Устройство / Конкретно по устройству и работе / ДВС (ЗИЛ-130) ч
.2.doc7. Кинематика кривошипно-шатунного механизма
Перемещение поршня в зависимости от угла поворота φ кривошипа для двигателя с центральным кривошипно-шатунным механизмом, м:
,
где
– радиус кривошипа, м;
;
– длина шатуна, м.
Скорость поршня.
При перемещении поршня скорость его
движения является величиной переменной
и при постоянной частоте вращения
коленчатого вала зависит только от
изменения угла поворота кривошипа и
отношения
,
м/с:
,
где
рад/с – угловая скорость вращения
коленчатого вала.
Ускорение поршня, м/с2:
Таблица 7.1.
Параметры кинематики кривошипно-шатунного механизма
|
φ, ° |
Sx, м |
Vx, м/с |
Jx, м/с2 |
|
0 |
0.00000 |
0.00 |
6847.21 |
|
10 |
0.00092 |
3.54 |
6674.84 |
|
20 |
0.00365 |
6.90 |
6171.23 |
|
30 |
0.00805 |
9.91 |
5375.40 |
|
40 |
0.01390 |
12.45 |
4347.90 |
|
50 |
0.02092 |
14.42 |
3164.56 |
|
60 |
0.02880 |
15.74 |
1908.81 |
|
70 |
0.03720 |
16.41 |
663.44 |
|
80 |
0.04578 |
16.44 |
-497.31 |
|
90 |
0.05423 |
15.91 |
-1514.40 |
|
100 |
0.06227 |
14.90 |
-2348.63 |
|
110 |
0.06968 |
13.50 |
-2982.85 |
|
120 |
0.07629 |
11.83 |
-3421.49 |
|
130 |
0.08197 |
9.97 |
-3687.59 |
|
140 |
0.08665 |
8.01 |
-3817.67 |
|
150 |
0.09030 |
6.01 |
-3855.31 |
|
160 |
0.09291 |
4.00 |
-3844.05 |
|
170 |
0.09447 |
2.00 |
-3820.73 |
|
180 |
0.09500 |
0.02 |
-3809.93 |
|
190 |
0.09449 |
-1.97 |
-3820.37 |
|
200 |
0.09295 |
-3.96 |
-3843.64 |
|
210 |
0.09036 |
-5.97 |
-3855.41 |
|
220 |
0.08673 |
-7.97 |
-3819.05 |
|
230 |
0.08206 |
-9.93 |
-3691.06 |
|
240 |
0.07640 |
-11.79 |
-3427.80 |
|
250 |
0.06981 |
-13.47 |
-2992.57 |
Продолжение табл. 7.1.
|
φ, ° |
Sx, м |
Vx, м/с |
Jx, м/с2 |
|
260 |
0.06242 |
-14.88 |
-2362.02 |
|
270 |
0.05438 |
-15.90 |
-1531.35 |
|
280 |
0.04594 |
-16.44 |
-517.32 |
|
290 |
0.03736 |
-16.41 |
641.28 |
|
300 |
0.02895 |
-15.76 |
1885.73 |
|
310 |
0.02106 |
-14.45 |
3142.02 |
|
320 |
0.01402 |
-12.50 |
4327.44 |
|
330 |
0.00814 |
-9.96 |
5358.50 |
|
340 |
0.00372 |
-6.95 |
6159.16 |
|
350 |
0.00096 |
-3.60 |
6668.53 |
|
360 |
0.00000 |
-0.07 |
6847.15 |
8. Динамика кривошипно-шатунного механизма
Силы давления газов. Индикаторную диаграмму, полученную в тепловом расчете, развертываем по углу поворота кривошипа по методу Брикса.
Поправка Брикса:
мм,
где
– масштаб хода поршня на индикаторной
диаграмме.
Масштабы развернутой
диаграммы: давлений и удельных сил
МПа
в мм; угла поворота кривошипа
°
в мм.
По развернутой диаграмме через каждые 10° угла поворота кривошипа определяем значения Δрг и заносим в табл. 8.1.
Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма. По табл. 8.1./1/ с учетом диаметра цилиндра, отношения S/D устанавливаем:
масса поршневой группы
(для поршня из алюминиевого сплава
принято
кг/м2):
кг;
масса шатуна (для
стального шатуна принято
кг/м2):
кг;
масса неуравновешенных
частей одного колена вала без противовесов
(для стального кованого вала со сплошными
шейками принято
кг/м2):
кг;
масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца:
кг;
масса шатуна, сосредоточенная на оси кривошипа:
кг;
массы, совершающие возвратно-поступательное движение:
кг;
массы, совершающие вращательное движение:
кг.
Рис. 8.1. Система сосредоточенных масс, динамически эквивалентная кривошипно-шатунному механизму:
а – приведенная система кривошипно-шатунного механизма;
б – приведение масс кривошипа
Удельные и полные силы инерции (см. рис 8.2.):
удельная сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс:
;
центробежная сила инерции вращающихся масс:
кН;
центробежная сила инерции вращающихся масс шатуна:
кН;
центробежная сила инерции вращающихся масс кривошипа:
кН.
Удельные суммарные силы. Удельная сила (МПа), сосредоточенная на оси поршневого пальца:
.
Удельная нормальная
сила (МПа)
.
Значения угла
находим по теореме синусов
,
значит
.
Удельная сила (МПа), действующая вдоль шатуна:
.
Удельная сила (МПа), действующая по радиусу кривошипа:
.
Удельная тангенциальная сила:
.
По полученным данным,
рассчитанным на каждые 10° поворота
коленчатого вала, строим графики
изменения удельных сил в зависимости
от угла поворота коленчатого вала
.
Рис. 8.2. Схема действия сил в кривошипно-шатунном механизме:
а – инерционных и газовых; б – суммарных
Таблица 8.1.
Удельные силы, действующие на детали кривошипно-шатунной группы
|
|
|
МПа |
МПа |
МПа |
МПа |
МПа |
МПа |
|
0 |
0.024 |
-1.4037 |
-1.3797 |
-1.3797 |
0.0000 |
-1.3797 |
0.0000 |
|
10 |
0.015 |
-1.3683 |
-1.3533 |
-1.3550 |
-0.0670 |
-1.3212 |
-0.3009 |
|
20 |
-0.01 |
-1.2651 |
-1.2751 |
-1.2812 |
-0.1248 |
-1.1556 |
-0.5532 |
|
30 |
-0.02 |
-1.1020 |
-1.1220 |
-1.1335 |
-0.1614 |
-0.8911 |
-0.7005 |
|
40 |
-0.022 |
-0.8913 |
-0.9133 |
-0.9290 |
-0.1701 |
-0.5906 |
-0.7172 |
|
50 |
-0.022 |
-0.6487 |
-0.6707 |
-0.6873 |
-0.1500 |
-0.3165 |
-0.6101 |
|
60 |
-0.022 |
-0.3913 |
-0.4133 |
-0.4265 |
-0.1052 |
-0.1158 |
-0.4105 |
|
70 |
-0.022 |
-0.1360 |
-0.1580 |
-0.1640 |
-0.0439 |
-0.0129 |
-0.1635 |
|
80 |
-0.022 |
