Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) является основным механизмом поршневого двигателя внутреннего сгорания (ДВС), который воспринимает и передает значительные по величине нагрузки. Поэтому расчет прочности КШМ имеет важное значение. В свою очередь расчеты многих деталей двигателя зависят от кинематики и динамики КШМ.
Кинематический анализ КШМ устанавливает законы движения его звеньев, в первую очередь поршня и шатуна.
- Типы КШМ
- Кинематика центрального КШМ
- Отношение хода поршня к диаметру цилиндра
- Динамика КШМ
- Уравновешивание двигателей
- Расчет скорости перемещения штока гидроцилиндра
- Расчет скорости при прямом ходе
- Расчет скорости перемещения штока гидроцилиндра при обратном ходе
- Расчёт перемещения, скорости и ускорения поршня
- 📺 Видео
Типы КШМ
В поршневых ДВС применяются три типа КШМ:
- центральный (аксиальный);
- смешанный (дезаксиальный);
- с прицепным шатуном.
В центральном КШМ ось цилиндра пересекается с осью коленчатого вала (рис. 1).
Угловая скорость рассчитывается по формуле
Важным конструктивным параметром КШМ является отношение радиуса кривошипа R к длине шатуна L :
Установлено, что с уменьшением λ (за счет увеличения длины шатуна L ) происходит снижение инерционных и нормальных сил. При этом увеличивается высота двигателя и его масса, поэтому в автомобильных двигателях принимают значение λ от 0,23 до 0,3.
В дезаксиальном КШМ (рис. 2) ось цилиндра не пересекает ось коленчатого вала и смещена относительно ее на расстояние а .
Дезаксиальные КШМ имеют некоторые преимущества в сравнении с центральными КШМ:
- увеличенное расстояние между коленчатым и распределительным валами, в результате чего увеличивается пространство для перемещения нижней головки шатуна;
- более равномерный износ цилиндров двигателя из-за уменьшения давления поршня на гильзу во время такта рабочего хода;
- при одинаковых значениях R и λ у дезаксиального двигателя больше ход поршня, что способствует снижению содержания токсичных веществ в отработавших газах;
- увеличенный рабочий объем двигателя.
КШМ с прицепным шатуном применяется на двигателях с большим числом цилиндров, когда хотят уменьшить длину двигателя (рис. 3).
Конструкция такого КШМ содержит главный шатун 12, соединенный непосредственно с шейкой коленчатого вала, и прицепной шатун 3, который соединен с главным шатуном посредством шарнира 11, расположенного на его головке. При этом поршни, соединенные с главным и прицепным шатуном имеют не одинаковый рабочий ход, Так, в V-образном двенадцатицилиндровом двигателе Д-12 разница в ходе поршней составляет 6,7 мм.
Кинематика центрального КШМ
При кинематическом анализе КШМ считается, что угловая скорость коленчатого вала постоянна. В задачу кинематического расчета входит определение перемещения поршня, скорости его движения и ускорения.
Перемещение поршня в зависимости от угла поворота кривошипа для двигателя с центральным КШМ рассчитывается по формуле:
x = R[1 – cos φ) + (λ/4)(1 — cos 2φ)] .
Перемещение поршня для каждого угла поворота коленчатого вала может быть определено графическим способом, который получил название метод Брикса.
Скорость поршня может быть определена, как производная уравнения (1) по времени. Максимальных значений скорость достигает при углах поворота коленчатого вала меньше 90˚ и больше 270˚. Точное значение этих углов зависит от величины λ .
Для λ от 0,2 до 0,3 максимальные скорости поршня соответствуют углам поворота коленчатого вала от 70˚ до 80˚ и от 280˚ до 287˚.
Средняя скорость поршня может быть определена по формулам:
где S – ход поршня, м;
n – частота вращения коленчатого вала, об/мин;
R – радиус кривошипа, м;
ɷ — угловая скорость вращения коленчатого вала, с -1 .
Средняя скорость поршня в автомобильных двигателях находится в пределах от 8 до 15 м/с.
