Δυναμική ανάλυση 2χρονου κινητήρα April 1, 2017

Transcript

1 Δυναμική ανάλυση 2χρονου κινητήρα April 1, 217 Ασκηση. Δυναμική ανάλυση 2Χ κινητήρα Με τον 2Χ κινητήρα που επιλέξατε να υπολογίσετε για τον μέγιστο αριθμό στροών και για γωνίες στροάλου 1 ο και 9 ο με αντίστοιχη πίεση p 1 o =13bar και p 9 ο =15bar τα παρακάτω. α)την απόσταση x,την ταχύτητα c, την επιτάγχυνση b β)την δύναμη από τα καυσαέρια Fg, την πλευρική δύναμη FgN την δύναμη στον διωστήρα FgS. γ)την εαπτομενική δύναμη FgT την ακτινική δύναμη FgR του στροάλου και την στρεπτική ροπή MgT δ)την παλινδρομική μαζική δύναμη επί του εμβόλου Fl ε)την συνολική δύναμη επί του εμβόλου Fολ καθώς και τη συνολική στρεπτική ροπή Μολ Για τον κινητήρα S9mc-c8 που επιλέξαμε έχουμε τα εξής χαρακτηριστικά : Διάμετρος εμβόλου D=9mm Διαδρομή εμβόλου S=3188mm Μήκος διωστήρα l=327mm Λόγος ακτίνας στροάλου/μήκος διωστήρα λ=r/l=,4875 Μέγιστος αριθμός στροών λειτουργίας κινητήρα n=78 rpm (ονομαστικές στροές) α) Έχουμε τον τύπο της μετατόπισης ακριβής λύση : ] προσεγγιστική λύση : 1 x (m) 1 ο,359 9 ο 2,9

2 x [m] Δυναμική ανάλυση 2χρονου κινητήρα April 1, 217 Έαν κάνουμε την γραική παράσταση της απόστασης x σε σχέση με την γωνία για όλο το κύκλο λειτουργίας έχουμε : 3,5 Απόσταση x 3 2,5 2 1,5 απόσταση x 1, μοιρες Έχουμε τον τύπο της ταχύτητας c ακριβής λύση : ] προσεγγιστική λύση : c (m/sec) 1 ο 3,35 9 ο 13,2 Σημείωση: η γωνιακή ταχύτητα σε ω σε rad/sec δηλαδή ω=2πn/6 Έαν κάνουμε την γραική παράσταση της ταχύτητας σε σχέση με την γωνία για όλο το κύκλο λειτουργίας έχουμε : 2

3 b [m/sec^2] c [m/sec] Δυναμική ανάλυση 2χρονου κινητήρα April 1, Ταχύτητα c μοιρες ταχύτητα c Έχουμε τον τύπο της επιτάγχυνσης b ακριβής λύση : προσεγγιστική λύση : b (m/sec 2 ) 1 ο 135,4 9 ο -59,4 Έαν κάνουμε την γραική παράσταση της επιτάγχυνσης b σε σχέση με την γωνία για όλο το κύκλο λειτουργίας έχουμε : 2 Επιτάγχυνση b Επιτάγχυνση b μοιρες Απο τα διαγράμματα που βλέπουμε παραπάνω διαπιστώνουμε τα παρακάτω : 3

4 Δυναμική ανάλυση 2χρονου κινητήρα April 1, 217 1) η απόσταση x του εμβόλου για τις πρώτες 9 ο του στροάλου έχει διανύσει διαδρομή περισσότερο από την μισή. 2)η μέγιστη ταχύτητα του εμβόλου αναπτύσετε για γωνία στροάλου =7 ο περίπου 3)η επιτάγχυνση του εμβόλου για γωνίες στροάλου 11 ο <<26 ο παρουσιάζει αυξομειώσεις. β) Η δύναμη από τα καυσαέρια Fg μπορεί να υπολογιστεί από : Προσοχή! η p g σε Pascal (x1 5 ) p(bar) Fg(N) 1 ο ο Η πλευρική δύναμη FgN δίνεται από τον τύπο : Όπου : FgN(N) 1 ο ο

5 N Δυναμική ανάλυση 2χρονου κινητήρα April 1, 217 Η δύναμη επι του διωστήρα FgS δίνεται από τον τύπο : β FgS(N) 1 ο 4,86 ο ο 29,17 ο γ) Η εαπτομενική δύναμη FgT δίνεται από τον τύπο : β FgΤ(N) 1 ο 4,86 ο ο 29,17 ο Η ακτινική δύναμη FgR δίνεται από τον τύπο : β FgR(N) 1 ο 4,86 ο ο 29,17 ο Δυνάμεις στον στρόαλο εαπτομενικη δυναμη ακτινικη δύναμη μοιρες Βλέπουμε ότι περίπου μετά τις 6 μοίρες η ακτινική δύναμη έχει αρνητικό πρόσημο οπότε και εελκύει τον στρόαλο αλλά πολύ λιγότερο απ ότι δέχεται θλίψη. Η εαπτομενική δύναμη έχει στον 1 ο χρόνο (-18 ο ) θετικές τιμές λόγω καύσης με μέγιστη τιμή περίπου στις 35 ο και στον 2 ο χρόνο (18-36 ο ) παίρνει αρνητικές τιμές λόγω συμπίεσης. 5

6 Δυναμική ανάλυση 2χρονου κινητήρα April 1, 217 Η στρεπτική ροπή ΜgT δίνεται από τον τύπο : β MgΤ(Nm) 1 ο 4,86 ο ο 29,17 ο δ) Η παλινδρομική μαζική δύναμη δίνεται από τον προσεγγιστικό τύπο : Το αρνητικό πρόσημο (-) σημαίνει ότι αντιτίθεται στην δύναμη των καυσαερίων Το βάρος m l πρέπει να υπολογισθεί : Ξέρουμε ότι η μάζα του εμβόλου-βάκτρου και διωστήρα είναι : m εβ =38 kg, m δ =8kg Το κέντρο μάζας του διώστηρα θεωρείται ότι είναι στο ½ του μήκους του οπότε και αυτό μόνο συμμετέχει στην παλινδρόμιση. Οπότε τελικά : Fl(N) 1 ο ο Ε) η συνολική δύναμη Fολ επί του εμβόλου είναι : Fολ=Fg+Fl Fολ(N) 1 ο ο

7 N Δυναμική ανάλυση 2χρονου κινητήρα April 1, 217 Fολ Fl Αδρανειακη δύναμη Fg δύναμη καυσαερίων Fol ολικη δύναμη μοιρες Βλέπουμε από το διάγραμμα ότι η συνολική δύναμη Fολ είναι πάντα προς τα κάτω. Ενώ οι αδρανειακές δυνάμεις μειώνουν την δύναμη των καυσαερίων στην περιοχή της καύσης. Η εαπτομενική δύναμη FολT δίνεται από τον τύπο : β FολT(N) 1 ο 4,86 ο ο 29,17 ο Άρα η συνολική στρεπτική ροπή είναι ΜολT δίνεται από τον τύπο : β MολΤ(Nm) 1 ο 4,86 ο ο 29,17 ο