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:

Обобщённый идеальный цикл поршневых двигателей и термодинамический КПД различных циклов
ДВС, как и другие тепловые двигатели, предназначен для преобразования в механическую работу тепловой энергии выделяющейся при сгорании топлива. Согласно второму закону термодинамики невозможно создать такой двигатель, который бы полностью превращал тепловую энергию в механическую. Для того, чтобы ...

Тепловой баланс судового дизеля
Внешним тепловым балансом называется распределение теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в дизеле на отдельные составляющие, включая как полезно использованную теплоту, так и потери теплоты. Внешний тепловой баланс определяется, как правило, экспериментальным путём. Внешний тепловой баланс о ...

Гидропривод ковша
При включении рукояткой одного из золотников блока управления Р3.1, например 9, управляющий поток рабочей жидкости поступает под торец золотника рабочей секции “Ковш” гидрораспределителя Р1 и перемешает его, тем самым соединяет рабочий отвод секции поршневой полости гидроцилиндра ковша с напором, ...