Определение поступательно и вращательно движущихся масс.

В кривошипно-шатунном механизме поступательное движение совершает комплект поршня (поршень, палец, кольца, верхняя головка шатуна), вращательное – кривошип коленчатого вала и нижняя головка шатуна, сложное плоскопараллельное движение – стержень шатуна. Массы этих деталей при движении образуют силы инерции, которые создают динамическую нагрузку в КШМ и их необходимо учитывать. Для расчетов эти массы принимают по аналогии с уже существующими конструкциями (табл.8 и 9).

Масса, совершающая возвратно-поступательное движение m_j сосредоточена в т.С. (см. рис.4.):

m_j=m_п+m_шп=3055+1101=4156 г

где m_п – масса комплекта поршня,

m_шп – масса верхней части шатуна, условно сосредоточенная в т.С. Принимаем

m_шп = 0,275 m_ш=0,275*4005=1101 г

, где m_ш – масса шатуна, тогда m_j=m_п+0,275m_п , кг.

Масса, совершающая вращательное движение m_R, сосредоточенна в точке А и включает массу не уравновешенных частей кривошипа m_к, приведенную к оси шатунной шейки вала и массу нижней части шатуна m_шк.

Принимаем m_шк=0,725m_ш=0,725*4005=2903 г

. Таким образом m_R=m_к+0,725 m_ш=2261+2903=5164 г

Таблица 8.

Массы поршневой и шатунной групп двигателей

Таблица 9.

Конструктивные массы деталей КШМ

Определение сил действующих в КШМ.

Значения сил и давлений рассчитанные по приведенной в данном разделе методике заносят в таблицу 10. В конце раздела помещают кинематическую схему КШМ проектируемого двигателя (рис.4) с указанием инерционных масс и сил, действующих в соответсвующих точках механизма. Следует учитывать, что периодическое изменение знака ускорения j и угла β влияет и на знак действующих сил, зависящих от этих параметров.

1. Центробежная сила инерции

P_R = -m_R ^. R^. , кН

2. Избыточное давление газов на поршень

р_ги = р_ц – р_о , МПа

где р_ц – текущее значение давления цикла, в зависимости от угла поворота вала φ_пкв (определяется по индикаторной диаграмме).

3. Сила давления газов на поршень

P_Г = р_ги ^. F_п , кН

4. Силы инерции поступательно движущихся масс

P_j= m_j ^. j_п , кН

Значение ускорения поршня принимают из таблицы 7.

5. Суммарные силы, действующие на поршень

Р_Σ = P_j + P_{Г ,} кН

6. Нормальная сила N, направленная перпендикулярно оси цилиндра и прижимающая поршень стенке цилиндра

N = P_Σ ^. tgβ , кН

В зависимости от угла β сила N будет менять знак.

7. Сила, действующая вдоль шатуна, которая толкает кривошип и сжимает или растягивает шатун

Р_ш = , кН

8. От действия силы Р_ш на шатунную шейку вала возникают силы:

- радиальная Z^/; действующая по радиусу кривошипа

Z^/= , кН

- тангенциальная Т, направленная по касательной к окружности кривошипа радиусом R, толкающая кривошип и создающая крутящий момент

Т = , кН

9. На шатунной шейке вала в точке А радиальная сила Z^/ будет суммироваться с центробежной силой инерции P_R и давать результирующую радиальную силу

Z = Z^/+ Р_R , кН

10. Для контроля правильности вычислений следует сравнить среднее значение силы по данным таблицы 10 и среднее значение силы Т_ср, рассчитанной аналитическим методом.

= , кН

где k – число суммируемых сил.

При интервале φ = 30ْ пкв. для четырехтактного двигателя k=24.

Силу Т_ср рассчитывают по данным теплового расчета

Т_ср = , кН

Расхождения в расчетах и Т_ср не должно быть больше ±3%.

Таблица 10.

Силы, действующие в КШМ одного цилиндра двигателя

Рис.4. Схема сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: