Динамический расчёт двигателя
3.1 Определение пдм и нвм
По данным прототипа принимаем:
L = 350 мм.
Поршневой комплект совершает
прямолинейное возвратно – поступательное
движение вдоль оси цилиндра. Условно
предполагается, что масса
сосредоточена в точке пересечения оси
поршневого пальца с осью цилиндра.
Масса поршневого комплекта:
Шатунный механизм совершает сложное плоскопараллельное движение.
В случае индивидуального шатуна его масса условно заменяется двумя статически эквивалентными массами:
Рис. 2. Распределение масс
Масса шатунного механизма:
Определим массы
и
:
Коленчатый вал двигателя и входящие в его состав массы каждого колена совершают вращательное движение с постоянной угловой скоростью. Неуравновешенная масса колена, состоящая из массы шатунной шейки и массы 2х щёк, приводится к радиусу кривошипа R. При этом масса шатунной шейки не требует приведения т.к. находится на расстоянии R от оси коленчатого вала.
Коленчатый вал – стальной, цельноштампованный, полноопорный.
Рис3. Участок коленвала
Определим массу шатунной шейки и щеки:
где
- радиус шатунной шейки коленчатого
вала,
- радиус канала в коленчатом валу,
служащего для подачи масла,
- длина шатунной шейки,
- ширина щеки,
- радиус щеки.
Найдём приведённые массы:
где
- расстояние от горизонтальной оси щеки
до горизонтальной оси коренной шейки
коленчатого вала.
3.2 Построение диаграммы Брикса и диаграммы Толле
Определим поправку Брикса, площадь поршня и угловую скорость вращения коленчатого вала:
Поправка Брикса:
Площадь поршня:
Угловая скорость:
Далее определим граничные значения диаграммы Толле:
Отрезок АВ:
Отрезок EF:
Отрезок CD:
Диаграмма строится на атмосферной линии методом касательных – искомая диаграмма представляет собой касательную к семейству вспомогательных линий.
Рис. 4. Совмещенные индикаторная диаграмма и бицентровая диаграмма Брикса
Переход от обычной индикаторной диаграммы к развёрнутой осуществим с помощью бицентровой диаграммы Брикса, устанавливающей зависимость положений поршня по его ходу от величины угла α поворота кривошипа с учетом конечной длины шатуна (поправка ОО1). На диаграмме представим удельные значения сил давления газов Pr, сил инерции ПДМ Pj и результирующую удельную силу (Pr-1,013+Pi).
Рис.5 Развернутая диаграмма удельных сил действующих вдоль оси цилиндра
3.3. Суммарные силы и моменты, действующие в кшм одного цилиндра
Силы и моменты, возникающие в результате действия суммарной осевой силы Р, показаны на рисунке:
Рис. 6 Силы и моменты, возникающие в результате действия суммарной осевой силы Р
Величина
силы Р в зависимости от угла поворота
коленчатого вала находится из графика.
Сила Р может быть разложена на 2
составляющие: боковую
,
прижимающую поршень к стенке цилиндра,
и силу
,
направленную вдоль оси шатуна.
Сила
Рш
после перенесения её по линии действия,
может быть разложена на составляющие:
касательную, направленную под прямым
углом к радиусу кривошипа
,
и радиальную, направленную вдоль радиуса
кривошипа
.
Угол
β определяется из условия
Крутящий момент, действующий на КШМ одного цилиндра:
