5.2 Динамический расчёт кшм

5.2.1 Общие сведения

Силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме двигателя, можно разделить на силы давления газов в цилиндре, силы инерции, давление на поршень со стороны картера (приблизительно равное атмосферному давлению) и силы тяжести (в динамическом расчете не учитывают). Силы инерции движущихся масс КШМ, в свою очередь, разделяются на силы инерции масс, движущихся возвратно-поступательно (индекс j) и силы инерции вращательно-движущихся масс (индекс r).

В течение каждого рабочего цикла силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме, непрерывно изменяются по величине и направлению. Поэтому для определения характера изменения этих сил по углу поворота коленчатого вала (ПКВ) их величины определяют через каждые 10 – 30^о по углу ПКВ.

5.2.2 Силы давления газов

Силы давления газов определяют, для каждого угла поворота коленчатого вала (∆φ = 10^о) по свернутой индикаторной диаграмме, путем ее перестроения в развернутую по методу профессора Ф.А. Брикса.

Первоначально определяется поправка Брикса в масштабе:

; (5.9)

мм,

где R – радиус кривошипа, мм;

М_S – масштаб хода поршня на свернутой индикаторной диаграмме, мм/мм_ч.

Под свернутой индикаторной диаграммой строится вспомогательная полуокружность радиусом

(5.10)

.

Принимаем R=52 мм.

Далее от центра полуокружности (т. О) в сторону НМТ (вправо) откладывается значение поправки Брикса в масштабе (т. О^/). Из точки О проводятся лучи, которые делят полуокружность на несколько равных частей (18 или 12); параллельно этим лучам из центра Брикса проводятся отрезки: О^/1, О^/2, О^/3 и т.д. Точки, полученные на полуокружности, соответствуют определенным углам поворота коленчатого вала φ развернутой индикаторной диаграммы, которую располагают справа от свернутой диаграммы. Из указанных точек 1, 2, 3 и т.д. восстанавливаются перпендикуляры до линий впуска, сжатия, расширения и выпуска. Полученные точки пересечения перпендикуляров с указанными линиями переносятся на вертикали соответствующих углов φ.

Реальное усилие на поршень создают газы с избыточным давлением, так как атмосферное давление в цилиндре уравновешивается атмосферным давлением, действующим со стороны картера. Поэтому на развернутой индикаторной диаграмме ось абсцисс совпадает с линией атмосферного давления.

Таким образом, развернутая индикаторная диаграмма представляет собой зависимость избыточного давления газов р_г от угла поворота коленчатого вала:

р_г = р_ц – р₀. (5.11)

Масштаб силы давления газов, Н/мм:

М_Р = М_р  F_п,; (5.12)

М_Р = 0,08  11304=904,3 Н/мм

где М_р – масштаб давлений или удельных сил, МПа/мм (определен при построении свернутой индикаторной диаграммы);

Масштаб давлений pN,pS,pK,pT=0,1.

F_п – площадь поршня, мм².

; (5.13)

мм²

Масштаб угла поворота коленчатого вала, град/мм:

; (5.14)

град/мм

где ОС – длина развернутой индикаторной диаграммы, мм.

По развернутой диаграмме через каждые 10^о угла поворота кривошипа определяются значения р_г, которые заносят в графу 2 таблицы 5.2.

