Динамический расчет

Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма (КШМ) заключается в определении суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов и от сил инерции.

Во время работы двигателя на детали КШМ действуют:

- силы давления газов в цилиндре;

- силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс;

- центробежные силы.

В течение каждого рабочего цикла силы, действующие в КШМ, непрерывно изменяются по величине и направлению. Поэтому для определения характера изменения этих сил по углу поворота коленчатого вала их величины определяют для различных положений кривошипа через 30°. Результата динамического расчета сводятся в таблицы.

За время полного рабочего цикла сила от давления газов, силы инерции и эффективный крутящий момент изменяются по величине и направлению. Центробежная сила от вращающихся масс изменяется только по направлению. В многоцилиндровых двигателях возникают продольные моменты от сил инерции возвратно-поступательно и вращательно движущихся масс (рис.1).

Рис.1. Схема сил и моментов, действующих в КШМ.

Р – суммарная сила; N – нормальная сила; S – сила, действующая по шатуну; К – сила, направленная по радиусу кривошипа; Т – тангенциальная сила; ω – угловая скорость; α – угол поворота кривошипа; β – угол наклона шатуна от оси цилиндра.

Основные исходные данные для динамического расчета – ход поршня, диаметр цилиндра и индикаторная диаграмма – получают в тепловом расчете. Дополнительно необходимо выбрать и обосновать длину шатуна, массы поршневой и шатунной групп.

Для определения длины шатуна пользуются величиной λ=R/Lш, равной отношению радиуса кривошипа R (половина хода поршня S) к длине шатуна. Для предварительных расчетов принимаются λ=0,25 – 0,30.

Массы поршневой группы mш и неуравновешенных частей кривошипа mk (кг) принимают по заданным удельным конструктивным массам, приходящимся на единицу площади поршня Fn

где Fn – площадь поршня, м2

D=60 – 100 мм

Удельная масса поршня m’n=100 – 150 кг/м2

Удельная масса шатуна m’ш=120 – 200 кг/м2

Удельная масса m’k=150 – 200 кг/м2

Большие значения m’ соответствуют двигателям с большим диаметром цилиндра. V – образные двигатели с двумя шатунами на шатунной шейке имеют большие значения m’k.

Рекомендуем также:

Определение нормативных радиусов для проектирования кривых в плане
Радиус кривой в плане, при котором возможно движение автомобиля с расчетной скоростью при условии устройства виража, переходных кривых и уширения проезжей части, определяется по формуле: , (16) гдеV – расчетная скорость движения для данной категории дороги, км/ч; iв – поперечный уклон проезжей ...

Ограничительная характеристика
Как указывалось ранее площадь под внешней характеристикой представляет область возможных режимов работы двигателя. Однако координаты внешней характеристики не определяют допустимую нагрузку двигателя в условиях эксплуатации, поскольку работа на по этой характеристике сопряжена с возрастанием механ ...

Российские предшественники советских тепловозов
Прародителями тепловозов Ломоносова и Гаккеля в России были: Так называемые нефтевозы — паровозы, в которых наряду с паровой машиной имелся и двигатель внутреннего сгорания, работавший на нефти. Проект тепловоза инженеров Ташкентской железной дороги, в котором проблема запуска дизеля решалась воз ...