КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И ДИНАМИЧЕСКИЙ

РАСЧЕТ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА

Для заданного в варианте положения коленчатого вала (угла a) приводится в определенном масштабе схема сил, действующих на КШМ – суммарной, нормальной, направленных по шатуну и кривошипу и тангенциальной. Для этого же положения кривошипа определяются крутящий и опрокидывающий моменты, сравниваются их величины и дается объяснение результатам сравнения.

Построение графика инерционных усилий

Удельная масса поступательно движущихся деталей КШМ (в г/см²):

m_s= m_n+0,275 m_ш, (6.1)

Для приближенных расчетов значения m_n и m_ш можно принимать по таблице 6.1.

Таблица 6.1 Значения масс комплекта поршня (m_n) и шатуна (m _ш), г/см²

Наименование детали	Материал	ДсИЗ	Дизели
Поршень	Алюминиевый сплав	8…15	15…30
Поршень	Чугун	15…25	25…40
Шатун	Сталь	10…20	25…40

Параметры, необходимые для построения графика инерционных сил по методу Толе, находятся по формулам, кПа:

A= P_jmax= 0,1· m_s × w² × r(1+ l),

В=P_jmax= -0,1· m_s × w² × r(1- l) ,

С= P_jmax= -0,1·3 m_s × w² × r· l,

где r- радиус кривошипа, м.

После определения величин А, В, и С в таком же масштабе, как и давления газов, откладываются А – в ВМТ, В – в НМТ и С – в пересечении прямой, соединяющей точке А и В с нулевой линией (см. рисунок 3.1).

Затем используя точки А, В и С строится парабола; точка С соединяется с точками А и В, стороны АС и ВС полученного DАВС делятся на одинаковое число отрезков, одноименные (с одинаковыми цифрами) точки соединяются между собой и к полученным линям проводится огибающая кривая. Она и будет представлять график инерционных усилий возвратно-поступательно движущихся деталей КШМ.

Построение графика тангенциальных сил

Используя индикаторную диаграмму, график инерционных сил и полукруг Брикса находится действующая на поршень суммарная сила Р_д в кПа (через каждый 15 град угла поворота кривошипа колен вала) по выражению:

Р_д= ±( p_r- p_o) ± p_j (6.2)

где p_r и p_o- давление газов в надпоршневом пространстве и атмосферное, кПа;

p_j- инерционное усилие при рассматриваемом положении кривошипа коленчатого вала, кПа.

Полукруг Брикса строится следующим образом.

Ниже индикаторной диаграммы проводится полуокружность радиусом r= V_h/2. По горизонтали от центра полукруга О₁ откладывается в сторону НМТ отрезок ОО₁ равный (рисунок 3.1). От точки О₁ проводится луч О₁К под углом a (для которого требуется определить положение поршня) до пересечения с полуокружностью. Вертикаль через точку К (пересечения луча О₁К с полуокружностью) и определяет положение поршня для рассматриваемого угла a (отрезок V _a – ход поршня).

Знаки усилий ±(Р_г- P_o) и ±Р _j определяют по условию – если усилия препятствуют движению поршня, то минус, если направлены в сторону движения поршня – плюс.

Результаты расчета для удобства заносятся в таблицу 6.2.

Таблица 6.2 Результаты вычислений.

a, град	p_г, кПа	± ( p_г- p_о), кПа	± p_j, кПа	p_д= ±( p_г- p_о) ± p_j, кПа	±Т, кПа
1	2	3	4	5	6
15 30 45 … 720

Величину силы Т нужно определить, используя схему КШМ (рисунок 3.1). Для этого на продолжении радиуса кривошипа ОД откладывают отрезок ДЕ, равный (в принятом масштабе) силе Р_д.

Перпендикуляр, проведенный из точки Е на ось цилиндра двигателя до пересечения с направлением шатуна – отрезок Е F и представляет силу Т.

Для многоцилиндрового двигателя строится суммарная диаграмма тангенциальных сил с учетом расположения колен вала двигателя. Так, для четырехтактного двухцилиндрового двигателя с расположением колен под углом 180 град суммарная диаграмма строится как сумма двух диаграмм, сдвинутых на 180 град.

Для четырехцилиндровых двигателей диаграмма строится как сумма соответственно 4 диаграмм, сдвинутых по фазе каждая относительно предыдущей на 180 (рисунок 3.2).

Для двигателей с числом цилиндров более двух участки суммарной диаграммы 720/i (i – число цилиндров) периодически повторяется. Поэтому достаточным оказывается построение диаграммы только на одном участке. К примеру, для шестицилиндрового двигателя на участке 120 град, а четырехцилиндрового – 180 град.

Если двигатель V-образный, то суммарная тангенциальная диаграмма находится сложением диаграмм цилиндров правого и левого рядов, построенных аналогично вышеуказанному с учетом угла развала цилиндров.

Используя суммарную диаграмму, определяют среднее значение тангенциальной силы r , в мм:

, (6.3)

где: S F_пол и S F_отр – сумма положительных и отрицательных площадей суммарной тангенциальной диаграммы Т (по рисунку 3.2 ∑F_отр=0);

l – длина диаграммы ( см. рисунок 3.2).

По величине r находится эффективная мощность двигателя, кВт:

, (6.4)

где: μ₁- масштаб тангенциальной силы (кПа/мм);

η_м - механический к. п.д. двигателя.

Совпадение этого значения мощности с заданным свидетельствует о правильности построения диаграмм (несовпадение допускается до 3 %).

Расчет массы маховика

Используя график тангенциальных усилий, определяется момент инерций всех подвижных деталей двигателя и затем момент инерции и размеры маховика следующим образом.

По графику суммарных тангенциальных усилий (рисунок 3.2) определяется максимальная избыточная работа L_изб в кВт:

, (6.5)

μ= μ₁∙ μ₂ (6.6)

где μ- масштаб площади, кПа∙м/мм²;

μ₁- масштаб тангенциальной силы, кПа/мм;

μ₂- масштаб длины, м/мм.

Момент инерции всех подвижных деталей двигателя J , кг·м²:

, (6.7)

где δ - степень неравномерности вращения коленчатого вала.

Величина степени неравномерности вращения коленчатого вала принимается с соответствующим обоснованием.

Момент инерции маховика J _м (кг·м²):

J_м=(0,86…0,9)∙J, (7.8)

Масса маховика m, мм:

где D ₀- диаметр центра тяжести сечения маховика, м (см. рисунок 6.1).

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 370; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!