Кинематика и динамика кровошипно-шатунного механизма двигателя — КиберПедия 

Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьше­ния длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...

История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...

Кинематика и динамика кровошипно-шатунного механизма двигателя

2017-06-25 230
Кинематика и динамика кровошипно-шатунного механизма двигателя 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя

Расчет кинематики кривошипно-шатунного механизма сводится к определению пути, скорости и ускорения поршня. При этом принимается, что коленчатый вал вращается с постоянной угловой скоростью ω (в действительности за счет постоянно изменяющихся газовых нагрузок на поршень и деформации коленчатого вала ω ≠ const). Это допущение позволяет рассматривать все кинемати­ческие величины в виде функциональной зависимости от угла пово­рота коленчатого вала φ, который при ω = const пропорционален времени.

Перемещение поршня определяется зависимостью:

где – радиус кривошипа,

- отношение радиуса кривошипа к длине шатуна;

Принимаем

– длина шатуна, мм.

 

Например,

Скорость поршня вычисляется по формуле:

где - угловая частота вращения КВ, мин-1.

Например,

Ускорение поршня вычисляется по формуле:

Результаты кинематического расчета приведены в таблице 7.

 

Таблица 7. Кинематические параметры ДВС

 

φ, градусы Vx, м/с jx, м/с2 Sx, мм
  0,00 19465,22 0,00
  16,91 15972,10 -7,32
  26,84 7314,85 -26,19
  27,14 -2414,26 -49,32
  20,17 -9721,40 -69,38
  10,24 -13535,16 -82,13
  0,03 -14609,55 -86,40
  -10,18 -13548,90 -82,18
  -20,11 -7316,24 -69,49
  -27,11 -9754,98 -49,46
  -26,87 2468,50 -26,33
  -16,99 7254,44 -7,41
  -0,11 15931,49 0,00

 

По полученным данным строятся кривые хода скорости и ускорения поршня. На чертежах кривые изображаются в соответствующем масштабе (лист 1 графической части).

 

2.7.2 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма

Силы давления газов.

Индикаторную диаграмму, полученную в тепловом расчете, развертываем по углу поворота кривошипа по методу Брикса. Поправка Брикса составит

где Ms масштаб хода поршня на индикаторной диаграмме.

 

Приведение масс частей КШМ.

По характеру движения массы деталей кривошипно-шатунного механизма разделяют на движущиеся возвратно-поступате­льно (поршневая группа и верхняя головка шатуна); совершающие вращательное движение (коленчатый вал и нижняя головка шатуна) и совершающие сложное плоскопараллельное движение (стержень шатуна).

Для упрощения динамического расчета действительный кривошипно-шатунный механизм заменяется динамически эквивалентной системой сосредоточенных масс. Используя табличные данные для конструктивных масс поршневой группы, шатуна, коленчатого вала и применяя метод интерполяции, принимаем:

масса поршневой группы (поршень из алюминиевого сплава)

масса шатуна (принимаем стальной кованый шатун)

масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов (выбираем стальной кованый вал)

Масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца:

Масса шатуна, сосредоточенная на оси кривошипа:

Массы, совершающие возвратно-поступательное движение:

Массы, совершающие вращательное движение:

 

!!!!!Удельные и полные силы инерции.

Используя данные кинематического расчета и рассчитанные значения масс, подсчитываем значения сил, действующих на КШМ.

Значения берутся из индикаторной диаграммы, aсила инерции Pj определяется из формулы, кН:

Центробежная сила инерции вращающихся масс, кН:

Центробежная сила инерции вращающихся масс шатуна, кН:

Центробежная сила инерции вращающихся масс кривошипа, кН:

Удельная сила, сосредоточенная на оси поршневого пальца, МПа:

.

Удельная нормальная сила, МПа:

.

Значения определяют по [4].

Удельная сила, действующая вдоль шатуна, МПа:

.

Удельная сила, действующая по радиусу кривошипа, МПа:

.

Удельная тангенциальная сила, МПа:

.

Полная тангенциальная сила, кН:

.

Таблица 9. – Результаты динамического расчета кривошипно-шатунного механизма ДВС

 


