3.Определение кинематических характеристик движения поршня

Кинематика кривошипно-шатунного механизма (КШМ) – служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Условия работы деталей КШМ обуславливаются усилиями, возникающими в них при различных режимах работы двигателя. Величина и характер изменения механических нагрузок, приходящихся на эти детали, могут быть определены на основе кинематического и динамического исследования КШМ. При кинематическом исследовании КШМ предполагается, что все кинематические величины могут быть выражены в функции угла поворота коленчатого вала ( ). Основными функциями, определяемыми при кинематическом исследовании КШМ, являются зависимости изменения:

• хода поршня от угла поворота коленчатого вала S = f_s ;

- скорости поршня от угла поворота коленчатого вала υ =f_v ( );

- ускорения поршня от угла поворота коленчатого вала J= f_j( ).

Кинематика рядного (центрального ) кшм

Рядный (центральный ) КШМ (Рис.4. )состоит из кривошипа r (ОВ) и

шатуна L_ш(АВ) при этом прямая по которой двигается точка А

( ось поршневого кольца ) проходит через ось коленчатого вала О.

Поршень перемещается от ВМТ до НМТ и обратно.

Путь- S_х, скорость- υ и ускорение- j поршня определяются из выражений:

S_х = r·f_s( ), м ;

υ_х = r· f_v( ), м/с; (43)

j_х = r· · f_v ( ), м/с² .

где: f_s ( ) = 1-cos + ); f _υ ( ) = sin + ;

f_j ( ) = cos + .

S_x

А

L_ш

н.м.т.

В

в.м.т.

рис. 4 . Схема рядного (центрального) КШМ.

L (АВ) – шатун ; r (ОВ) – радиус кривошип ;

- угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра;

- угол отклонения оси кривошипа от оси цилиндра.

r = - радиус кривошипа (для дизеля со встречно-движущими поршнями принимается ход поршня), м;

= - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна;

= 2 ·n - угловая скорость вращения коленчатого вала,

Зависимости S, υ, j от угла поворота коленчатого вала определяются за один оборот вала (0⁰ – 360⁰) через каждые 15⁰.

Значение функций f_s( ), f υ ( ), f_j ( ) при заданном и известном вычисляются по приведенным выражениям или берутся

из приложении 1-3.

Расчет значений s, υ, j, от угла легче производить в табличной форме.

Таблица.2

Изменения значений S_х, υ и j от

	Sх	υ	j
гр.п.к.в.	м
0
15
.
.
360

Изменения пути, скорости и ускорения поршня от угла поворота коленчатого вала представляются на миллиметровой бумаге в виде графиков.

При построении графиков по оси абсцисс откладывают углы в масштабе 1⁰п.к.в. – 1 мм; на оси ординат откладывают в удобных для построения масштабах значения S_х, v, j и наносят соответствующие шкалы с делениями. Характер изменения пути, скорости и ускорения поршня приведен на рис.5.

S

v

J

S

v

J

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 п.к.в

Рис. 5. Характер изменения пути, скорости и ускорения от

угла поворота коленчатого вала.

Средняя скорость поршня.

υ _m = 2·S·n, (44)

Расчет зависимостей s, v и j от угла поворота кривошипа может быть выполнен на ЭВМ.