Заняття № 9. Динаміка кривошипно-шатунного механізму.

План заняття.

1. Зведення мас деталей кривошипно-шатунного механізму.

2. Сумарні сили і моменти, що діють в КШМ одноциліндрового двигуна

У процесі роботи двигуна деталі кривошипно-шатунного механізму переміщуються із значними швидкостями і прискореннями, внаслідок чого на них діють великі навантаження, знати, які потрібно для ви­конання надійних розрахунків.

Основними силами, що діють на деталі кривошипно-шатунного механізму працюючого двигуна, є:

- сили тиску газів;

- сили інерції рухомих мас;

- сили тертя.

Вивчення цих сил зводиться кінець-кінцем до вміння аналітично або графічно визначити їх абсолютну величину, яка необхідна для розрахунку на міцність і визначення навантажень на підшипники.

1. Зведення мас деталей кривошипно-шатунного механізму.

1.1 Зведення маси шатунної групи.

Під час роботи двигуна маса деталей поршневої групи (пор­шень, кільця, поршневий палець і заглушки, або стопорні кільця) m_п.г. – здійснює зворотно-поступальний рух.

Маса шатуна m_ш - здійснює складний плоско-паралельний рух.

Маса кривошип m_к- здійснює обертальний рух.

Для спрощення динамічних розрахунків двигуна масу шатуна за­мінюють двома масами т_шп і т_т._к зведеними до верхньої і нижньої головок шатуна (рис.16.1.).

Рис.1. Схема зведення шатуна: а) дійсного шатуна, б) зведеного шатуна.

Маса шатуна вище цента ваги шатуна m_ш.п – розташована на осі поршневого пальця, маса шатуна нижче цента ваги шатуна m_ш.к –розташована на осі шатунної шийки.

Теоретично для отримування динамічно замінної системи потрібно виконати такі умови:

1.Маси дійсного і зведеного шатунів незмінні, тобто

m_ш = m_ш.п. + m_ш.к.

2. Незмінність центра ваги шатуна дійсного і зведеного, тобто

m_ш.п.L _ш.п. = m_ш.к. L _ш.к.

3. Момент інерції відносно центра ваги дійсного і зведеного шатунів незмінний, тобто

Σ m_il²_i = I_ш

Значення замінюючи мас приймаємо обернено пропорційно відстані від центра ваги шатуна до осей верхньої і нижньої головок шатуна.

m_ш.п. = m_ш L _ш.к. /L_ш , кг

m_ш.к. = m_ш L _ш.п. /L_ш, кг

Середньостатистичні формули визначення мас m_{ш.п. і} m_ш.к.

m_ш.п. = (0,2…0,3) m_ш, кг

m_ш.к. = (0,7…0,8) m_ш, кг

1.2. Зведення маси кривошипа незрівноважену масу кривошипа замінюють одною приведеною масою з дотриманням умов рівноваги. Еквівалентну масу зводять до радіуса кривошипа R і позначають m_к, масу шатунної шийки m_ш.ш приймають на осі шатунної шийки і зведення її не потрібно._.

Рис. 2. Схема зведення кривошипа: а) дійсна; б) еквівалентна.

Масу щоки m_щ з центром ваги на відстані від осі колінчастого валу заміняють зведеною масою (m_щ )_R при цьому повинно виконуватися правило:

m_щ = (m_щ )_R R, звідси (m_щ )_R = m_щ /R, кг

Зведення маси m_к всього кривошипа визначається сумою мас шатунної шийки и щік

m_к = m_ш.ш + 2(m_щ )_R = m_ш.ш + 2 m_щ /R

1.3. Еквівалентні схеми КШМ Після зведення мас КШМ її можливо представити у вигляді системи, яка складається з двох мас з’єднаних жорстким невагомим елементом.

Рис. 3 Еквівалентні схеми КШМ, рядного і V- подібного двигунів.