j, м/с2 рj,Мпа р, Мпа tgβ 1/cosβ Рк, Мпа Рт, Мпа Т, кН Мкр.ц,Нм
  -0,018 19465,22 -2,676 -2,694   0,000   -2,694   -2,694   0,000 0,000 0,000
  -0,015 15972,10 -2,196 -2,211 0,144 -0,318 1,01 -2,233 0,794 -1,756 0,625 -1,382 -15,622 -674,865
  -0,015 7314,85 -1,006 -1,021 0,253 -0,258 1,031 -1,052 0,281 -0,287 0,993 -1,014 -11,458 -494,996
  -0,015 -2414,26 0,332 0,317 0,295 0,094 1,042 0,330 -0,295 -0,094   0,317 3,583 154,782
  -0,015 -9721,40 1,337 1,322 0,253 0,334 1,031 1,363 -0,719 -0,950 0,739 0,977 11,041 476,970
  -0,015 -13535,16 1,861 1,846 0,144 0,266 1,01 1,865 -0,938 -1,732 0,376 0,694 7,846 338,965
  -0,015 -14609,55 2,009 1,994   0,000   1,994 -1 -1,994   0,000 0,000 0,000
  -0,015 -13548,90 1,863 1,848 -0,144 -0,266 1,01 1,866 -0,938 -1,733 -0,376 -0,695 -7,854 -339,312
  0,012 -9754,98 1,341 1,353 -0,253 -0,342 1,031 1,395 -0,719 -0,973 -0,739 -1,000 -11,306 -488,405
  0,068 -2468,50 0,339 0,408 -0,295 -0,120 1,042 0,425 -0,295 -0,120 -1 -0,408 -4,611 -199,175
  0,238 7254,44 -0,997 -0,759 -0,253 0,192 1,031 -0,783 0,281 -0,213 -0,993 0,754 8,524 368,252
  0,877 15931,49 -2,191 -1,314 -0,144 0,189 1,01 -1,327 0,794 -1,043 -0,625 0,821 9,281 400,927
  2,142 19465,08 -2,676 -0,535   0,000   -0,535   -0,535   0,000 0,000 0,000
  7,255 19074,95 -2,623 4,632 0,047 0,218 1,001 4,637 0,977 4,525 0,22 1,019 11,519 497,622
  3,786 16012,52 -2,202 1,584 0,144 0,228 1,01 1,600 0,794 1,258 0,625 0,990 11,194 483,574
  1,366 7375,21 -1,014 0,351 0,253 0,089 1,031 0,362 0,281 0,099 0,993 0,349 3,945 170,409
  0,671 -2359,91 0,324 0,996 0,295 0,294 1,042 1,038 -0,295 -0,294   0,996 11,258 486,349
  0,430 -9687,68 1,332 1,762 0,253 0,446 1,031 1,816 -0,719 -1,267 0,739 1,302 14,718 635,808
  0,337 -13521,33 1,859 2,197 0,144 0,316 1,01 2,218 -0,938 -2,060 0,376 0,826 9,336 403,307
  0,219 -14609,48 2,009 2,227   0,000   2,227 -1 -2,227   0,000 0,000 0,000
  0,117 -13562,53 1,865 1,981 -0,144 -0,285 1,01 2,001 -0,938 -1,859 -0,376 -0,745 -8,422 -363,811
  0,058 -9788,43 1,346 1,404 -0,253 -0,355 1,031 1,448 -0,719 -1,010 -0,739 -1,038 -11,730 -506,740
  0,018 -2522,65 0,347 0,365 -0,295 -0,108 1,042 0,380 -0,295 -0,108 -1 -0,365 -4,124 -178,175
  0,018 7194,00 -0,989 -0,971 -0,253 0,246 1,031 -1,001 0,281 -0,273 -0,993 0,964 10,901 470,937
  0,018 15890,68 -2,185 -2,167 -0,144 0,312 1,01 -2,189 0,794 -1,721 -0,625 1,354 15,310 661,376
  0,018 19464,67 -2,676 -2,658   0,000   -2,658   -2,658   0,000 0,000 0,000

 

 


 

Среднее значение тангенциальной силы за цикл:

- по данным теплового расчета, кН:

.

- по площади, заключенной между кривой и осью абсцисс, (МПа, кН)

.

 

ошибка

Ошибка между значениями не должна превышать 5%.

Крутящие моменты

Крутящий момент одного цилиндра, Н∙м:

.

Период изменения крутящего момента четырехтактного двигателя с равными интервалами между вспышками:

.

Суммирование значений крутящих моментов всех четырех цилиндров двигателя осуществляется табличным методом через каждые 30º угла поворота коленчатого вала и по полученным данным строится кривая в определенном масштабе (таблица 8).

Таблица 8. Крутящие моменты в ДВС

φ, град Цилиндры Мкр, Нм
φ криво-шипа, град Мкр.ц., Нм φ криво-шипа, град Мкр.ц., Нм φ криво-шипа, град Мкр.ц., Нм φ криво-шипа, град Мкр.ц., Нм
    0,00             0,00
    -674,70   -340,43   483,57   -363,81 -895,36
    -494,73   -488,41   170,41   -506,74 -1319,46
    155,05   -199,18   486,35   -171,34 270,89
    477,17   368,25   635,81   477,73 1958,95
    339,07   400,93   403,31   665,65 1808,95
    0,00              

Рис. 1. Кривая изменения крутящего момента ДВС

 

Средний крутящий момент двигателя:

по данным теплового расчета

по площади, заключенной под кривой Мкр

ошибка

Максимальный и минимальный крутящие моменты:

 


Поделиться с друзьями:

Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...

Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...

Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.036 с.