Значение максимальной скорости поршня с достаточной степенью точности может быть определено по формулам:
Ускорение поршня определяется, как первая производная скорости по времени или как вторая производная перемещения поршня по времени:
Ускорение достигает максимальных значений в верхней и нижней мертвых точках (ВМТ и НМТ), а в средней части хода поршня уменьшается до нуля. Максимальное ускорение поршня в автомобильных ДВС составляет 10000 м/с 2 .
Отношение хода поршня к диаметру цилиндра
Отношение хода поршня S к диаметру цилиндра D является одним из основных параметров, который определяет размеры и массу двигателя. В автомобильных двигателях значения S/D варьируют от 0,8 до 1,2. Двигатели, у которых S/D больше единицы, называют длинноходными, а у которых S/D меньше единицы – короткоходными. Данное соотношение непосредственно влияет на скорость поршня, а значит и на мощность двигателя.
С уменьшением значения S/D очевидны следующие преимущества:
- уменьшается высота двигателя;
- снижаются механические потери и износ деталей (за счет уменьшения средней скорости поршня);
- улучшаются условия размещения клапанов ГРМ и создаются предпосылки для увеличения их размеров;
- появляется возможность увеличения диаметров коренных и шатунных шеек, что повышает жесткость коленчатого вала.
Однако есть и отрицательные моменты:
- увеличивается длина двигателя и длина коленчатого вала;
- повышаются нагрузки на детали от сил давления газов и сил инерции;
- уменьшается высота камеры сгорания и ухудшается ее форма, что в бензиновых двигателях способствует детонации, а в дизелях ухудшает качество смесеобразования.
Читайте также: Цилиндры из минеральной ваты марки 100
При выборе значений S/D конструкторы учитывают назначение и конструктивные особенности двигателя. Так, для быстроходных двигателей целесообразно уменьшить значения S/D . Выгодно уменьшать это соотношение и для V-образных двигателей, где благодаря короткоходности можно получить оптимальные массовые и габаритные показатели.
Следует, также, учитывать, что силы, действующие в КШМ, в большей степени зависят от диаметра цилиндра, и в меньшей – от хода поршня.
Динамика КШМ
При работе двигателя в КШМ действуют силы и моменты, которые не только воздействуют на детали КШМ и другие узлы, но и вызывают неравномерность работы двигателя.
К таким силам относятся:
- сила давления газов (уравновешивается в самом двигателе и на его опоры не передается);
- сила инерции приложена к центру возвратно-поступательно движущихся масс и направлена вдоль оси цилиндра; эта сила воздействует на корпус двигателя через подшипники коленчатого вала, вызывая вибрацию двигателя на опорах в направлении оси цилиндра;
- центробежная сила от вращающихся масс направлена по кривошипу в средней его плоскости, воздействуя через опоры коленчатого вала на корпус двигателя, вызывает колебания двигателя на опорах в направлении кривошипа.
Кроме того, возникают такие силы, как давление на поршень со стороны картера, и силы тяжести элементов КШМ, которые в расчетах не учитываются в виду относительно малой величины.
Все действующие в двигателе силы взаимодействуют с сопротивлением на коленчатом валу, силами трения и воспринимаются опорами двигателя.
В течение каждого рабочего цикла (720˚ – для четырехтактного и 360˚ – для двухтактного двигателей) силы, действующие в КШМ, непрерывно меняются по величине и направлению. Для установления характера изменения данных сил от угла поворота коленчатого вала их определяют через каждые 10˚ – 30˚ для определенных положений коленчатого вала.
Эти данные необходимы для устранения причин вибраций двигателя во время работы, т. е. для уравновешивания двигателя.
Уравновешивание двигателей
Уравновешивание двигателя сводится к созданию такой системы, в которой равнодействующие силы и их моменты постоянны по величине или равны нулю.
Уравновешивание двигателей достигается подбором оптимального числа цилиндров, их расположения, порядка работы, выбором соответствующей схемы коленчатого вала, установкой противовесов на коленчатом валу (иногда — на специальных дополнительных валах), а также равенством масс подвижных деталей КШМ, балансировкой коленчатого вала и т. п.
Видео:как должны болтаться поршня в цилиндрахСкачать
Расчет скорости перемещения штока гидроцилиндра
Наш онлайн калькулятор позволяет вычислить скорость перемещения штока (поршня) гидроцилиндра. Вследствие разности объемов поршневой и штоковой полостей гидравлического цилиндра скорость прямого и обратного хода при одинаковой подаче будут различны.
Инструменты, представленные на данной странице позволяют рассчитать скорости в обоих случаях.
Видео:НАСТОЯЩАЯ ГЕОМЕТРИЯ ДВИГАТЕЛЯ B/SСкачать
Расчет скорости при прямом ходе
При прямом ходе рабочая жидкость поступает в поршневую полость.
Введите данные необходимые для расчета скорости скорости перемещения штока гидравлического цилиндра при прямом ходе.
Введите данные, необходимые для расчета скорости, укажите единицы измерения.
Видео:Влияние R/S и веса поршневой на мощность двигателяСкачать
Расчет скорости перемещения штока гидроцилиндра при обратном ходе
При обратном ходе гидравлического цилиндра жидкость поступает в штоковую полость.
Для расчета скорости нужно в соответствующих полях указать диаметры поршня и штока, а также подачу — расход жидкости, поступающий в цилиндр.
Подробнее о том, что такое прямой ход, обратный ход гидроцилиндра, поршневая, штоковая полость вы можете узнать, посмотрев видео ролик.
Если необходимо вычислить время перемещения t штока гидравлического цилиндра, нужно длину его хода l поделить на скорость V, то есть t=l/V.
Видео:Работа поршней, когда вы газуетеСкачать
Расчёт перемещения, скорости и ускорения поршня
Перемещение поршня Sх (м) в зависимости от угла поворота коленчатого вала для двигателя с центральным кривошипно-шатунным механизмом:
; (5.1)
где φ – угол поворота кривошипа, отсчитываемый от оси цилиндра, при φ = 0 поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ);
λ – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна, λ = R/Lш.
Известно, что с увеличением λ (за счет уменьшения Lш) происходит повышение инерционных и нормальных сил, но при этом уменьшается высота двигателя и его масса. Поэтому в автотракторных двигателях принимают λ=0,23 — 0,30. Принимаем λ =0,285
Используя выражение (5.1) аналитическим путем определяются значения перемещения поршня от ВМТ до НМТ для ряда промежуточных значений φ (в зависимости от необходимой точности через каждые 10, 15 или 30 о ) и строится кривая S = f(φ) (Рисунок 5.2).
Скорость движения поршня υп (м/с) является величиной переменной и при постоянной частоте вращения коленчатого вала зависит только от изменения угла поворота кривошипа и отношения λ. Скорость поршня определяется по выражению:
, (5.2)
где ω – угловая скорость кривошипа, рад/с.
; (5.3)
рад/с.
Средняя скорость поршня, м/с:
; (5.4)
м/с.
Максимальная скорость поршня зависит от величины λ и соответствует 74…77 о поворота коленчатого вала от ВМТ:
; (5.5)
м/с.
Отношение υп.max к υп.ср при λ = 0,24 – 0,31 составляет 1,62 – 1,64. При λ=0,285 отношение составляет 1,622.
График скорости поршня строится на основании результатов расчетов по формуле для нескольких промежуточных значений φ (рисунок 5.1).
Читайте также: Ход коленвала 84 диаметр цилиндра 82
Ускорение поршня jп (м/с 2 ) при постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя определяется по выражению:
Максимальное значение ускорения поршня достигается при φ = 0 о :
.
Минимальное значение ускорения поршня при λ > 0,25 в точке
φ = =94:
; (5.8)
м/с 2 .
С помощью уравнения аналитическим путем определяются значения ускорения поршня для ряда значений угла φ в интервале φ = 0 – 360 о и строится кривая j = f(φ) (рисунок 2.3).
Значения перемещения, скорости и ускорения поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала предоставлены в таблице 5.1.