Таблица 5.2- Расчетные значения развернутой диаграммы

	Δрг, мм	рj, мм	р, мм	рN, мм	рS, мм	рК, мм	рТ, мм
0	0,4	-12,58	-12,41	0	-12,41	-12,41	0
10	-0,38	-12,26	-12,64	-0,63	-12,66	-12,34	-2,81
20	-0,4	-11,34	-11,74	-1,15	-11,79	-10,64	-5,09
30	-0,4	-9,87	-10,27	-1,48	-10,38	-8,16	-6,42
40	-0,4	-7,98	-8,38	-1,56	-8,53	-5,42	-6,59
50	-0,4	-5,81	-6,21	-1,39	-6,36	-2,93	-5,65
60	-0,4	-3,5	-3,9	-0,99	-4,02	-1,09	-3,87
70	-0,4	-1,21	-1,61	-0,45	-1,67	-0,13	-1,67
80	-0,4	0,92	0,52	0,15	0,54	-0,06	0,54
90	-0,4	2,79	2,39	0,71	2,49	-0,71	2,39
100	-0,4	4,32	3,92	1,15	4,09	-1,81	3,66
110	-0,4	5,49	5,09	1,41	5,28	-3,07	4,3
120	-0,4	6,29	5,89	1,5	6,08	-4,24	4,35
130	-0,4	6,78	6,38	1,43	6,54	-5,19	3,97
140	-0,4	7,02	6,62	1,23	6,73	-5,86	3,31
150	-0,4	7,08	6,68	0,96	6,75	-6,27	2,51
160	-0,4	7,06	6,66	0,65	6,69	-6,48	1,67
170	-0,4	7,02	6,62	0,33	6,63	-6,58	0,83
180	-0,4	7	6,6	0	6,6	-6,6	0
190	-0,19	7,02	6,83	-0,34	6,84	-6,78	-0,85
200	0,08	7,06	7,14	-0,7	7,18	-6,95	-1,79
210	0,19	7,08	7,27	-1,05	7,35	-6,82	-2,73
220	0,29	7,02	7,31	-1,36	7,43	-6,47	-3,65
230	0,49	6,78	7,27	-1,63	7,45	-5,92	-4,52
240	0,75	6,29	7,04	-1,79	7,27	-5,07	-5,2
250	1,14	5,49	6,63	-1,84	6,88	-4	-5,6
260	1,73	4,32	6,05	-1,77	6,31	-2,79	-5,65
270	2,6	2,79	5,39	-1,6	5,62	-1,6	-5,39
280	3,85	0,92	4,77	-1,4	4,97	-0,55	-4,94
290	5,73	-1,21	4,52	-1,26	4,69	0,37	-4,68
300	8,83	-3,5	5,33	-1,36	5,5	1,49	-5,29
310	14,61	-5,81	8,8	-1,97	9,02	4,15	-8,01
320	24,07	-7,98	16,09	-3	16,36	10,4	-12,64
330	39,2	-9,87	29,33	-4,22	29,63	23,29	-18,32
340	54,8	-11,34	43,46	-4,26	43,67	39,39	-18,87
350	79,59	-12,26	67,33	-3,34	67,41	65,72	-14,98
360	131,16	-12,58	118,58	0	118,58	118,58	0
370	140,44	-12,26	128,18	6,35	128,33	125,13	28,51
380	92,4	-11,34	81,06	7,94	81,45	73,46	35,19
390	55,92	-9,87	46,05	6,63	46,52	36,56	28,76
400	36,08	-7,98	28,1	5,24	28,58	18,16	22,07

Продолжение таблицы 5.2

	Δрг, мм	рj, мм	р, мм	рN, мм	рS, мм	рК, мм	рТ, мм
410	23,86	-5,81	18,05	4,04	18,5	8,51	16,42
420	16,6	-3,5	13,1	3,34	13,52	3,66	13,01
430	12,26	-1,21	11,05	3,07	11,47	0,89	11,43
440	9,33	0,92	10,25	3	10,68	-1,17	10,62
450	7,35	2,79	10,14	3,02	10,58	-3,02	10,14
460	5,99	4,32	10,31	3,02	10,74	-4,76	9,63
470	5,05	5,49	10,54	2,93	10,94	-6,36	8,9
480	4,38	6,29	10,67	2,72	11,01	-7,69	7,88
490	3,82	6,78	10,6	2,37	10,86	-8,63	6,59
500	3,4	7,02	10,42	1,94	10,59	-9,23	5,21
510	3,13	7,08	10,21	1,47	10,32	-9,58	3,83
520	2,82	7,06	9,88	0,97	9,93	-9,62	2,47
530	2,26	7,02	9,28	0,46	9,29	-9,22	1,16
540	1,55	7	8,55	0	8,55	-8,55	0
550	0,66	7,02	7,68	-0,38	7,69	-7,63	-0,96
560	0,26	7,06	7,32	-0,72	7,36	-7,13	-1,83
570	0,17	7,08	7,25	-1,04	7,33	-6,8	-2,72
580	0,17	7,02	7,19	-1,34	7,31	-6,37	-3,59
590	0,17	6,78	6,95	-1,55	7,12	-5,66	-4,32
600	0,17	6,29	6,46	-1,65	6,67	-4,66	-4,77
610	0,17	5,49	5,66	-1,57	5,87	-3,41	-4,78
620	0,17	4,32	4,49	-1,31	4,68	-2,07	-4,2
630	0,17	2,79	2,96	-0,88	3,09	-0,88	-2,96
640	0,17	0,92	1,09	-0,32	1,14	-0,12	-1,13
650	0,17	-1,21	-1,04	0,29	-1,08	-0,08	1,08
660	0,17	-3,5	-3,33	0,85	-3,44	-0,93	3,31
670	0,17	-5,81	-5,64	1,26	-5,78	-2,66	5,13
680	0,17	-7,98	-7,81	1,46	-7,95	-5,05	6,14
690	0,17	-9,87	-9,7	1,4	-9,8	-7,71	6,06
700	0,17	-11,34	-11,17	1,09	-11,22	-10,12	4,85
710	0,17	-12,26	-12,09	0,6	-12,11	-11,81	2,69
720	0,17	-12,58	-12,41	0	-12,41	-12,41	0