 
.
- площадь продольного диаметрального сечения масляного канала 
в м2:
; 
.
- площадь сечения 
головки поршня 
в м2:
;
.
- максимально сжимающую силу 
в МН:
; 
.
Напряжение сжатия 
в МПа:
; 
.
Рассчитанное напряжение сжатия не превышает допустимые значения напряжений на сжатие для поршней из алюминиевых сплавов – (30…40)МПа
Для определения напряжения разрыва в сечении 
определяем:
- максимальную угловую скорость вращения коленчатого вала при холостом ходе 
в рад∕с:
; 
.
- массу головки поршня с кольцами 
в кг:
; 
.
где 
кг – масса поршневого комплекта из динамического расчета
Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс 
в МН определяется для режима максимальной частоты вращения при холостом ходе двигателя:
;
.
где 
м ― отношение радиуса кривошипа к длине шатуна из динамического расчета.
Напряжение разрыва 
в МПа:
; 
.
Рассчитанное напряжение разрыва не превышает допустимые значения напряжений на разрыв для поршней из алюминиевых сплавов – (4…10) МПа.
5.1.3 Юбка поршня
Юбка поршня проверяется на износостойкость по удельному давлению 
в МПа на стенку цилиндра от максимальной боковой силы 
:
; 
.
Рассчитанное значение удельного давления не превышает допустимые значения напряжений для современных двигателей – (0,33…0,96) МПа
5.2 Поршневое кольцо
Проводим расчет компрессионного кольца. Материал кольца – серый чугун.
Среднее давление в МПа кольца на стенку цилиндра определяется по формуле:
;
.
где 
=1∙105 – модуль упругости чугуна
Рассчитанное среднее радиальное давление не превышает допустимые значения, которые составляют (0,11…0,37) МПа.
Для обеспечения хорошей приработки кольца и надежного уплотнения давления кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности должно изменяться по эпюре с повышением давления у замка.
где 
― значение отношения давления кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности к среднему давлению.
Таблица 5.2― Построение эпюры давления кольца двигателя на стенку цилиндра
 , град
| 0 | 30 | 60 | 90 | 120 | 150 | 180 |
| 1,05 | 1,04 | 1,02 | 1,0 | 1,02 | 1,27 | 1,5 |
| Р, МПа | 0,183 | 0,182 | 0,178 | 0,175 | 0,178 | 0,222 | 0,262 |
Напряжение изгиба кольца в рабочем состоянии 
в МПа:
; 
.
Напряжение изгиба кольца при надевании его на поршень 
в МПа:
; 
.
где 
― коэффициент зависящий от способа надевания кольца.
Рассчитанные напряжения при изгибе кольца не превышает допустимые значения, которые составляют (220…450) МПа.
Рисунок 5.2 ― Эпюра давлений компрессионного кольца на стенку цилиндра
5.3 Шатун
Принимаем материал шатуна – Сталь 40.
Материал втулки – Бронза.
Таблица 5.3 ― Размеры элементов шатуна
| Элементы шатуна | Расчетные зависимости для карбюраторного двигателя | Значения размеров, мм |
Наружный диаметр пальца 
| 0,25∙D | 25 |
Внутренний диаметр поршневой головки
со втулкой 
| 1,2∙ 
| 30 |
Наружный диаметр головки 
| 1,4∙
| 38 |
Минимальная радиальная толщина стенки
головки 
| ( -  )/2
| 4 |
Радиальная толщина стенки втулки 
| ( - )/2
| 2,5 |
Длина втулки шатуна 
| 0,385∙D | 38 |
Диаметр шатунной шейки 
| 0,65∙D | 65 |
Толщина стенки вкладыша 
| 0,04∙
| 2,5 |
Расстояние между шатунными болтами 
| 1,7∙
| 110 |
Длина кривошипной головки 
| 0,75∙
| 50 |
Размеры среднего сечения В-В шатуна:
- 
- 
- 
- 
|
0,50∙
1,22∙
0,55∙ 
4,0…7,5
| 52 67 19 3 |
5.3.1 Поршневая головка
Минимальная частота вращения коленчатого вала холостого хода в мин-1:
; 
.
Максимальная угловая скорость вращения коленчатого вала при холостом ходе 
в рад/с:
; 
.
Рисунок 5.3 – Схема шатунной группы
Разрывающая сила инерции 
в Н при 
:
;
где 
― масса поршневого комплекта, 
кг,
― масса верхней части головки шатуна, 
кг
Площадь 
в мм2 опасного сечения верхней головки шатуна:
; 
.
Напряжение разрыва 
а МПа:
; 
.
Из условия обеспечения достаточной жесткости поршневой головки напряжение разрыва не превышает максимальных значений (20…50)МПа.
5.3.2 Кривошипная головка
Максимальная величина силы инерции 
в МН:
;
где 
― масса отъемной крышки кривошипной головки,
; 
кг
Для определения напряжения изгиба крышки в МПа находим:
- внутренний радиус кривошипной головки 
в м:
; 
.
- момент инерции расчетного сечения крышки 
в м4:
; 
.
- момент инерции расчетного сечения вкладыша 
в м4:
; 
- суммарную площадь крышки и вкладыша в расчетном сечении 
в м2:
; 
.
- момент сопротивления расчетного сечения крышки без учета ребер жесткости 
в м2:
; 
.
Напряжение изгиба 
в МПа:
;
.
Крышка кривошипной головки должна быть усилена ребрами жесткости, так как расчетное напряжение превышает допускаемые (100…300) МПа.
5.3.3 Стержень шатуна
Сила, сжимающая шатун 
в МН по результатам динамического расчета:
.
Сила, растягивающая шатун 
в МН по результатам динамического расчета:
.
Площадь среднего сечения шатуна 
в м2:
;
.
Минимальное напряжение 
в МПа, возникающее в сечении В-В от растягивающей силы:
; 
.
От сжимающей силы в МПа в сечении В-В возникают максимальные напряжения сжатия и продольного изгиба:
- в плоскости качания шатуна:
; 
МПа,
где 
― коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости качания шатуна, 
- в плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна:
; 
МПа.
где 
― коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости, перпендикулярной плоскости качанию шатуна,
.
Напряжения 
и 
не превышают предельных значений для углеродистых сталей (160…250) МПа.
Дата: 2019-05-29, просмотров: 163.