Таблица 5.1-Значения перемещения, скорости и ускорения поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала
 | Sx, мм | υп, м/с | j, м/с 2 |
| 1,2 | |||
| 4,7 | 5,8 |
| Sx, мм | υп, м/с | j, м/с 2 |
| 10,3 | 8,4 | ||
| 17,9 | 10,5 | ||
| 26,9 | 12,2 | ||
| 13,3 | |||
| 47,8 | 13,8 | ||
| 58,8 | 13,9 | -278 | |
| 69,7 | 13,4 | -841 | |
| 12,6 | -1303 | ||
| 89,5 | 11,4 | -1654 | |
| -1897 | |||
| 105,3 | 8,4 | -2044 | |
| 111,3 | 6,7 | -2116 | |
| 5,1 | -2136 | ||
| 119,3 | 3,4 | -2130 | |
| 121,3 | 1,7 | -2117 | |
| -2111 | |||
| 121,3 | -1,7 | -2117 | |
| 119,3 | -3,4 | -2130 | |
| -5,1 | -2136 | ||
| 111,3 | -6,7 | -2116 | |
| 105,3 | -8,4 | -2044 | |
| -10 | -1897 | ||
| 89,5 | -11,4 | -1654 | |
| -12,6 | -1303 | ||
| 69,7 | -13,4 | -841 | |
| 58,8 | -13,9 | -278 | |
| 47,8 | -13,8 | ||
| -13,3 | |||
| 26,9 | -12,2 | ||
| 17,9 | -10,5 | ||
| 10,3 | -8,4 | ||
| 4,7 | -5,8 | ||
| 1,2 | -3 |
 |
| S,мм |
Рисунок 5.1- График перемещения поршня
| м/с |
|
| -20 |
| -15 |
| -10 |
| -5 |
| м/с |
Рисунок 5.2- График скорости поршня
|
| -4000 |
| -2000 |
Рисунок 5.3- График ускорения поршня
Динамический расчёт КШМ
Общие сведения
Силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме двигателя, можно разделить на силы давления газов в цилиндре, силы инерции, давление на поршень со стороны картера (приблизительно равное атмосферному давлению) и силы тяжести (в динамическом расчете не учитывают). Силы инерции движущихся масс КШМ, в свою очередь, разделяются на силы инерции масс, движущихся возвратно-поступательно (индекс j) и силы инерции вращательно-движущихся масс (индекс r).
В течение каждого рабочего цикла силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме, непрерывно изменяются по величине и направлению. Поэтому для определения характера изменения этих сил по углу поворота коленчатого вала (ПКВ) их величины определяют через каждые 10 – 30 о по углу ПКВ.
Силы давления газов
Силы давления газов определяют, для каждого угла поворота коленчатого вала (∆φ = 10 о ) по свернутой индикаторной диаграмме, путем ее перестроения в развернутую по методу профессора Ф.А. Брикса.
Первоначально определяется поправка Брикса в масштабе:
; (5.9)
мм,
где R – радиус кривошипа, мм;
МS – масштаб хода поршня на свернутой индикаторной диаграмме, мм/ммч.
Под свернутой индикаторной диаграммой строится вспомогательная полуокружность радиусом
(5.10)
.
Далее от центра полуокружности (т. О) в сторону НМТ (вправо) откладывается значение поправки Брикса в масштабе (т. О / ). Из точки О проводятся лучи, которые делят полуокружность на несколько равных частей (18 или 12); параллельно этим лучам из центра Брикса проводятся отрезки: О / 1, О / 2, О / 3 и т.д. Точки, полученные на полуокружности, соответствуют определенным углам поворота коленчатого вала φ развернутой индикаторной диаграммы, которую располагают справа от свернутой диаграммы. Из указанных точек 1, 2, 3 и т.д. восстанавливаются перпендикуляры до линий впуска, сжатия, расширения и выпуска. Полученные точки пересечения перпендикуляров с указанными линиями переносятся на вертикали соответствующих углов φ.
Реальное усилие на поршень создают газы с избыточным давлением, так как атмосферное давление в цилиндре уравновешивается атмосферным давлением, действующим со стороны картера. Поэтому на развернутой индикаторной диаграмме ось абсцисс совпадает с линией атмосферного давления.
Таким образом, развернутая индикаторная диаграмма представляет собой зависимость избыточного давления газов рг от угла поворота коленчатого вала:
Масштаб силы давления газов, Н/мм:
где Мр – масштаб давлений или удельных сил, МПа/мм (определен при построении свернутой индикаторной диаграммы);
Масштаб давлений pN,pS,pK,pT=0,1.
; (5.13)
мм 2
Масштаб угла поворота коленчатого вала, град/мм:
; (5.14)
град/мм
где ОС – длина развернутой индикаторной диаграммы, мм.
