3. Методические указания к выполнению динамического расчета двигателя

Объем динамического расчета включает в себя определение сил, действующих на детали кривошипно-шатунного механизма. При этом принято относить все определяемые силы к единице площади поршня.

3.1. Исходные данные

Для выполнения динамического расчета необходимо использовать индикаторную диаграмму, а также диаметр цилиндра и ход поршня, полученные в тепловом расчете. Дополнительно выбираются и определяются следующие конструктивные параметры: отношение радиуса кривошипа к длине шатуна (не путать со степенью повышения давления в тепловом расчете); конструктивные массы подвижных частей кривошипно-шатунного механизма.

3.1.1. Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна

Значения отношения радиуса кривошипа к длине шатуна для современных автомобильных двигателей принимаются в пределах λ = 0,25…0,3.

С увеличением значений λ (более короткие шатуны) уменьшается высота двигателя и его масса, но увеличиваются силы инерции и нормальные боковые силы, действующие на зеркало цилиндра, в результате чего увеличивается износ деталей цилиндропоршневой группы. При выборе значения λ целесообразно ориентироваться на значение этой величины у принятого прототипа.

3.1.2. Конструктивные массы подвижных частей кривошипно-шатунного механизма

Поршневая группа

Конструктивная масса поршневой группы , , выбирается в зависимости от типа двигателя (карбюраторный или дизель), материала поршня (легкий алюминиевый сплав или чугун) и быстроходности двигателя.

Двигатели с искровым зажиганием с поршнями малых диаметров из легкого алюминиевого сплава имеют наименьшие значения .

Шатунная группа

Конструктивная масса шатунной группы , , выбирается в зависимости от типа двигателя и его быстроходности. В двигателях с искровым зажиганием повышенной быстроходности наблюдается наименьшие значения .

Рекомендуемые пределы значений конструктивных масс подвижных деталей КШМ приведены в табл. 2.

Таблица 2

Значения конструктивных масс подвижных деталей КШМ

Элементы КШМ	Конструктивные массы,
	Двигатели с искровым зажиганием	Дизели
Поршневая группа с поршнем из алюминиевого сплава	80…150	150…300
Шатун	120…160	250…350

Распределение массы шатуна по осям верхней и нижней головок обычно составляют:

– на ось верхней головки ;

– на ось нижней головки .

С увеличением быстроходности целесообразно принимать меньшие значения массы шатуна, отнесенной к верхней головке.

Конструктивные массы КШМ, совершающие возвратно-поступательное движение:

.

Конструктивные массы КШМ, совершающие вращательное движение:

.

3.2. Динамический расчет автомобильного двигателя

После выбора всех необходимых параметров и расчета конструктивных масс и следует приступить к выполнению основных расчетов и вычерчиванию графиков (рис. 2). Результаты расчетов сводятся в одну таблицу по представленной ниже форме (табл. 3).

Р

30⁰

150⁰

180⁰

120⁰

210⁰

240⁰

270⁰

300⁰

330⁰

360⁰

375⁰

390⁰

420⁰

450⁰

480⁰

510⁰

540⁰

570⁰

600⁰

630⁰

660⁰

690⁰

720⁰

ис. 2. Графики и диаграммы динамического расчетаТаблица 3

Таблица динамического расчета

Такты	, оп.к.в.	fs ()	S, мм	Рг - Ро, МПа	fj ()	Pj, МПа	Р, МПа	fт ()	Т, МПа	fz()	Z, МПа	К, МПа	Zр, МПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14