Bereken bij een krukasstand van 50 voor ODP en een druk in de cilinder van 0,5 MPa het zelfde als in vraag 1.

Transcriptie

1 1. MOTORMECHANICA Gegeven van een 4 cilinder 4 slagmotor -boring x slag 92 x 96 mm -drijfstanglengte 160 mm -massa translerende delen 0,5 kg. -roterende massa drijfstang 0,3 kg. -diameter kruktap 52 mm. -breedte kruktap 35 mm. -rotatie frequentie krukas 42 Hz. -Bij een krukasstand van 30 na BDP bedraagt de gasdruk in de cilinder 2 MPa. -Bepaal grafisch (A4 formaat) en bereken bij deze stand het volgende: 1. Bereken de zuigerversnelling cq vertraging. 2. Bereken de massatraagheidskracht van de translerende delen. 3. Berekening de gaskracht tengevolge van de gasdruk in de cilinder. 4. Bereken de resulterende zuigerkracht. 5. Bereken de drijfstangkracht. 6. Bereken de radiaalkracht. 7. Bereken de tangentiaalkracht 8. Bereken het momentele draaimoment. 9. Op welke manier wordt de krukwang belast? 2. MOTORMECHANICA Bereken bij een krukasstand van 50 voor ODP en een druk in de cilinder van 0,5 MPa het zelfde als in vraag 1.

2 Uitwerkblad opgave 1 middelpunt krukas op 3cm van onderzijde en 3 cm van linkerzijde

3 Uitwerkblad opgave 2 middelpunt krukas op 11cm van onderzijde en 3 cm van linkerzijde

4 3. MOTORBALANCERING Op de bijlage is een gedeelte van een ééncilindermotor afgebeeld. Bij deze motor zijn de primaire en secundaire massatraagheidskrachten uitgebalanceerd met behulp van balansassen. Verder is het volgende gegeven: -boring x slag is 80 x 90 mm -lengte drijfstang is 140 mm -massa zuiger met toebehoren is 0,2 kg -massa drijfstang is 0,3 kg -men rekent 1/3 deel van de drijfstangmassa tot de translerende delen -de rotatiefrequentie van de krukas is 60 Hz -het zwaartepunt van de baslansmassa voor het balanceren van de primaire massakracht ligt op 35 mm uit het hart van de balansas -het zwaartepunt van de balansmassa voor het balanceren van de secundaire massakrachtligt op 10 mm uit het hart van de balansas GEVRAAGD: 1. Bereken de maximale waarde van de optredende primaire en secundaire massakrachten. 2. Teken op de bijlage bij de gegeven krukasstand, de balansmassa's op de balansassen van F primair en F secundair en geef de draairichtingen van de balansassen aan. 3. Bereken de balansmassa's per as voor het balanceren van primaire en secundaire massatraagheidskrachten.

5

6 4. MOTORBALANCERING Van een directe ingespoten 4 cil. 4 slagdieselmotor is het volgende gegeven: - boring x slag 90 x 85 mm - drijfstanglengte 170 mm - massa zuiger 0,6 kg - massa drijfstang 0,8 kg (1/4 deel is translerend) - roterende massa per kruktap 0,5 kg - rotatiefrequentie van de motor50 Hz. De motor is voorzien van twee balansassen, en de krukas is voorzien van contragewichten. (zie tekening) GEVRAAGD: 1. Bereken de maximale snelheid welke de zuiger bereikt? 2. Bereken de maximale primaire en secundaire massatraagheidskrachten. 3. Teken het verloop van de totale primaire en secundaire massatraagheidskrachten van alle cilinders als functie van de krukhoek op de bijlage op de volgende bladzijde. 4. Bij welke krukstand is de algebraïsche som van beide massatraagheidskrachten maximaal. 5. Bereken de massa van de balanceergewichten om de secundaire massatraagheidskrachten uit te balanceren. De massa is op een afstand van 30 mm uit het hart geplaatst. 6. Teken de massatraagheidskrachten en de balansassen met balansgewichten in de onderstaande tekening. 0

7

8 5. MOTORMECHANICA In de bijlage, is een krukas van een vier cilinder boxermotor getekend. Tevens is de cilindernummering aangegeven. -boring x slag = 67 x 80 mm -motorrotatiefrequentie 70 Hz. -zuigermassa 0,5 kg. -drijfstang massa is 1 kg (1/4 deel is translerend) -drijfstanglengte 140 mm -Afstand tussen de middens van de drijfstangtappen is 150 mm -De roterende massa per kruktap is 0,35 kg en grijpt aan in het midden van de kruktap. GEVRAAGD: 1. Bereken en teken de primaire traagheidskrachten als functie van de krukverdraaiing voor alle cilinders. 2. Bereken en teken de secundaire traagheidskrachten als functie van de krukverdraaiing voor alle cilinders. 3. Controleer of er vrije krachten en/of momenten ten gevolge van de translerende massa's. Zo ja, bereken de grootte hiervan. 4. Controleer of er vrije krachten en/of momenten ten gevolge van de roterende massa's. Zo ja, bereken de grootte hiervan. Bereken bij een krukhoek van 30 en een rotatiefrequentie van 70 Hz, bij een gemiddelde werkdruk van 3000 kpa. 5. De radiaalkracht 6. Het momentele draaimoment 7. Bereken de hoekverdraaiing van de krukas, als de zuigersnelheid maximaal is.

