3 Динамический расчет
На рисунке 2 приведены схемы сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме двигателя.
Рисунок 2 –Схемы сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме
3.1 Сила давления газов
Силу давления газов на поршень Рг, кН определяем по формуле:
(3.1)
где р – текущее давление газов в цилиндре в любой момент времени, МПа;
р0-давление окружающей среды, МПа;
–площадь поршня, м2.
=
πD2/4=0,01226м2,
где D – диаметр цилиндра (D=0.125м).
Зависимость силы давления газов,
действующей на поршень, от угла поворота
коленчатого вала определяем аналитическим
методом. Для определения местоположения
указанных точек устанавливается связь
между углом
поворота коленчатого вала и изменением
объёма цилиндра.
(3.2) 
где λ – отношение радиуса
кривошипа к длине шатуна, принимаем
λ=0,25;
Vh –рабочий объем цилиндра, л.
3.2 Силы инерции
Сила инерции Рj, кН от возвратно- поступательно движущихся масс
,
(3.3)
где mj- возвратно-поступательно движущиеся массы, кг;
R- радиус кривошипа, м;
-
угловая скорость вращения коленчатого
вала, с-1.
Центробежные силы инерции определяют по формулам:
- силы инерции КRш, кН вращающихся масс шатуна
;
(3.4)
- силы инерции КRк, кН вращающихся масс кривошипа
;
(3.5)
- суммарные центробежные силы инерции вращающихся масс КR, кН
.
(3.6)
Система сосредоточенных масс, динамически эквивалентная кривошипно-шатунному механизму, состоит из массы mj=mп+mшп, совершающей возвратно- поступательное движение, и массы mR, совершающей вращательное движение.
Принимаем необходимые для расчета величины и вычисляем силы:
mп’=200кг/м2- поршень из алюминиевого сплава.
кг/м2-шатун.
кг/м2-стальной кованный вал со
сплошными шейками.
.кг;
кг;
кг;
кг;
кг;
кг;
кг;
с-1;
КR=-5,0404·0,0625·(230,2666)2·10-3=16,703 кН.
3.3 Суммарные силы и крутящий момент, действующие в кривошипно-шатунном механизме одного цилиндра
Суммарная сила Р, кН, действующая на поршень,
Р=Рr+Рj. (3.7)
Боковая сила N, кН, действующая перпендикулярно оси цилиндра,
N=Ptgβ, (3.8)
где β- угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра.
Сила К, кН, направленная по радиусу кривошипа,
.
(3.9)
Тангенциальная сила Т, кН,
. (3.10)
Результаты расчетов сводим в таблицу 5.
Таблица 5 – Результаты динамического расчета
|
По данным таблицы строим графики изменения сил в зависимости от угла поворота кривошипа (рисунки 3,4).
Рисунок 3- График сил действующих на поршень
Рисунок 4- График изменения касательной Т