По развернутой диаграмме через каждые 10 о угла поворота кривошипа определяются значения рг, которые заносят в графу 2 таблицы 5.2.
Таблица 5.2- Расчетные значения развернутой диаграммы
| Δрг, мм | рj, мм | р, мм | рN, мм | рS, мм | рК, мм | рТ, мм |
| 0,4 | -12,58 | -12,41 | -12,41 | -12,41 | |||
| -0,38 | -12,26 | -12,64 | -0,63 | -12,66 | -12,34 | -2,81 | |
| -0,4 | -11,34 | -11,74 | -1,15 | -11,79 | -10,64 | -5,09 | |
| -0,4 | -9,87 | -10,27 | -1,48 | -10,38 | -8,16 | -6,42 | |
| -0,4 | -7,98 | -8,38 | -1,56 | -8,53 | -5,42 | -6,59 | |
| -0,4 | -5,81 | -6,21 | -1,39 | -6,36 | -2,93 | -5,65 | |
| -0,4 | -3,5 | -3,9 | -0,99 | -4,02 | -1,09 | -3,87 | |
| -0,4 | -1,21 | -1,61 | -0,45 | -1,67 | -0,13 | -1,67 | |
| -0,4 | 0,92 | 0,52 | 0,15 | 0,54 | -0,06 | 0,54 | |
| -0,4 | 2,79 | 2,39 | 0,71 | 2,49 | -0,71 | 2,39 | |
| -0,4 | 4,32 | 3,92 | 1,15 | 4,09 | -1,81 | 3,66 | |
| -0,4 | 5,49 | 5,09 | 1,41 | 5,28 | -3,07 | 4,3 | |
| -0,4 | 6,29 | 5,89 | 1,5 | 6,08 | -4,24 | 4,35 | |
| -0,4 | 6,78 | 6,38 | 1,43 | 6,54 | -5,19 | 3,97 | |
| -0,4 | 7,02 | 6,62 | 1,23 | 6,73 | -5,86 | 3,31 | |
| -0,4 | 7,08 | 6,68 | 0,96 | 6,75 | -6,27 | 2,51 | |
| -0,4 | 7,06 | 6,66 | 0,65 | 6,69 | -6,48 | 1,67 | |
| -0,4 | 7,02 | 6,62 | 0,33 | 6,63 | -6,58 | 0,83 | |
| -0,4 | 6,6 | 6,6 | -6,6 | ||||
| -0,19 | 7,02 | 6,83 | -0,34 | 6,84 | -6,78 | -0,85 | |
| 0,08 | 7,06 | 7,14 | -0,7 | 7,18 | -6,95 | -1,79 | |
| 0,19 | 7,08 | 7,27 | -1,05 | 7,35 | -6,82 | -2,73 | |
| 0,29 | 7,02 | 7,31 | -1,36 | 7,43 | -6,47 | -3,65 | |
| 0,49 | 6,78 | 7,27 | -1,63 | 7,45 | -5,92 | -4,52 | |
| 0,75 | 6,29 | 7,04 | -1,79 | 7,27 | -5,07 | -5,2 | |
| 1,14 | 5,49 | 6,63 | -1,84 | 6,88 | -4 | -5,6 | |
| 1,73 | 4,32 | 6,05 | -1,77 | 6,31 | -2,79 | -5,65 | |
| 2,6 | 2,79 | 5,39 | -1,6 | 5,62 | -1,6 | -5,39 | |
| 3,85 | 0,92 | 4,77 | -1,4 | 4,97 | -0,55 | -4,94 | |
| 5,73 | -1,21 | 4,52 | -1,26 | 4,69 | 0,37 | -4,68 | |
| 8,83 | -3,5 | 5,33 | -1,36 | 5,5 | 1,49 | -5,29 | |
| 14,61 | -5,81 | 8,8 | -1,97 | 9,02 | 4,15 | -8,01 | |
| 24,07 | -7,98 | 16,09 | -3 | 16,36 | 10,4 | -12,64 | |
| 39,2 | -9,87 | 29,33 | -4,22 | 29,63 | 23,29 | -18,32 | |
| 54,8 | -11,34 | 43,46 | -4,26 | 43,67 | 39,39 | -18,87 | |
| 79,59 | -12,26 | 67,33 | -3,34 | 67,41 | 65,72 | -14,98 | |
| 131,16 | -12,58 | 118,58 | 118,58 | 118,58 | |||
| 140,44 | -12,26 | 128,18 | 6,35 | 128,33 | 125,13 | 28,51 | |
