3.2.3 Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма

Все движущиеся части КШМ по характеру их движения можно подразделить на три группы.

1. Детали, совершающие прямолинейное возвратно-поступательное движение вдоль оси цилиндра – поршневая группа. Эквивалентная масса поршневой группы m_п сосредоточена на оси поршневого пальца.

2. Части коленчатого вала, совершающие вращательное движение, неуравновешенная масса m_к которых сосредоточена на оси кривошипа.

3. Детали, совершающие сложное плоскопараллельное движение – шатунная группа, заменяемая эквивалентной массой m_ш.

Неуравновешенная масса коленчатого вала m_к, приведенная к оси шатунной шейки (кривошипа), складывается из массы шатунной шейки m_ш.ш. (рисунок 3.3, а) и массы щеки m_щ по контуру abcd, имеющей центр тяжести на радиусе .

Массу шатунной группы m_ш заменяют двумя массами, одна из которых (m_ш.п.) сосредоточена на оси поршневого пальца, а другая (m_ш.к.) – на оси кривошипа (рис. 2.3, б). Для большинства существующих конструкций автотракторных двигателей m_ш.п. = (0,2…0,3)m_ш, m_ш.к. = (0,7…0,8)m_ш. При расчетах принять следующие значения:

m_ш.п. = 0,275m_ш, m_ш.к. = 0,725m_ш.

Таким образом, система сосредоточенных масс, динамически эквивалентная КШМ, включает (рисунок 2.3, в):

массы, совершающие возвратно-поступательные движения

m_j = m_п + m_ш.п;

массы, совершающие вращательное движение вокруг оси вала

m_r = m_к + m_ш.к.

а)

Рисунок 3.3- Создание динамической модели КШМ

а – приведение масс кривошипа

б) в)

Рисунок 3.3- Создание динамической модели КШМ

б – приведение масс шатуна, в – приведенная система КШМ.

Для приближенного определения значений m_п, m_ш и m_к можно использовать удельные массы m = m/F_п, приведенные в таблице 3.2.

Таблица3.2- Удельные массы элементов КШМ

Элементы КШМ	Удельные массы, кг/м2
	бензиновые двигатели	дизели
Поршневая группа: поршень из алюминиевого сплава чугунный поршень	80…150 150…250	150…300 250…400
Шатун	100…200	250…400

Продолжение таблицы 3.2

1	2	3
Неуравновешенные части одного колена вала без противовесов: стальной кованный вал со сплошными шейками чугунный литой вал с полыми шейками	150…200 100…200	200…400 150…300

3.2.4 Силы инерции

Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс:

P_j = – m_j  j. (3.10)

Для построения кривой изменения силы инерции в зависимости от угла поворота коленчатого вала, необходимо определить удельную силу инерции, МПа:

. (3.11)

Результаты расчета удельной силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс для тех же положений кривошипа (углов ), для которых определялись р_г, занести в таблицу 3.1.