Кинематика кривошипно-шатунного механизма

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) служит для преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

При рассмотрении кинематики КШМ предполагается, что угловая скорость вращения коленчатого вала постоянна. В действительности из-за неравномерности крутящего момента двигателя угловая скорость вала переменна, но изменяется в незначительных пределах.

Различают три основных вида КШМ:

- центральный (нормальный) КШМ, в котором ось цилиндра пересекает ось вращения коленвала (рис. 7.1, а);

- смещённый (дезаксиальный) КШМ, в котором ось цилиндра не проходит через ось коленвала, при этом смещение оси цилиндра "С", которое называется дезаксаж, обычно не превышает 10 % хода поршня (рис. 7.1, б);

- КШМ с прицепным шатуном, у которого два шатуна передают усилия на одну и ту же шатунную шейку коленвала (рис. 7.1, в). Шатун соединённый с шейкой называется главным, шатун шарнирно соединённый с нижней головкой – главного шатуна – прицепным. Поршень, сочлёнённый с главным шатуном, называется главным поршнем, а сочленённый с прицепным шатуном – боковым. В общем случае с главным шатуном могут соединяться два прицепных шатуна (W – образный двигатель) или более двух (звёздообразный двигатель).

Рис. 7.1 – Виды КШМ

L – длина шатуна; l– длина прицепного шатуна;

R – радиус кривошипа; r – радиус прицепа;

α – угол поворота кривошиап от ВМТ;

Smax – ход поршня;

S – перемещение поршня от ВМТ, соответствующее повороту кривошипа на угол α;

β – угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра;

βl – угол отклонения оси прицепного шатуна от оси цилиндра;

ω – угловая скорость вращения коленвала;

γ – угол развала цилиндров.

Угол β считается положительным при отклонении оси шатуна от оси цилиндра в сторону вращения коленвала. В судовых ДВС наиболее распространённым является центральный КШМ. Смещённый КШМ применяется главным образом в автомобильных и поршневых авиационных ДВС для снижения нормальной силы поршня на втулку цилиндра.

Отношение – называется постоянной КШМ.

Для современных ДВС значения λ имеют следующие значения:

ВОД тронковые λ = 0,25 ÷ 0,30;

СОД тронковые λ = 0,20 ÷ 0,25;

МОД крейцкопфные λ = 0,24 ÷ 0,28;

Перемещение поршня

Рассмотрим центральный КШМ при некотором положении поворота колена на угол α (рис. 7.1, а).

Максимальное перемещение поршня Smax = 2R. Текущее перемещение поршня S в функции от α определится следующим образом:

,

или, вынеся R за скобки получим

(7.1)

Угол β находим по теореме синусов из треугольника

. (7.2)

Рекомендуем также:

Расчет штатной численности ремонтных рабочих
Важнейшим параметром, характеризующим состояние производственного процесса является численность работников. Важнейшим элементом для планирования численности рабочих является фонд рабочего времени, который показывает количество времени отработанное одним работником за определенный промежуток времен ...

Проектирование дополнительных устройств на кривых малого радиуса
Проектирование переходной кривой Переходные кривые на автомобильных дорогах проектируют при радиусах менее 2000 м независимо от категории дороги. Рекомендуется следующая последовательность проектирования переходных кривых: 1. По заданной величине угла поворота (α) и радиуса кривой (R) опред ...

Экипажная часть тепловоза. Кузов и рама тепловоза
На магистральных тепловозах применяются два основных типа конструкций: с несущей рамой и цельнонесущей. Главная рама для кузова с несущей рамой рассчитывается на восприятие всех нагрузок независимо от степени участия в ее работе кузова. Несущие рамы имею тепловозы ТЭ1, ТЭМ1, ТЭ2, ТЭ3, М62, ТГ102. ...