Динамічний розрахунок кривошипно-шатунного механізму (КШМ) полягає у визначенні сумарних сил і моментів, що виникають від тиску газів і від сил інерції.
Під час роботи двигуна на деталі КШМ діють:
- сили тиску газів в циліндрі;
- сили інерції зворотно-поступально рухомих мас;
Протягом кожного робочого циклу сили, що діють в КШМ, безперервно змінюються за величиною і напрямком. Тому для визначення характеру зміни цих сил по куту повороту колінчастого вала їх величини визначають для різних положень кривошипа через 30 °. Результату динамічного розрахунку зводяться в таблиці.
За час повного робочого циклу сила від тиску газів, сили інерції і ефективний крутний момент змінюються за величиною і напрямком. Відцентрова сила від обертових мас змінюється тільки за напрямком. У багатоциліндрових двигунах виникають поздовжні моменти від сил інерції поступально і обертально рухомих мас (рис.1).
Рис.1. Схема сил і моментів, що діють в КШМ.
Р - сумарна сила; N - нормальна сила; S - сила, яка діє за шатуна; К - сила, спрямована по радіусу кривошипа; Т - тангенціальна сила; ω - кутова швидкість; α - кут повороту кривошипа; β - кут нахилу шатуна від осі циліндра.
Основні вихідні дані для динамічного розрахунку - хід поршня, діаметр циліндра і індикаторна діаграма - отримують в тепловому розрахунку. Додатково необхідно вибрати і обгрунтувати довжину шатуна, маси поршневий і шатунной груп.
Для визначення довжини шатуна користуються величиною λ = R / L ш. рівній відношенню радіуса кривошипа R (половина ходу поршня S) до довжини шатуна. Для попередніх розрахунків приймаються λ = 0,25 - 0,30.
Маси поршневий групи m ш і неврівноважених частин кривошипа m k (кг) приймають по заданих питомою конструктивним масам, припадає на одиницю площі поршня F n
де F n - площа поршня, м 2
Питома маса поршня m 'n = 100 - 150 кг / м 2
Питома маса шатуна m 'ш = 120 - 200 кг / м 2
Питома маса m 'k = 150 - 200 кг / м 2
Великі значення m 'відповідають двигунам з великим діаметром циліндра. V - подібні двигуни з двома шатунами на шатунной шийці мають великі значення m 'k.
2.1 Сили тиску газів
Сили тиску газів, що діють на поршень, умовно замінюють однією силою, яка додається до осі поршневого пальця і спрямованої по осі циліндра. Визначається ця сила для кожного значення кута повороту кривошипа α по індикаторної діаграмі, розрахованої для нормального режиму роботи двигуна. Для цього отриману при тепловому розрахунку діаграму в координатах P - V перебудовують методом проф. Ф.А. Бріско в розгорнуту, з координатами Р - α. Для цього, під індикаторної діаграмою будують півколо радіусом R = S / 2. Далі від центру півкола (точка 0) в сторону нижньої мертвої точки відкладається поправка Брикса, рівна R λ / 2. Півколо з центру 0 ділять променями на шість частин, а з центру 0 'проводять лінії, паралельні цим променям. Точки, отримані на півкола, відповідають певним кутах положення кривошипа. З цих точок проводять вертикальні лінії до перетину з контуром індикаторної діаграми.
Праворуч від індикаторної діаграми наносять координати Р - α. При цьому ост абсцис розташовують на рівні лінії атмосферного тиску Р0. так як тиск на діаграмі Р - α зображується надлишковий тиск над поршнем. Вісь абсцис на діаграмі Р - α ділять вертикальними лініями на відрізки, через 30 ° кута повороту кривошипа і позначають точки відповідними значеннями кута.
Розгортку індикаторної діаграми починається від верхньої мертвої точки процесу впуску. Для чого величини тисків, отримані припиненням вертикальних ліній з контуром діаграми Р - V. переносять на відповідні лінії діаграма Р - α. Слід врахувати, що тиск процесу впуску на діаграмі Р - α повинні бути негативними. Крапку Z g дійсного тиску кінця згоряння, відзначають на розгорнутій діаграмі окремо, так як її положення відповідає 370 ° кута повороту кривошипа. Отримані точки з'єднують плавною кривою за допомогою лекала.
