Динамический расчет двигателя

В ходе динамического расчета определяются силы и моменты, действующие на детали кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

а). Строят развернутую диаграмму давления газов в координатах р_Г - j^оп.кв, используя построенную индикаторную диаграмму действительного цикла в ходе теплового расчета двигателя. Перестроение индикаторной диаграммы в развернутую выполняется графическим путем по методу.Ф.А. Брикса. На этой диаграмме наносят также давление от инерционных сил и давление от суммарных сил.

 

Рис.6. Диаграмма давлений, приведенных к оси поршневого пальца:

-давление газов, -давление на поршень от инерционных сил, -суммарное давление на поршень.

б). Определяют силу инерции, действующую на детали КШМ, движущихся поступательно по формуле:

F_j = - m_j× j_n; (42)

где m_j – масса деталей КШМ, движущихся поступательно:

, (43)

- масса поршневой группы,

-масса шатуна, отнесенная к поршневому пальцу:

-масса шатуна,

j_n – ускорение поршня, определяется по формуле (41).

Массы поршневой группы и шатуна при расчете двигателя можно ориентировочно принимать из таблицы 6.

Таблица 6

Приближенные значения масс деталей кривошипно-шатунного механизма

( )

Тип двигателя	Масса поршневой группы (поршень из алюмин. сплава),	Масса шатуна
Бензиновый (D=60…100мм)	10…15	12…20
Дизель (D=80…120мм)	20…30	25…35

в). Определяют и строят суммарную силу, действующую на поршень:

 

Рис. 7. Диаграмма суммарной силы

, (43)

где численные значения берутся из диаграммы, представленной на рис.6.

г). Определяют силы F_N ; F_s; F_к и F_t с интервалом 30^о, оформляют их значения в табличной форме (табл.7) и строят развернутые диаграммы сил, действующих в КШМ двигателя (рис.8).

Боковая сила, прижимающая поршень к цилиндру:

FN = FS × tgb. (44)

 

Сила, действующая вдоль шатуна:

F_s=FS /cosb. (45)

 

Сила, направленная по радиусу кривошипа:

 

(46)

Тангенциальная сила, создающая вращающий момент на коленчатом валу:

 

(47)

Численные значения тригонометрических функций, входящих в уравнения (44)…(47), для различных углов j и b приведены в приложении.

.

 

 

 

Рис.8. Диаграммы сил, действующих в КШМ двигателя

 

Таблица 7

Расчет сил, действующих в КШМ двигателя

	кН		кН		кН		кН		кН
…

 

д). Строят диаграмму вращающего момента, снимаемого с коленчатого вала (рис.9.)

М = F_t × r,

где r – радиус кривошипа, r = S/2.

 

Рис.9.Диаграмма вращающего момента одноцилиндрового двигателя

 

Для построения диаграммы суммарного вращающего момента многоцилиндрового двигателя следует произвести алгебраическое сложение тангенциальных сил каждого цилиндра с угловым сдвигом (i- число цилиндров)

Таким образом, кривую тангенциальной силы одного цилиндра необходимо разделить на i частей и алгебраически сложить их ординаты независимо от порядка работы цилиндров.

е). Строят диаграмму износа шатунной шейки.

Результирующая сила R_шш, приложенная к шатунной шейке, определяется сложением силы Fs, действующей по оси шатуна, с центробежной силой F_сш вращающих­ся масс кривошипа (рис.10) Графическое построение силы R_шш в зависимости от угла поворота кривошипа произво­дится в виде полярной диаграммы с полюсом в точке О_ш (рис. 10.а). Сначала строят полярную диаграмму силы F_S откладывая в прямоугольных координатах с полюсом О ее составляющие Ft, Fz для различных углов j поворота коленчатого вала.

Полу­ченные точки конца вектора F_t, последовательно в порядке углов соединяют плавной кривой, которая являет­ся полярной диаграммой силы F_t с полюсом в точке О. Чтобы получить полярную диаграмму нагрузки на шатунную шейку, достаточно переместить на полученной полярной диаграмме силы F_t полюс О по вертикали на величину вектора F_сш = -m_шк × rw² в точку О_ш. Проек­ция на вертикаль любого вектора полярной диаграммы дает значение нормальной силы, действующей на шатун­ную шейку и направленную по радиусу кривошипа. По­лярная диаграмма, перестроенная в прямоугольные координаты R_шш и j (рис. 10.б), позволяет определить среднее значение R_{шш cp}.

Пользуясь полярной диаграммой, можно построить так называемую диаграмму износа шейки. Для постро­ения диаграммы под углом 60° к направлению каждой силы R_шш в обе стороны проводят кольцевые полоски, высота которых пропорциональна соответствующей силе R_шш (рис. 10.в). Суммарная площадь этих полосок в итоге представляет собой диаграмму износа (рис. 10.г). Из диаграммы износа шейки видна зона наименьших давлений на нее. Следовательно, в этом месте должно находиться отверстие для подвода масла к подшипнику.

 

Рис. 10. Диаграммы сил и износа шатунной шейки

а) полярная диаграмма. б) диаграмма нагрузки на шатунную шейку в прямоугольных координатах. в) построение диаграммы износа шатунной шейки. г ) диаграмма износа шатунной шейки.

 

12	Поделиться:

Популярное:

1. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМ
2. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМ ЕСТЕСТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ
3. Время непрерывной работы двигателя гироскопа – 10 минут,
4. Двигателя постоянного тока с независимым возбуждением»
5. Кинематический расчет привода и выбор электродвигателя
6. Кривошипно-шатунный механизм двигателя ВАЗ 2108
7. Назначение и типы передач мощности от главного двигателя к движителю.
8. Оптимизация цикла двигателя.
9. Основные положения молекулярно-кинетической теории вещества. Газы, жидкости и твердые тела. Статистический и термодинамический методы исследования.
10. Подвеска тягового двигателя и тягового редуктора
11. Проверка наличия синхронизации при попытке вращения двигателя стартером