Разложение сил в кривошипно-шатунном механизме

Цель работы: произвести графическое и аналитическое разложения сил в кривошипно-шатунном механизме.

Теоретическое обоснование Кривошипно-шатунный механизм поршневого двигателя (рис.1) состоит из кривошипа -1, шатуна -2, поршня -3 и служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение кривошипа.

 

 

 

РИС.1

Кривошип представляет собой одно колено коленчатого вала двигателя и состоит из коренных шеек и шатунных, жестко соединенных между собой щеками. На продолжении щек расположены противовесы.

Суммарная сила, действующая по оси цилиндра, складывается из силы избыточного давления газов на поршень и силы инерции масс, движущихся возвратно-поступательно

= +

Разложим силу на две составляющие и по правилу параллелограмма.

Сила направлена по нормали к стенке цилиндра и прижимает к ней поршень. Сила положительна, если она направлена в сторону, противоположную направлению вращения, и отрицательна, если она направлена в сторону вращения.

Сила действует вдоль оси шатуна. Сила положительна, когда она сжимает шатун, и отрицательна, когда растягивает его.

Перенесем силу вдоль линии действия в точку А на оси шатунной шейки и разложим ее по правилу параллелограмма на силу , действующую по касательной к оси кривошипа (тангенциальная сила) и силу , действующую по оси кривошипа (нормальная сила).

Сила положительна, если она направлена в сторону вращения кривошипа, при противоположном направлении сила отрицательна.

Сила положительна, если она направлена к оси коленчатого вала (сжимает щеку), и отрицательна, если она действует от оси коленчатого вала (растягивает щеку).

Для определения крутящего момента через центр вращения коленчатого вала т. О, проведем линию, параллельную линии действия касательной силы , приложенной к точке А, и отложим на этой линии в противоположных направлениях два вектора, равных . Две противоположно направленные силы создают на плече R момент, который приводит во вращение коленчатый вал и называется крутящим моментом.

Пара сил N∑ приложенных в точках О и В, создает опрокидывающий момент Мопр

ЗАДАНИЕ

Определить суммарные силы, действующие в КШМ, при условии задания и Выполнить графическое изображение этих сил на КШМ в масштабе (индивидуальное задание принимается по таблице в соответствии с вариантом; масштаб принять самостоятельно). Определить величины сил при помощи формул

 

 

№	Вариант 1	Вариант 2
	φ	F∑	φ
	-100		-1500
	-300
			-1280
	-500		-200
	-700
	-900
	-2000
			-150
			-810
			-1100
			-960
			-1800

 

Алгоритм решения:

1. Выбор масштаба сил

2. Отложить радиус кривошипа при заданном угле поворота коленчатого вала и длина шатуна

3. В заданном масштабе отложить суммарную силу, действующую на поршень (от точки В). При положительном значении силу откладываем вниз, а при отрицательном – вверх (РИС.2.1).

РИС.2.1

 

4. По правилу параллелограмма разложить силу на силу перпендикулярную стенкам цилиндра и силу направленную по шатуну .(РИС.2.2)

РИС.2.2

5. Перенести силу на ось шатунной шейки в точку А)(РИС.2.3).

РИС. 2.3

Разложим по правилу параллелограмма на силу, направленную перпендикулярно кривошипу и силу, направленную по кривошипу (РИС.2.4)

 

 

РИС.2.4

6. На основании второй аксиомы статики в точку О перенесем две равные по модулю, но направленные в противоположные стороны силу , получив крутящий момент (РИС.2.5)

 

 

 

РИС.2.5

7.

Вектор Т∑ сложим с вектором Z∑. Горизонтальная и вертикальная проекции вектора K∑, равны векторам N∑ и F∑.Пара сил N∑ приложенных в точках О и В, создает опрокидывающий момент Мопр., который всегда равен крутящему моменту Мкр,но направлен в противоположную сторону (РИС.2.6)

 

РИС.2.6

 

 

8. Пользуясь масштабом сил определить величины - , , и .

9. Правильность определения сил графическим способом проверить по следующим формулам:

 

= 𝑡𝑔β;

;

 

Пример оформления работы

 

Контрольные вопросы.

1. К двум различным точкам твердого тела приложены две непараллельные, но действующие в одной плоскости, силы. Можно ли для сложения этих сил применить правило параллелограмма или треугольника?

2. Можно ли силу в 50 Н на две силы; например, по 200 Н?

3. Как действует сила ?

4. Куда направлена нормальная (радиальная) и тангенциальная сила?

5. Какие силы образуют крутящий момент?

 

---

Дата добавления: 2015-12-19; просмотров: 156; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!