Расчет кинематических параметров
Исходными данными для расчета являются радиус кривошипа 
, длина шатуна Lш, отношение 
и частота вращения. Отноше-
ние 
зависит от типа двигателя, его оборотности, конструкции кривошипно-шатунного механизма и находится в пределах λ = 0,22…0,33 (1/4,5…1/3). При выборе λ необходимо ориентироваться на заданный прототип двигателя и принимать ближайшее значение λ (табл. 6).
Таблица 6. Значения постоянной кривошипно-шатунного механизма λ
для отечественных автотракторных двигателей
| Марка двигателя | Значение | Марка двигателя | Значение |
| МеМЗ-965 | 0,237 | СМД-14, СМД-60 | 0,280 |
| МЗМА-412 | 0,265 | СМД-62 | 0,274 |
| ВАЗ-2106 | 0,295 | Д-240 | 0,272 |
| ЗИЛ-130, ЗИЛ-131, ЗИЛ-357 | 0,257 | ЯМЗ-236, ЯМЗ-238, ЯМЗ-240 | 0,264 |
| ЗМЗ-66 | 0,295 | ЯМЗ-740, ЯМЗ-743 | 0,267 |
| Д-37, Д-144 | 0,279 | А-41, А-01 | 0,264 |
Определяются кинематические параметры:
перемещение поршня (м)
;
скорость поршня (м/с)
;
ускорение поршня (м/с2)
.
Расчеты выполняются для углов поворота коленчатого вала φ от 0°
до 180°. Результаты вносятся в табл. 6.
Значения тригонометрических выражений, входящих в формулы
при определении перемещения S x, скорости V п и ускорения j п для при-нятого отношения, представлены в прил. 4…6.
По данным расчета строятся кривые S x, V п и j п (рис. 7).
Таблица 6. Результаты расчетов перемещения,
скорости и ускорения поршня
| φ,° | Перемещение | Скорость | Ускорение | φ,° | ||||||
| R, м | k Х | S x, м | R ·ω | kV | V п, м/с | R ·ω2 | kj | j п, м/с2 | ||
| 0 | 360 | |||||||||
| 10 | 350 | |||||||||
| 20 | 340 | |||||||||
| 30 | 330 | |||||||||
| 40 | 320 | |||||||||
| 50 | 310 | |||||||||
| 60 | 300 | |||||||||
| 70 | 290 | |||||||||
| 80 | 280 | |||||||||
| 90 | 270 | |||||||||
| 100 | 260 | |||||||||
| 110 | 250 | |||||||||
| 120 | 240 | |||||||||
| 130 | 230 | |||||||||
| 140 | 220 | |||||||||
| 150 | 210 | |||||||||
| 160 | 200 | |||||||||
| 170 | 190 | |||||||||
| 180 | 180 | |||||||||
|
|
|
|
|
|
Рис. 7. Построение кривых перемещения SX, скорости V П и ускорения поршня j П
от угла поворота коленчатого вала φ
4. Динамический расчет
кривошипно-шатунного механизма
Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма заключа-
ется в определении суммарных сил и моментов, возникающих от давле-
ния газов и сил инерции. По этим силам рассчитывают основные
детали на прочность и износ, а также определяют неравномер-
ность крутящего момента и степень неравномерности хода двигателя.
Во время работы двигателя на детали кривошипно-шатунного механизма действуют силы давления газов в цилиндре, силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс, центробежные силы, давление на пор-шень со стороны картера (приблизительно равное атмосферному давлению) и силы тяжести (последние в динамическом расчете обычно
не учитывают).
Все действующие в двигателе силы воспринимаются полезным сопротивлением на коленчатом валу, силами трения и опорами дви-
гателя.
В течение каждого рабочего цикла (720° для четырех- и 360° –
для двухтактного двигателя) силы, действующие в кривошипно-
шатунном механизме, непрерывно изменяются по величине и на-правлению. Поэтому для того чтобы установить характер изменения
этих сил по углу поворота коленчатого вала, их величины определя-
ют для ряда отдельных положений вала обычно через каждые
10…30°. Результаты динамического расчета сводят в табли-
цы.
|
|
|
В ходе расчета должны быть определены:
инерционные P j и суммарные РΣ силы, действующие на поршневой палец;
сила N, действующая на стенку цилиндра;
сила S, действующая по шатуну и ее составляющие: тангенциальная сила Т, направленная по касательной к окружности радиуса кривошипа,
и сила K, направленная по радиусу кривошипа;
центробежная сила Р S.
Эти силы определяются для положений коленчатого вала от 0° до 720° через 10° поворота коленчатого вала (п.к.в.).
Силы давления газов
Силы давления газов, действующие на площадь поршня, для упроще-ния динамического расчета заменяют одной силой, направленной по оси цилиндра и приложенной к оси поршневого пальца. Ее определяют
для каждого момента времени (угла φ) по действительной индикаторной диаграмме, снятой с двигателя, или по индикаторной диаграмме, построенной на основании теплового расчета (обычно для номиналь-
ной мощности и соответствующей ей частоты вращения коленчатого
вала).
|
|
|
Перестроение индикаторной диаграммы в развернутую по углу поворота коленчатого вала обычно осуществляют по методу Ф.А. Брикса. Для этого под индикаторной диаграммой строят вспомогательную полуокружность радиусом R = S/2 (рис. 8). Далее от центра полу-окружности (точка O) в сторону н.м.т. откладывают поправку Брикса, равную R ∙ λ/2. Полуокружность делят лучами из центра O на не-
сколько частей, а из центра Брикса (точка О') проводят линии, параллельные этим лучам. Точки, полученные на полуокружности, соответствуют определенным углам φ (на рис. 8 интервал между
точками равен 30°). Из этих точек проводят вертикальные линии
до пересечения с линиями индикаторной диаграммы, и полученные величины давлений откладывают на вертикали соответствующих
углов φ. Развертку индикаторной диаграммы обычно начинают от в.м.т.
в процессе хода впуска. При этом следует учесть, что на свернутой индикаторной диаграмме давление отсчитывают от абсолютного нуля,
а на развернутой показывают избыточное давление над поршнем
Δрг = рг – р0. Следовательно, давление в цилиндре двигателя, меньшее атмосферных, на развернутой диаграмме будет иметь отрицательные значения. Силы давления газов, направленные к оси коленчатого
вала, считаются положительными, а от коленчатого вала – отрицатель-ными.
Сила давления (МН) на поршень
Рг = (рг – р0) ∙ F П , (4.1)
где F П – площадь поршня (м2); рг – давление газов в любой момент времени (МПа); р0 – атмосферное давление (МПа).
Как следует из уравнения (4.1), кривая сил давления газов по углу поворота коленчатого вала будет иметь тот же характер изменения, что
и кривая давления газов Δрг.
Для определения газовых сил Рг по развернутой диаграмме давле-
ний Δрг необходимо пересчитать масштаб. Если кривая Δрг построена
в масштабе μр МПа в 1 мм, то масштаб этой же кривой для Рг
будет μР = μр ∙ F П , МН в 1 мм.
Рис. 8. Перестроение (развертка) индикаторной диаграммы в координаты p – φ
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 356; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!