Динамический расчет двигателя

Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя выполняется с целью определения суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов и от сил инерции. Результаты динамического расчета используются при расчете деталей двигателя на прочность и износ.

В течение каждого рабочего цикла силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме, непрерывно изменяются по величине и направлению. Поэтому для характера изменения сил по углу поворота коленчатого вала их величины определяют для ряда различных положений вала через каждые 30 град ПКВ. В отдельных случаях через 10 град. ПКВ.

Последовательность выполнения расчета следующая:

1. Строим индикаторную диаграмму в координатах .

2. Перестраиваем индикаторную диаграмму, выполненную по результатам теплового расчета, в координаты .

3. Определяем силу давления газов на днище поршня для положений коленчатого вала, отстоящих друг от друга на 30° ПКВ в пределах (0…720) град. ПКВ.

За начало отсчета принимаем такое положение кривошипа, когда поршень находится в начале такта впуска.

Сила давления газов на днище поршня определяется по формуле:

 

Результаты расчета заносятся в табл.2

Таблица 2 – Результат расчета сил давления газов и сил инерции

			знак
	-1074,16	0,5	-	0,025	-22492,64	-23566,80
	-1222,93	-0,33	-	-0,0165	-17837,07	-19060,00
	-1399,73	-0,94	-	-0,047	-6760,20	-8159,93
	-1516,18	-0,98	-	-0,049	4484,19	2968,01
	-1506,67	-0,73	-	-0,0365	11238,04	9731,36
	-1430,63	-0,43	-	-0,0215	13332,49	11901,86
	-1397,36	-0,2	-	-0,01	13495,58	12098,22
	-1326,06	-0,04	-	-0,002	13336,32	12010,26
	-1083,66	0,34	-	0,017	11262,82	10179,16
	-404,00	1,57	+	0,0785	4541,46	4137,47
	1744,32	5,5	+	0,275	-6685,74	-4941,42
	11492,55	24,34	+	1,217	-17783,49	-6290,94
	49667,97	109,6	+	5,48	-22492,45	27175,51
	84483,07	184,2	+	9,21	-21602,36	62880,71
	26863,48	54,84	+	2,742	-17890,41	8973,07
	6801,42	15,44	+	0,772	-6834,66	-33,23
	2271,89	6,76	+	0,338	4426,74	6698,63
	1211,99	3,62	+	0,181	11213,06	12425,06
	551,34		+	0,1	13328,59	13879,92
	76,05		+	0,05	13495,58	13571,63
	-308,94	0,52	-	0,026	13340,09	13031,15
	-598,87	0,37	-	0,0185	11287,43	10688,56
	-788,98	0,5	-	0,025	4598,55	3809,57
	-903,05	0,76	-	0,038	-6611,29	-7514,34
	-979,10	0,87	-	0,0435	-17729,66	-18708,77
	-1069,41	0,5	-	0,025	-22491,91	-23561,31

 

4. Определяем силу инерции от возвратно-поступательно движущихся масс:

Масса поступательно движущихся частей КШМ определяется из выражения:

где - доля массы шатуна, отнесенная к возвратно-поступательно движущимся массам. Данная величина изменяется в следующих пределах . Принимаем .

Приближенные значения и определяем с помощью таблицы: , .

Тогда принимаем :

,

.

Угловая скорость :

При известной величине хода поршня S радиус кривошипа равен:

5. Находим суммарную силу, действующую в кривошипно-шатунном механизме. Определение этой силы ведем путем алгебраического сложения сил давления газов и сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс

Результаты определения , а также и заносятся в таблицу 2.

6. Определяем нормальную силу К, направленную по радиусу кривошипа (см. рисунок 1)

 

Рисунок 1 – Схема сил, действующих на кривошипно-шатунный механизм

7. Определяем тангенциальную силу Т, направленную по касательной к окружности радиуса кривошипа (см. рисунок 1)

Результаты определения К и Т заносим в таблицу 3.

Таблица 3 – Расчет сил действующих на кривошипно–шатунный механизм

			Знак силы		Т, Н	Знак силы
	1,000	-23566,8	-	0,000	0,00	+
	0,791	-15309,41	-	0,631	-11604,58	-
	0,268	-2517,54	-	1,000	-7969,88	-
	-0,313	-763,97	-	1,000	2968,62	+
	-0,732	-6728,03	-	0,733	7355,02	+
	-0,941	-11052,62	-	0,370	4663,97	+
	-1,000	-12098,21	-	0,001	14,45	+
	-0,942	-11163,99	-	-0,368	-4678,25	-
	-0,733	-7058,33	-	-0,731	-7673,20	-
	-0,316	-1078,16	-	-0,999	-4134,90	-
	0,265	-1507,34	-	-1,001	4832,22	+
	0,788	-5038,57	+	-0,634	3850,12	+

 

Продолжение таблицы 3

			Знак силы		Т, Н	Знак силы
	1,000	27175,30	+	-0,004	-108,20	+
	0,977	60541,34	+	0,221	17346,96	+
	0,793	7227,88	+	0,627	5434,72	+
	0,272	-10,369	+	0,999	-32,42	-
	-0,309	-1702,87	-	1,001	6705,47	+
	-0,730	-8565,03	-	0,735	9415,61	+
	-0,941	-12877,09	-	0,372	5471,69	+
	-1,000	-13571,55	-	0,003	48,63	+
	-0,943	-12124,49	-	-0,365	-5045,31	-
	-0,735	-7433,21	-	-0,729	-8035,86	-
	-0,319	-1004,83	-	-0,998	-3804,03	-
	0,261	-2265,99	-	-1,002	7357,12	+
	0,786	-14941,09	-	-0,637	11509,00	+
	1,000	-23560,59	-	-0,008	187,62	+