Чисельне значення величини сили тиску газів на поршень (кН) визначають за формулою:
де Рг і Р0 - тиску газу на поршень і атмосферний тиск в МН / м 2. прийняті по діаграмі Р - V. F n - площа поршня, м 2.
Оскільки площа поршня є величина постійна, то крива сил Р r в діаграмі Р - α матиме той же характер, що і крива тиску газів Рг.
Для визначення величини сил тиску газів по розгорнутій діаграмі перераховують її масштаб (кН / мм)
де М g - масштаб тиску, F n - площа поршня, м 2.
Шкалу сил наносять на осі ординат розгорнутої діаграми. Складають зведену таблицю величин, що визначаються динамічному розрахунку. У графу 1 записують значення кута повороту кривошипа від 0 ° до 720 ° через прийнятий інтервал 30 °. Окремо поміщають кут 370 °, якому відповідає максимальне тиск газу. За розгорнутої діаграмі для кожного кута повороту кривошипа визначають значення сили тиску газу Р r і заносять в графу 2 з відповідним знаком. Сили вважаються позитивними, якщо вони спрямовані до осі колінчастого вала.
2.2 Сили інерції
Сили інерції, що діють на КШМ, поділяються на дві групи. До першої групи належать сили інерції Р j (кН) мас, що здійснюють зворотно-поступальний рух. Це маси поршневої групи m n і верхньої частини шатуна m шп. яке умовно приведені до осі поршневого пальця.
де m j - маса деталей, що здійснюють зворотно-поступальний рух, m j = m n +0,275 m ш. j - прискорення поршня.
За знак мінус в рівнянні Р j показує, що сила інерції напрвалена в строну, протилежну прискоренню.
m шп = 0,275 m ш - частина маси шатуна, приведена до осі поршневого пальця; m ш - повна маса шатуна; R - радіус кривошипа, м;
ω = π n / 30 - кутова швидкість обертання кривошипа, 1 м / сек; n - число оборотів коленвала.
Значення тригонометричної функції
в залежності від α і λпрінімают з таблиці додатка і заносять в таблицю.
Сили інерції Р j діють по осі циліндра і вважаються позитивними, якщо ні спрямовані до осі обертання кривошипа.
Отримані значення Р j заносять в таблицю і по ним будують графіки зміни цієї сили в залежності від кута повороту на розгорнутій індикаторної діаграмі в тому ж масштабі.
До другої групи належать сили інерції До R (кН) мас, що здійснюють обертальний рух. Це маси кривошипа і нижньої головки шатуна.
Сила K R не змінюється за величиною при постійній кутовий швидкості, діє по радіусу кривошипа і спрямована від осі колінчастого вала.
Відцентрова сила До R є результуючої двох сил:
До Rш - сили інерції обертових мас шатуна
де m шк - маса шатуна, приведена до осі кривошипа m шк = 0,275 m ш;
До Rш - сили інерції обертових мас кривошипа
тут m до - маса кривошипа.
Тоді сумарна сила інерції обертових мас
Схожі роботи:
Транспортниедвігателі
роботі необхідно розглянути тепловий розрахунок автомобільного двигуна. визначити основні параметри робочого. і транспортниедвігателі. методичні вказівки щодо виконання контрольної роботи "Розрахунок робочого процесу автотранспортного двигуна". -.
Расчеттранспортно -фінансового плану АТП на 8 одиниць рухомого складу марки ПАЗ 32051R
Курсова робота >> Економіка
Розрахунок автотракторних двигунів внутрішнього згоряння
Курсова робота >> Транспорт
двигунів внутрішнього згоряння З дисципліни: "Робочі процеси, конструкція і основи розрахунку енергетичних установок і транспортно.
Транспортний податок з фізичних осіб
в додатку до цієї теми Расчеттранспортного податку Організації виробляють расчеттранспортного податку самостійно, а за. її копія. Розрахунок транспортного податку З транспортних засобів, які обладнані двигуном. транспортний податок береться з кожної.
Тепловий і динамічний розрахунок автомобільного двигуна
Курсова робота >> Транспорт