| 92,4 | -11,34 | 81,06 | 7,94 | 81,45 | 73,46 | 35,19 | |
| 55,92 | -9,87 | 46,05 | 6,63 | 46,52 | 36,56 | 28,76 | |
| 36,08 | -7,98 | 28,1 | 5,24 | 28,58 | 18,16 | 22,07 |
Читайте также: Сколько цилиндров у бульдозера
| Δрг, мм | рj, мм | р, мм | рN, мм | рS, мм | рК, мм | рТ, мм |
| 23,86 | -5,81 | 18,05 | 4,04 | 18,5 | 8,51 | 16,42 | |
| 16,6 | -3,5 | 13,1 | 3,34 | 13,52 | 3,66 | 13,01 | |
| 12,26 | -1,21 | 11,05 | 3,07 | 11,47 | 0,89 | 11,43 | |
| 9,33 | 0,92 | 10,25 | 10,68 | -1,17 | 10,62 | ||
| 7,35 | 2,79 | 10,14 | 3,02 | 10,58 | -3,02 | 10,14 | |
| 5,99 | 4,32 | 10,31 | 3,02 | 10,74 | -4,76 | 9,63 | |
| 5,05 | 5,49 | 10,54 | 2,93 | 10,94 | -6,36 | 8,9 | |
| 4,38 | 6,29 | 10,67 | 2,72 | 11,01 | -7,69 | 7,88 | |
| 3,82 | 6,78 | 10,6 | 2,37 | 10,86 | -8,63 | 6,59 | |
| 3,4 | 7,02 | 10,42 | 1,94 | 10,59 | -9,23 | 5,21 | |
| 3,13 | 7,08 | 10,21 | 1,47 | 10,32 | -9,58 | 3,83 | |
| 2,82 | 7,06 | 9,88 | 0,97 | 9,93 | -9,62 | 2,47 | |
| 2,26 | 7,02 | 9,28 | 0,46 | 9,29 | -9,22 | 1,16 | |
| 1,55 | 8,55 | 8,55 | -8,55 | ||||
| 0,66 | 7,02 | 7,68 | -0,38 | 7,69 | -7,63 | -0,96 | |
| 0,26 | 7,06 | 7,32 | -0,72 | 7,36 | -7,13 | -1,83 | |
| 0,17 | 7,08 | 7,25 | -1,04 | 7,33 | -6,8 | -2,72 | |
| 0,17 | 7,02 | 7,19 | -1,34 | 7,31 | -6,37 | -3,59 | |
| 0,17 | 6,78 | 6,95 | -1,55 | 7,12 | -5,66 | -4,32 | |
| 0,17 | 6,29 | 6,46 | -1,65 | 6,67 | -4,66 | -4,77 | |
| 0,17 | 5,49 | 5,66 | -1,57 | 5,87 | -3,41 | -4,78 | |
| 0,17 | 4,32 | 4,49 | -1,31 | 4,68 | -2,07 | -4,2 | |
| 0,17 | 2,79 | 2,96 | -0,88 | 3,09 | -0,88 | -2,96 | |
| 0,17 | 0,92 | 1,09 | -0,32 | 1,14 | -0,12 | -1,13 | |
| 0,17 | -1,21 | -1,04 | 0,29 | -1,08 | -0,08 | 1,08 | |
| 0,17 | -3,5 | -3,33 | 0,85 | -3,44 | -0,93 | 3,31 | |
| 0,17 | -5,81 | -5,64 | 1,26 | -5,78 | -2,66 | 5,13 | |
| 0,17 | -7,98 | -7,81 | 1,46 | -7,95 | -5,05 | 6,14 | |
| 0,17 | -9,87 | -9,7 | 1,4 | -9,8 | -7,71 | 6,06 | |
| 0,17 | -11,34 | -11,17 | 1,09 | -11,22 | -10,12 | 4,85 | |
| 0,17 | -12,26 | -12,09 | 0,6 | -12,11 | -11,81 | 2,69 | |
| 0,17 | -12,58 | -12,41 | -12,41 | -12,41 |
Приведение масс частей КШМ
Все движущиеся части КШМ по характеру их движения можно подразделить на три группы:
1. Детали, совершающие прямолинейное возвратно-поступательное движение вдоль оси цилиндра – поршневая группа. Эквивалентная масса поршневой группы mп сосредоточена на оси поршневого пальца.
