Динамический расчет КШМ состоит в определении суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов в цилиндре и сил инерции движущихся масс деталей КШМ. По найденным силам рассчитывают детали КШМ на прочность и износ, определяют неравномерность крутящего момента и степень неравномерности вращения двигателя. В ходе расчета должны быть определены:
• инерционные pj и суммарные РΣ силы, действующие на поршневой палец;
• сила N, действующая на стенку цилиндра,
• сила Рш, действующая по шатуну и составляющие этой силы: тангенциальная сила Т, направленная по касательной окружности радиуса кривошипа, и нормальная (радиальная) сила Z, направленная по радиусу кривошипа.
• Центробежная сила инерции Рц неуравновешенных вращающихся масс кривошипа.
Эти силы определяются для положении коленчатого вала
от 0° до 720° через каждые 10°.
Порядок расчета и построений
1. Выбираются и обосновываются:
масса поршневой группы mп = 534 г;
масса шатунной группы mш = 826 г;
масса неуравновешенных вращающихся частей колена кривошипа mк = 1088 г;
Эти массы выбираются по прототипу или аналогичному двигателю. Также могут быть использованы приводимые в литературе так называемые конструктивные массы, представляющие отношение массы и площади поршня. Площадь поршня Fп = π*D2/4 = 3,14*9,22/4 = 66,44 см2;
Конструктивные массы деталей КШМ для карбюраторного двигателя:
Материал поршня – алюминиевый сплав; mп/ Fп = 8…15 = 14 г/см2;
Материал шатуна – сталь; mш/ Fп = 10…20 = 18 г/см2;
Материал коленчатого вала – чугун; mк/ Fп = 10…20 = 18 г/см2;
Массу шатунной группы заменяют двумя массами, сосредоточенными на оси поршневого пальца и на оси шатунной шейки. Для расчетов принимают:
mшп = 0,275* mш = 0,275*0,826 = 0,227 кг
mшк = 0,725* mш = 0,725*0,826 = 0,599 кг
Тогда масса возвратно-поступательно движущихся частей КШМ будет равна:
m = mп + mшп = 0,534 + 0,227 = 0,761 кг
Масса, совершающая вращательное движение, включает массу неуравновешенных частей кривошипа, приведенную к оси шатунной шейки и массу шатунной группы, отнесенную к оси шатунной шейки
mR = mк + mшк = 1,088 + 0,761 = 1,849 кг
2. Перестраивается индикаторная диаграмма в развернутую по углу поворота коленчатого вала φ, которая затем используется для нахождения графическим путем суммарных сил, действующих на поршне.
3. Определяются силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс по уравнению
Pj = - m*j = -m*R*ω2*(cos φ + λ*соs2 φ), Н, где
J - ускорение поршня, м/с
Сила инерции, отнесенная к единице площади поршня, будет
pj = Pj/Fn = -m*j/Fn H/м2,(Пa)
4. Суммарные силы, действующие на поршень, определяются алгебраическим сложением сил давления газов и сил инерции возвратно - поступательно движущихся масс.
PΣ =Pr+Pj, Н и pΣ = pr+Pj, H/м2 (Па)
Для принятых углов поворота коленчатого вала определяются силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме.
Нормальная сила, действующая перпендикулярно к оси цилиндра:
N= PΣ tg β, H; n =N/Fn= pΣ * tg β, Н/м2 (Па);
- угол отклонения шатуна от оси цилиндра.
Тангенциальная сила, направленная по касательной к окружности радиуса кривошипа и создающая момент вращения:
Т= PΣ * , Н;
t = pΣ * , Па;
Еще по теме:
Определение числа стойл в локомотивном депо
Необходимое число стойл в локомотивном депо для ремонта подъездных локомотивов, определяется исходя из годового пробега S локомотивов, приписанных к данному депо, рассчитанного по формуле: S=365∑2N 1∙р где N - суточные размеры движения в парах поездов по отдельным участкам; 1 - длина эт ...
Выбор места расположения привода
При решении вопроса о месте расположения привода конвейера руководствуются следующими соображениями: 1. Привод должен быть установлен так, чтобы максимальное натяжение тягового органа (ленты) было возможно меньшим, так как оно является исходным для выбора размеров тягового органа и определяет его в ...
Описание порта отхода
Порт Риека (Rijeka) (45° 20' N, 14° 26' О) оборудован у северо-восточного берега Риечкого залива. Он является одним из крупнейших торговых портов Югославии и доступен для океанских судов. В состав порта входят: гавань Сушак с набережной Брайдица, гавань Главна-Лука, Нефтяная гавань и гавань Бргут. ...