Макушев Ю.П., Ширлин И.И. Динамика двигателей внутреннего сгорания
Подождите немного. Документ загружается.
40
ние коленчатого вала.
Маховик выполняет и другие функции. Он служит для плавного дви-
жения с места автомобиля, трактора, размещения муфты сцепления и стар-
терного венца. Во время пуска маховик позволяет осуществить вспомога-
тельные такты рабочего цикла двигателя.
Значение момента инерции маховика используется при расчете колен-
чатого вала на крутильные колебания и
при равномерности хода двигателя.
5.3. Описание лабораторной установки
Исследуемый маховик бензи-
нового двигателя «Волга» подвеши-
вается на трех нитях одинаковой
длины, параллельных оси вращения
маховика рис. 5.1. Свободные кон-
цы нитей закреплены на одинако-
вом расстоянии от оси вращения.
5.4. Экспериментальное опреде-
ление момента инерции маховика
Поворотом на 20…30º маховик
сообщают колебательное движение,
замеряя секундомером время 50-ти
колебаний. Опыт повторяют три
раза, определяя среднюю величину
периода полного колебания маховика Т, с., по формуле:
n
T
τ
=
, (5.2)
где τ и n – соответственно время, с, и число колебаний маховика.
Момент инерции маховика
Э
М
J
, кг·м
2
, определяют по формуле
l
Tagm
J
Э
М
⋅
⋅⋅⋅
=
2
22
4
π
, (5.3)
где m – масса маховика, m = 11,40 кг;
Рис. 5.1. Схема крепления маховика на
трех нитях
41
g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с
2
;
a – расстояние между нитями, a = 0,17 м;
l – длина нитей, l = 0,7 м.
5.5. Расчетное определение момента инерции маховика
При отсутствии готового маховика его момент инерции можно опре-
делить расчётным путем, используя данные рис. 5.2.
Для этого маховик разбиваем на 4 простых фигуры и определяем их
моменты инерции.
Рис. 5.2. Разрез маховика
1.
Момент инерции наружного обода
(
)
ρ
π
⋅−=
4
4
4
4
5
32
BddJ
н
об
, (5.4)
42
где d
4
– внутренний диаметр обода, d
4
= 0,3 м;
d
5
– внешний диаметр обода, d
5
= 0,36 м;
B
4
– ширина наружного обода, B
4
= 0,03 м;
ρ – плотность стали, ρ = 7800кг/м
3
.
2. Момент инерции диска
(
)
ρ
π
⋅−=
3
4
3
4
4
32
BddJ
Д
(5.5)
где d
3
– внутренний диаметр диска, d
3
= 0,14 м;
B
3
– ширина диска, B
3
= 0,015 м.
3. Момент инерции фланца
(
)
ρ
π
⋅−=
1
4
1
4
3
32
BddJ
ф
(5.6)
где d
3
– внешний диаметр фланца, d
3
= 0,14 м;
d
1
– внутренний диаметр фланца, d
1
= 0,17 м;
B
1
– ширина фланца, B
1
= 0,01 м.
4. Момент инерции внутреннего обода
(
)
ρ
π
⋅−=
2
4
3
4
2
32
BddJ
В
об
, (5.7)
где d
2
– внешний диаметр внутреннего обода, d
2
= 0,17 м;
d
3
– внутренний диаметр внутреннего обода, d
3
= 0,14 м;
B
2
– ширина внутреннего обода, (B
2
=0,02 м).
5. Расчетное значение момента инерции маховика
Р
M
J
2
мкг ⋅
нахо-
дим по формуле
В
обФД
Н
об
P
M
JJJJJ +++=
(5.8)
6. Определим погрешность в определении момента инерции маховика
расчетным и экспериментальным путем по формуле
43
%100⋅
−
=
P
M
B
M
P
M
J
JJ
ε
(5.9)
5.6. Порядок выполнения работы
1. Изучить методику экспериментального и расчётного определений
момента инерции маховика.
2.
Ознакомиться с лабораторной установкой.
3.
Повернуть на угол 20…30
о
маховик и определить время в секун-
дах 50-ти колебаний. Опыт повторить 3 раза.
4.
По формуле (5.2) определить период полного колебания, а по
формуле (5.3) – момент инерции маховика (экспериментальный).
5.
По формулам (5.4) – (5.8) определить моменты инерции отдель-
ных частей маховика в целом.
6.
По формуле (5.9) определить погрешность в определении момен-
та инерции маховика.
7. Результаты экспериментальных и расчётных данных перемещают
в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Результаты исследования маховика
Объект
исследования
τ,
с
Т,
с
3
M
J
,
кг·м
2
Н
об
J
,
кг·м
2
Д
J
,
кг·м
2
Ф
J
,
кг·м
2
В
об
J
,
кг·м
2
Р
M
J
,
кг·м
2
ε,
%
Маховик
5.7. Содержание отчета
Отчет
по работе должен содержать наименование и цель работы, крат-
кое описание методики экспериментального определения момента инер-
ции маховика, эскиз маховика с размерами, основные расчётные формулы,
таблицу, выводы.
Контрольные вопросы
1. Что представляет собой момент инерции? Определение, размер-
ность.
2.
С какой целью определяют момент инерции маховика?
3.
Назначение маховика?
44
4. Каким образом маховик «накапливает» и «отдаёт» энергию?
5.
Методика экспериментального и расчётного определений момен-
та инерции маховика?
6.
В каких расчётах ДВС применяют момент инерции маховика?
Библиографический список
1. Двигатели внутреннего сгорания: Конструирование и расчёт на
прочность поршневых и комбинированных двигателей / Под ред. А.С. Ор-
лина, М.Г. Круглова. – 4 изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1984.
– 384 с.
2.
Попык К.Г. Динамика автомобильных и тракторных двигателей.
– М.: Высшая школа, 1970. – 340 с.
3.
Колчин А.И., Демидов В.П. Расчёт автомобильных и тракторных
двигателей. – М.: Высшая школа, 1971. – 400 с.
4.
Железко Б.Е. и др. Расчёт и конструирование автомобильных и
тракторных двигателей (дипломное проектирование). – Минск: Высшая
школа, 1987. – 247 с.
5.
Железко Б.Е. и др. Термодинамика, теплопередача и двигатели
внутреннего сгорания / Б.Е. Железко, В.М. Адамов, Р.Н. Есьман; Под ред.
Б.Е. Железко. – Минск: Высшая школа, 1985. – 271 с.
6.
Колчин А.И., Демидов В.П. Расчёт автомобильных и тракторных
двигателей. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2002. – 496 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .............................................................................................................3
1. Расчет двигателя ............................................................................................4
2. Расчет маховика.............................................................................................16
3. Применение векторных диаграмм в расчетах ДВС................................. 22
4. Определение моментов инерции элементов коленчатого вала.............. 33
5. Определение момента инерции маховика ................................................ 39
Библиографический список............................................................................ 44
Учебное издание
ДИНАМИКА
ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО
СГОРАНИЯ
Составители: Юрий Петрович Макушев,
Иван Иванович Ширлин
***
Редактор И.Г. Кузнецова
***
Подписано к печати ________
Формат 60×90 1/16. Бумага писчая
Оперативный способ печати
Гарнитура Таймс
Усл. п. л. ____, уч.-изд. л. ___
Тираж 100 экз. Заказ №____
Цена договорная
***
Издательство Сибирской государственной
автомобильно-дорожной академии
644099, г. Омск, ул. П. Некрасова, 10
––––––––––––––––––––––––––––––––––
Отпечатано в ПЦ издательства СибАДИ
644099, г. Омск, ул. П. Некрасова, 10