2. Части коленчатого вала, совершающие вращательное движение, неуравновешенная масса mк которых сосредоточена на оси кривошипа.
3. Детали, совершающие сложное плоскопараллельное движение – шатунная группа, заменяемая эквивалентной массой mш.
Неуравновешенная масса коленчатого вала mк, приведенная к оси шатунной шейки (кривошипа), складывается из массы шатунной шейки mш.ш. и массы средней части щеки mщ по контуру abcd, имеющей центр тяжести на радиусе r.
Массу шатунной группы mш заменяют двумя массами, одна из которых (mш.п.) сосредоточена на оси поршневого пальца, а другая (mш.к.) – на оси кривошипа. Для большинства существующих конструкций автотракторных двигателей mш.п. = (0,2 – 0,3)mш, mш.к. = (0,7 – 0,8)mш. При расчетах принять следующие значения:
Таким образом, система сосредоточенных масс, динамически эквивалентная КШМ, включает:
массы, совершающие возвратно-поступательные движения
массы, совершающие вращательное движение вокруг оси вала
Для приближенного определения значений mп, mш и mк можно использовать конструктивные массы m / = m/Fп, приведенные в таблице 5.3
Таблица 5.3 — Конструктивные массы элементов КШМ
| Элементы КШМ | Конструктивные массы, кг/м 2 | |
| бензиновые двигатели | дизели | |
| Поршневая группа: поршень из алюминиевого сплава | 80 – 150 | 150 – 300 |
| Шатун | 100 – 200 | 250 – 400 |
| Неуравновешенные части одного колена вала без противовесов: чугунный литой вал с полыми шейками | 100 – 200 | 150 – 300 |
Рисунок 5.1- Создание динамической модели КШМ
Силы инерции
Сила инерции от возвратно-поступательно движущихся масс Pj = – mj ×j.
Для построения кривой изменения силы инерции в зависимости от угла поворота коленчатого вала, необходимо определить удельную силу инерции, МПа:
. (5.15)
Результаты расчета удельной силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс для тех же положений кривошипа (углов j), для которых определялись рг, заносим в гр. 3 табл. 2.2
Центробежная сила инерции вращающихся масс не зависит от угла поворота кривошипа.
📺 Видео
Теория ДВС: Скоростная характеристика двигателейСкачать
Как работает двигатель внутреннего сгорания автомобиля?Скачать
10.000 оборотов на двигателе - Куда полетят поршни, ВВЕРХ или ВНИЗ?Скачать
Поршни автомобиля на скоростиСкачать
Как работает поршень на скоростиСкачать
МОЩНОСТЬ мотора УВЕЛИЧИТСЯ если СДЕЛАТЬ так...Скачать
как замерить выработку поршня и цилиндраСкачать
КАК ОПРЕДЕЛИТЬ, СТУЧИТ ПОРШЕНЬ ИЛИ ГИДРОКОМПЕНСАТОР???Скачать
Работа двигателя под стекломСкачать
"ГТ" КАК СТУЧИТ ПОРШЕНЬ С БОЛЬШИМ ЗАЗОРОМ ПРИ ПЕРЕКЛАДКЕ..Скачать
1 часть: 1-й признак отсутствия компрессии из-за износа поршневой группы, Sprinter 316CDI 2.7Скачать
Так определяют состояние поршневой на мототехникеСкачать
Если слышите такой звук от мотора - срочно в сервис!Скачать
Высчитал критическую скорость поршня, при которой мотор 3.8L Brabus Maschin развалится.😃Скачать
РЕАЛЬНО ЛИ РУКОЙ ОСТАНОВИТЬ РАБОТАЮЩУЮ ТУРБИНУ ?Скачать
+50 эффективности ДВС - Поршни нового поколения сделали невозможное!Скачать