9

10 6. MOTORMECHANICA Van een 4 cil. 4 slaglijnmotor is de krukas hieronder getekend Verdere gegevens zijn: -boring x slag = 84 x 90 mm -zuigermassa is 0,45 kg -drijfstangmassa is 0,8 kg (1/4 deel translerend) -drijfstanglente is 180 mm -motorrotatiefrequentie 90 Hz. -De roterende massa per kruktap is 0,7 kg inclusief het drijfstangdeel en grijpt aan in het midden van de kruktap. GEVRAAGD: 1. Bereken, in de dode punten, de primaire translatiekrachten. Teken deze krachten, in de juiste werkrichting, op de tappen 2. Bereken, in de dode punten, de secundaire translatiekrachten. Teken deze krachten, in de juiste werkrichting, op de tappen 3. Bereken de roterende massatraagheidskrachten. Teken deze krachten, in de juiste werkrichting, op de tappen 4. Beoordeel n.a.v. de ingetekende krachten de krukas op aanwezige vrije krachten en/of momenten. 5. Wat is het doel van de 4 contra gewichten op de krukas. 6. Bereken de massa van één contragewicht.

11 7. RELATIE GASKRACHT/MASSAKRACHTEN Op het uitwerkblad op de volgende bladzijde is te zien hoe de gaskracht is gericht gedurende een arbeidsproces. GEVRAAGD : 1. Teken het verloop van de primaire kracht als functie van de krukverdraaiing op het uitwerkblad indien gegeven is dat deze maximaal N bedraagt. 2. Teken het verloop van de secundaire kracht als functie van de krukverdraaiing op het uitwerkblad indien gegeven is dat deze maximaal N bedraagt. 3.

12 8. THEORIEVRAGEN BALANCEREN 1. In welke 2 delen kunnen we de massatraagheidskrachten verdelen? 2. In welke 2 delen kunnen we de translerende massatraagheidskrachten verdelen? 3. Door welke delen worden de roterende massa gevormd? 4. Door welke delen worden de translerende massa gevormd? 5. Welke invloed heeft de drijfstanglengte op de primaire massatraagheidskracht? 6. Welke invloed heeft de drijfstanglengte op de secundaire massatraagheidskracht? 7. Hoe is de massatraagheidskracht gericht tijdens versnellen ten opzichte van de bewegingsrichting? 8. Hoe is de massatraagheidskracht gericht tijdens vertragen ten opzichte van de bewegingsrichting? 9. Betrek de vorige 2 vragen nu eens op de zuigerbeweging geef dan eens aan op welke wijze de massatraagheidskracht is gericht bij het verplaatsen van de zuiger? 10. Verklaar waarom er 2 balansassen worden gebruikt 11. Verklaar waarom de balansassen tegen gesteld aan elkaar draaien. 12. Verklaar hoe hoog de frequentie van de balansassen voor primaire krachten moet zijn. 1. Verklaar hoe hoog de frequentie van de balansassen voor secundaire krachten moet zijn.

13 2. In het tekening blijkt dat de zuigerverplaatsing bij gelijke hoekverdraaiing, vanuit het B.D.P. groter is dan vanuit O.D.P. Verklaar het verschil in zuigerverplaatsing. 3. De krukcirkel in de tekening is verdeeld in 4 stukken van 90º. Geef in de afbeelding in elk kwart de richting aan van de primaire en secundaire beweging (zie de primaire beweging in het 1 e kwart als voorbeeld)

14 4. Afgebeelde krukas is volledig statisch uitgebalanceerd. om deze krukas dynamisch te balanceren zullen ter compensatie van de krachten F(1000N) contragewichten nodig zijn. De gewichten worden op de plaatsen Fc op de afstand b aangebracht. Hoe groot moeten de krachten Fc zijn om de krukas in balans te brengen? 5. Verklaar hoe het komt dat de zuiger tijdens de verdraaiing van de kruk in de kwadranten en een grotere afstand aflegt dan in de kwadranten en V.

15 6. In de afgebeelde grafiek is de zuigersnelheid afgebeeld ten opzichte van de krukhoek in graden bij een constant toerental. Verklaar waarom de afgebeelde grafiek een a-symetrische vorm heeeft? 7. Afgebeeld is een krukdrijfstang mechanisme. Teken uitgaande van de aangegeven kracht Fz, de volgende krachten op de goede plaats en de juiste grotte. Schrijf de benaming bij krachten (pijlen) Leibaankracht Flei Drijfstangkracht Fdr Tangentiaalkracht Ftan Radiaalkracht Frad