Динамический расчет

1. определить силы, действующие в двигателе, 2. анализ уравновешенности двигателя.

Ускорение поршня максимально в ВМТ.

Средняя скорость поршня 10- 15 м/с

Силы в КШМ в двигателе

Действуют две основные силы это сила давления газов ( ) и сила инерции ( ). Если эту суммарную силу ( ) (давление газов плюс сила инерции) приложить к оси поршневого пальца она разложится на силу действующую вдоль оси шатуна и на нормальную силу.

Нормальная сила вредная 1. неравномерный износ гильз цилиндров 2. создает опрокидывающий момент.

Сила действующая вдоль оси шатуна раскладывается на тангенциальную силу и силу действующую вдоль кривошипа.

Массы совершающие вращательное движение 1. часть массы шатуна, отнесенная к нижней головке шатуна = 0,725 массы шатуна. 2. масса шатунной шейки 3. масса неуравновешенной части щеки

Массы совершающие возвратно поступательное движение 1. масса поршня 2. масса поршневого пальца 3. часть массы шатуна отнесенная в в.г.ш. 4. кольца 5. детали фиксации

Двигатель уравновешен если все силы, действующие в двигателе равны по величине и направлению. Полностью уравновесить нельзя, так как в нем действует периодически изменяющийся крутящий момент и соответственно равный ему опрокидывающий момент.

Условия уравновешенности двигателя Три условия 1. силы инерции первого порядка и их моменты равны нулю 2 силы инерции второго порядка и их моменты равны нулю 3 центробежные силы и их моменты равны нулю.

Период изменения сил инерции первого порядка 360 град (2П), второго порядка 180 град (П).

Уравновешивание сил инерции первого и второго порядков. 1. выбор кривошипной схемы (рядный шестицилнровый двигатель). 2. дополнительные валы (чтобы уравновесить силы инерции первого порядка дополнительные валы должны вращаться в противоположные стороны с той же частотой, что и коленчатый вал. Чтобы уравновесить силы инерции второго порядка дополнительные валы должны вращаться в противоположные стороны с удвоенной частотой.

Уравновешивание центробежных сил инерции – Противовесы на продолжении щек коленчатого вала.

Р4 – неуравновешенны реактивный крутящий момент и силы инерции второго порядка.

Р3 – неуравновешенны реактивный крутящий момент и момент от сил инерции второго порядка.

Р6 – неуравновешен реактивный крутящий момент

Силы, действующие на шатунную шейку (Qшш) – 1. сила, передаваемая вдоль оси шатуна 2. центробежная сила от массы приведенной к нижней головке шатуна

Силы действующие на колено вала – центробежная сила от неуравновешенной части щеки, 2. Центробежная сила от массы шатунной шейки и 3. центробежная сила от массы приведенной к нижней головке шатуна

Сила на коренную шейку (Rкш)– при симметричном колене и одном шатуне на шейке = половина силы действующей на колено.

Почему положительные силы инерции меньше отрицательных – Силы инерции возвратно- поступательно движущихся масс складываются из сил инерции первого и второго порядков. Период изменения этих сил разный (первый порядок 360 град, второй 180 град), поэтому отрицательные силы складываются, а положительные вычитаются.

T– изменение тангенциальной силы по углу поворота коленчатого вала (для одного цилиндра)

Суммарная тангенциальная сила ( ), суммарный момент всего двигателя ( )– Период чередования вспышек в двигателе равен 720/ число цилиндров. Для 4-х цилиндрового 720/4= 180 град. Делим кривую момента для одного цилиндра на четыре части и складываем их между собой.

Чему равен средний крутящий момент

Необходимо определить положительную и отрицательную площади. Положительная минус отрицательная и делим на длину этого участка.

В 2- х цилиндровом рядном двигателе равномерное чередование вспышек достигается при угле между кривошипами равном 360 град.

Полярная диаграмма– 1. Позволяет определить величину и направление силы действующей на шатунную шейку, 2. сможем построить диаграмму износа шейки, 3. Там, где будет минимальный износ, сможем просверлить масляный канал для смазки шатунного подшипника.

Лямбда – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Перемещение поршня складывается из: 1. Перемещения, вызванного поворотом коленчатого вала; 2. Отклонением шатуна от оси цилиндра. При повороте на первые 90 град поршень проходит больше половины пути, т. к. перемещение, вызванное отклонением шатуна положительно.

Чем больше угол качания шатуна(увеличен радиус кривошипа, уменьшена длина шатуна), тем больше нормальная сила(сильнее износ поршня и цилиндра ). При увеличении лямбда нормальная сила увеличивается.

Дизаксиальный КШМ – ось поршневого пальца смещена относительно оси цилиндра (позволяет уменьшить удар поршня в ВМТ при перекладке во время сгорания).

Ход поршня – равен двум радиусам кривошипа