Динамика кривошипно-шатунного механизма

При работе двигателя на детали кривошипно-шатунного механизма действуют силы от давления газов, силы инерции, центробежные силы и давление на поршень со стороны картера (приблизительно равное атмосферному давлению).

Все действующие в двигателе силы воспринимаются полезным сопротивлением на коленчатом валу силами трения и опорами двигателя.

Силы давления газов

Силы давления газов, действующих на площадь поршня, для упрощения динамического расчета заменяются одной силой, направленной по оси цилиндра и приложенной к оси поршневого пальца. Определяется эта сила для каждого момента времени (угла ) по индикаторной диаграмме, построенной на основании теплового расчета (обычно для номинальной мощности и соответствующей ей частоте вращения).

Для динамического расчета двигателя, а также для расчета на прочность его деталей необходимо иметь зависимость Fг = f(), для чего индикаторную диаграмму перестраиваем графически в развернутую диаграмму по углу поворота коленчатого вала. Перестроение индикаторной диаграммы в развернутую выполним графическим путем по методу профессора Ф.А. Брикса на рисунке 1.3.1.

Для перестроения диаграммы определим поправку Брикса:

Избыточное давление газов на поршень будет:

рг = рц – р0

где рц – абсолютное давление газов в цилиндре двигателя;

р0=0,1 МПа – давление в картере, принимаем равное атмосферному.

Сила давления газов на поршень, действующая по оси цилиндра определим по формуле:

где - площадь поршня.

Рисунок 1.1

Силы давления газов, направленные к оси коленчатого вала двигателя считаем положительными, а от коленчатого вала – отрицательными.

Результаты значения сил давления газов на поршень для ряда промежуточных значений заносим в таблицу 1.3.

Таблица 1.3 – Силы давления газов на поршень

Силы инерции в кривошипно-шатунном механизме

В зависимости от характера движения силы инерции масс кривошипно-шатунного механизма можно разделить на три группы:

1) силы инерции масс, движущихся возвратно-поступательно (поршневая группа и верхняя головка шатуна);

2) силы инерции вращающихся масс (коленчатый вал и нижняя головка шатуна);

3) силы инерции масс, совершающих сложное плоскопараллельное движение (стержень шатуна).

Для определения величины этих сил необходимо предварительно найти соответствующие массы.

Система сосредоточенных масс, динамически эквивалентная кривошипно-шатунному механизму представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Система сосредоточенных масс

Для определения значений масс поршня mп, шатуна mш, неуравновешенной части одного колена вала без противовесов mк используем конструктивные массы отнесенные к единице площади поршня, приведённые в таблице 3.3 [с. 43; 1]:

Информация по теме:

Построение индикаторной диаграммы
Исходные данные к построению диаграммы: Степень сжатия Показатель политропы сжатия Показатель политропы расширения Давление в конце впуска Давление в конце сжатия Давление сгорания Давление в конце расширения Принимаем: Масштаб Составляем таблицу ординат линий сжатия и расширения. Значение величин ...

Классификация подвижного состава
Подвижной состав автомобильного транспорта классифицируется в зависимости от вида применяемого топлива для двигателя, а также от характера использования автомобилей в народном хозяйстве. В основном на автомобили устанавливают поршневые двигатели внутреннего сгорания. В зависимости от вида применяем ...

Расчет критериев интеграции вида транспорта в транспортную сеть региона
Задано: параметры элементов транспортной сети, расчетные коэффициенты и площадь территории региона (таблица 2.1). Таблица 2.1 – Параметры элементов транспортной сети региона для грузовых перевозок Вид транспорта βi Li niнп pi δi λi μi ηi Железнодорожный 3,5 14697 632 10130 ...