Силы действующие на кривошипно – шатунный механизм.

 

При работе двигателя в КШМ каждого цилиндра действуют силы: давления газов на поршень Р, массы поступательно-движу­щихся частей КШМ G, инерции поступательно-движущихся частей P _и и трения в КШМ Р_т.

Силы трения не поддаются точному расчету; их считают вклю­ченными в сопротивление гребного винта и не принимают во вни­мание. Следовательно, в общем случае на поршень действует дви­жущая сила P _д = Р + G + P _и.

Силы, отнесенные к 1 м² площади поршня,

Движущее усилие Р _д приложено к центру поршневого пальца (пальца крейцкопфа) и направлено вдоль оси цилиндра. На пальце поршня P _д раскладывается на составляющие:

Р_н — нормальное давление, действующее перпендикулярно к оси цилиндра и прижимающее поршень к втулке;

Р _ш— усилие, действующее вдоль оси шатуна и передаваемое на ось шейки кривошипа, где оно в свою очередь раскладывается на составляющие Р _? и Р _R

Силы действующие в этом механизме, можно разделить на четыре группы.

Силы от давления газов на днище поршня ___, Н, мгновенное значение которых _____, Давление изменяется за цикл в широких пределах от ____, в зависимости от положения поршня и угла поворота кривошипа. Период изменения давления для четырехтактного двигателя 720⁰.

Силы тяжести поступательно движущихся частей Рв. В тронковом двигателе учавствуют поршень и 0,4 массы шатуна, сила тяжести постоянна по величене и направлена вниз, определяя по чертежам.

Силы трения, не поддаются точному теоритическому подсчету и включаются в механические потери двигателя

Силы инерции подвижных частей Р_и, Н. В общем случае Р_и = – М_а,где М – масса поступательно движущихся частей (кг), а – ускорение движущихся частей (м/с²). Знак «–» указывает, что направление сил инерции всегда противоположен направлению ускорения.

Ускорение поршня а определяется приближенным выражение , где R – радиус кривошипа (м),  – угловая скорость (рад/с),  – угол поворота кривошипа, отчитываемый от ВМТ. Получаем итоговое выражение

 

Из уравнения следует, что силы инерции поступательно движущихся частей изменяются как по величине, так и по направлению в зависимости от угла , причем эти изменения будут периодическими.

В кривошипно-шатуном механизме радотающего двигателя в любой промежуток времени действуют силы от давления газов, силы тяжести и силы инерции поступательно движущихся частей.

Главными силами считают силы давления газов, силы инерции в двигателе и силы сопротивления потребителя энергии, совершающие полезную работу. Все силы, действующие в двигателе, изменяются во времени.

Все силы и моменты, возникающие при работе поршневых ДВС, непрерывно изменяясь по значению и направлению, передаются на опоры двигателя и раму автомобиля. При этом возникают вибрации, снижающие эффективную мощность и топливную экономичность (вследствие затрат энергии на возбуждение вибрации и дополнительных механических потерь), ослабляются крепления агрегатов и деталей (что ускоряет в итоге износ деталей), нарушаются регулировки, снижается надежность контрольно-измерительных приборов.

Поэтому уменьшение влияния переменных сил и моментов, действующих на двигатель, относится к числу основных требований, предъявляемых в ДВС.

КАРТИНКА нарисовал

 

Список использованной литературы

1. Артамонов, М.Д. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей/ М.Ц. Артамонов, Т.Г. Панкратов. - М.: - Машгиз, 1963. - 520 с.

2. Болтинский, В.Н. Теория, конструкция и расчет тракторных и автомобильных двигателей/ В.Н. Болтинский. - М.: Изд-во с.-х. лит-ры и плакатов, 1962. - 388 с.

3. Вихерт, М.М. Конструкция и расчет автотракторных двигателей/ М.М. Вихерт, Р.В. Доброгаев, - М.: Машгиз, 1967. - 604 с.

4. Железко, Б.Е. Расчет и конструирование автомобильных и тракторных двигателей/ Б.Е. Железко. - Минск: Высшая школа, 1987. - 246 с.

5. Колчин, А.И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей/ А.И. Колчин, В.П. Демидов. - М.: Высшая школа, 1971. - 344 с.

6. Колчин, А.И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей/ А.И. Колчин, В.П. Демидов. - М.: Высшая школа, 2003. - 496 с.

7. Конкс, Г.А., Поршневе ДВС/ Г.А. Конкс, В.А. Лашко // Хабаровск, издательство ТОГУ, 2006. - 559 с.

8. Ленин, И.М. Автомобильные и тракторные двигатели/ И.М. Лениен, К.Г. Попык. - М.: Высшая школа, 1969. - 368 с.

9. Лышевский, А.С. Проектирование двигателей внутреннего сгорания/ А.С. Лышевский А.А. Кутьков. - Новочеркасск, 1971. - 334 с.

10. Николаенко, А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей/ А.В. Николаенко. - М.: Колос, 1992. - 335 с.

11. Орлин, А.С. Двигатели внутреннего сгорания / А.С. Орлин, Л.Н. Вырубов. - М.: Машгиз, - 1982. Т. 2.-С. 6-36.

12. Попык, К.Г. Динамика автомобильных и тракторных двигателей/ Г.К. Попык. - М.: Высшая школа, 1970. - 380 с.

13. Попык. К.Г. Конструирование и расчет автомобильных и тракторных двигателей/ К.Г. Попык. - М.: Высшая школа, 1968. - 383 с.

 

 

Расчеты пригодятся

________________________________________________

Находим среднее индикаторное давление

 

 

Величина полученая p от p_i, найденная аналитическим путем, не превосходит 3 – 4 %, то данная диаграмма пригодна для дальнейшего использования.

 

 

-_________________________________________

 

Среднее индикаторное давление с учетом скругления углов действительной индикаторной диаграммы:

 

________________________________________________

Давление наддува – кг/см²

Параметры процесса наполнения давления для четырех тактного двигателя внутреннего сгорания рассчитываются по формуле. Давление в ресивере величина p_s задаем, используя действующий двигатель

p_a = (0,90 – 0,96) * p_s = (0,90 – 0,96) * 1,15 = 0,07 кг/см²

p_s – давление перед клапанами впуска

Степень сжатия -

Степень сжатия должна быть достаточной для обеспечения самовоспламенения топлива при холодном пуске и в рабочем режиме двигателя.

Температура поступающего воздуха в цилиндр, нагрев от стенок цилиндра ∆Т=10°

T ₀ = T ₀ + ∆ T = 350 + 10 = 360 ⁰ K

Давление сгорания -

 

Давление в начале процесса сжатия по формуле

 

Давление остаточных газов

 

Температура свежего заряда

Коэффициент наполнения рабочего цилиндра воздухом

 

 

Давление сжатия -

Средний показатель процесса сжатия, методом последовательного приближения, для расчет взято значение: n₁ = 1,35  

 

 

Полученное значение меньше относительно взятого, для процесса сжатия достаточно.   

 

Средний показатель расширения, методом приблизительного приближения, для расчета тихоходных двигателей принято значение n₂ = 1,25, T_z=1870;

 

Определяем коэффициенты a, b и δ.

 

Из расчета полученное значение n₂ = 1,25, относительно взятого.

 

Из расчета получаем давление в конце сжатия