Действующие в кривошипно-шатунном механизме
Суммарные силы (кН), действующие в кривошипно-шатунном
механизме, определяют алгебраическим сложением сил давления газов
и сил возвратно-поступательно движущихся масс:
Р = Рг + Р j. (4.9)
При проведении динамических расчетов двигателей целесообразно пользоваться не полными, а удельными силами, отнесенными к единице площади поршня. В этом случае удельные суммарные силы (МПа) определяют путем сложения избыточного давления над поршнем Δрг (МПа) и удельных сил инерции р j (МН/м2 = МПа):
. (4.10)
Графически кривую удельных суммарных сил р строят с помощью диаграмм Δрг = f(φ) и pJ = f(φ) (см. рис. 8). При суммировании этих диаграмм, построенных в одном масштабе μр получают диаграмму р в том же масштабе.
Суммарная сила РΣ, как и силы Рг и Р j, направлена по оси цилиндра
и приложена к оси поршневого пальца (см. рис. 10б). Воздействие
от силы РΣ передается на стенки цилиндра перпендикулярно к его оси
и на шатун по направлению его оси.
Сила N (кН), действующая перпендикулярно к оси цилинд-
ра, называется нормальной силой и воспринимается стенками цилиндра:
. (4.11)
Нормальная сила N считается положительной, если создаваемый ею момент относительно оси коленчатого вала направлен противоположно направлению вращения вала двигателя.
Сила S (кН), действующая вдоль шатуна, воздействует на него и далее передается кривошипу. Она считается положительной, если сжимает шатун, и отрицательной, если растягивает его:
|
|
|
. (4.12)
От действия силы S на шатунную шейку возникают две
составляющие силы (см. рис. 10б):
сила, направленная по радиусу кривошипа (кН):
; (4.13)
тангенциальная сила, направленная по касательной к окружности радиуса кривошипа (кН):
. (4.14)
Сила К считается положительной, если она сжимает щеки
колена.
Сила Т принимается положительной, если направление со-
здаваемого ею момента совпадает с направлением вращения коленчатого вала.
Значения тригонометрических выражений, входящих в формулы для расчетного отношения 
, можно взять из прил. 7…10.
По данным расчета на одном графике должны быть построены диаграммы сил T, N, K и S (отнесенных к единице площади поршня)
по углу поворота коленчатого вала (рис. 11).
Суммарная диаграмма тангенциальных сил
Для многоцилиндрового двигателя строится суммарная диа-
грамма тангенциальных сил. Поскольку для всех цилиндров дви-
гателя кривые тангенциальных сил t одинаковы (отличаются лишь
тем, что смещены по углу поворота коленчатого вала на угловые интервалы между вспышками в отдельных цилиндрах), то для по-
строения суммарной кривой tΣ достаточно иметь кривую t для одного цилиндра.
|
|
|
Для двигателя с равными интервалами между вспышками суммарный крутящий момент будет периодически изменяться:
для четырехтактного двигателя – через Θ = 720°/i;
для двухтактного – через Θ = 360°/i,
где i – число цилиндров.
Обычно tΣ строится графически, при этом кривая за цикл
для одного цилиндра разбивается вертикальными прямыми на i участ-
ков, что соответствует длине участка 
.
Рис. 11. Построение сил P , N , S , K и Т по углу поворота коленчатого вала
Полученные таким путем участки кривой наносятся на один
из участков диаграммы, и алгебраическим суммированием находится результирующая кривая, которая является суммарной тангенциальной силой tΣ (рис. 12). Она будет такой же и для всех остальных участков диаграммы. Далее находится среднее значение тангенциальной силы,
для чего подсчитывается площадь между кривой tΣ и осью абсцисс.
Если кривая tΣ пересекает ось абсцисс, то площадь выше оси положи-тельна, ниже – отрицательна и среднее значение тангенциальной силы
(Па)
|
|
|
,
где F1 и F2 – положительная и отрицательная площади на диа-
грамме соответственно (мм2); l – длина участка диаграммы суммиро-
вания (мм); μ F – масштаб сил.
По величине Т определяют крутящий момент одного цилиндра (МН∙м):
МКР. Ц = Т ∙ R. (4.15)
Рис. 12. Построение кривой суммарного крутящего момента четырехцилиндрового четырехтактного двигателя
| Для построения кривой сум-марного крутящего момента М КР многоцилиндрового двигателя гра-фически суммируют кривые мо-ментов каждого цилиндра, сдвигая одну кривую относительно другой на угол поворота кривошипа меж-ду вспышками. Так как величины и характер изменения крутящих моментов по углу поворота колен-чатого вала всех цилиндров дви-гателя одинаковы (отличаются лишь угловыми интервалами, рав-ными угловым интервалам между вспышками в отдельных цилинд-рах), то для подсчета суммарного крутящего момента двигателя до-статочно иметь кривую крутящего момента одного цилиндра. |
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 202; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!