0.1019 |
0.0799 |
0.0833 |
0.0234 |
-0.0091 |
0.0828 |
|
90 |
-0.022 |
0.3105 |
0.2885 |
0.3009 |
0.0857 |
-0.0855 |
0.2885 |
|
100 |
-0.022 |
0.4815 |
0.4595 |
0.4787 |
0.1344 |
-0.2117 |
0.4293 |
|
110 |
-0.022 |
0.6115 |
0.5895 |
0.6118 |
0.1639 |
-0.3551 |
0.4982 |
|
120 |
-0.022 |
0.7014 |
0.6794 |
0.7011 |
0.1731 |
-0.4891 |
0.5023 |
|
130 |
-0.022 |
0.7560 |
0.7340 |
0.7521 |
0.1643 |
-0.5971 |
0.4573 |
|
140 |
-0.022 |
0.7826 |
0.7606 |
0.7738 |
0.1419 |
-0.6734 |
0.3810 |
|
150 |
-0.022 |
0.7903 |
0.7683 |
0.7763 |
0.1109 |
-0.7204 |
0.2891 |
|
160 |
-0.022 |
0.7880 |
0.7660 |
0.7697 |
0.0753 |
-0.7453 |
0.1923 |
|
170 |
-0.022 |
0.7832 |
0.7612 |
0.7622 |
0.0380 |
-0.7561 |
0.0959 |
|
180 |
-0.022 |
0.7810 |
0.7590 |
0.7590 |
0.0003 |
-0.7590 |
0.0009 |
|
190 |
-0.021 |
0.7832 |
0.7622 |
0.7631 |
-0.0374 |
-0.7572 |
-0.0942 |
|
200 |
-0.02 |
0.7879 |
0.7679 |
0.7716 |
-0.0748 |
-0.7476 |
-0.1910 |
|
210 |
-0.018 |
0.7904 |
0.7724 |
0.7803 |
-0.1108 |
-0.7248 |
-0.2889 |
|
220 |
-0.018 |
0.7829 |
0.7649 |
0.7780 |
-0.1422 |
-0.6781 |
-0.3814 |
|
230 |
-0.015 |
0.7567 |
0.7417 |
0.7599 |
-0.1656 |
-0.6045 |
-0.4605 |
|
240 |
-0.005 |
0.7027 |
0.6977 |
0.7199 |
-0.1774 |
-0.5036 |
-0.5144 |
|
250 |
0.005 |
0.6135 |
0.6185 |
0.6419 |
-0.1717 |
-0.3741 |
-0.5216 |
|
260 |
0.025 |
0.4842 |
0.5092 |
0.5305 |
-0.1488 |
-0.2361 |
-0.4751 |
|
270 |
0.045 |
0.3139 |
0.3589 |
0.3745 |
-0.1067 |
-0.1076 |
-0.3587 |
|
280 |
0.065 |
0.1061 |
0.1711 |
0.1782 |
-0.0500 |
-0.0200 |
-0.1771 |
|
290 |
0.1 |
-0.1315 |
-0.0315 |
-0.0327 |
0.0088 |
-0.0025 |
0.0326 |
|
300 |
0.16 |
-0.3866 |
-0.2266 |
-0.2338 |
0.0578 |
-0.0626 |
0.2253 |
|
310 |
0.22 |
-0.6441 |
-0.4241 |
-0.4346 |
0.0951 |
-0.1987 |
0.3866 |
|
320 |
0.325 |
-0.8871 |
-0.5621 |
-0.5719 |
0.1051 |
-0.3618 |
0.4429 |
|
330 |
0.44 |
-1.0985 |
-0.6585 |
-0.6653 |
0.0953 |
-0.5214 |
0.4133 |
|
340 |
0.6 |
-1.2626 |
-0.6626 |
-0.6659 |
0.0654 |
-0.5994 |
0.2899 |
|
350 |
0.8 |
-1.3670 |
-0.5670 |
-0.5678 |
0.0286 |
-0.5531 |
0.1283 |
|
360 |
1.12 |
-1.4037 |
-0.2837 |
-0.2837 |
0.0003 |
-0.2837 |
0.0012 |
|
370 |
3.28 |
-1.3696 |
1.9104 |
1.9126 |
0.0929 |
1.8666 |
0.4171 |
|
380 |
3 |
-1.2676 |
1.7324 |
1.7406 |
0.1681 |
1.5730 |
0.7452 |
|
390 |
2.32 |
-1.1054 |
1.2146 |
1.2270 |
0.1738 |
0.9676 |
0.7544 |
|
400 |
1.84 |
-0.8955 |
0.9445 |
0.9606 |
0.1752 |
0.6135 |
0.7392 |
|
410 |
1.4 |
-0.6533 |
0.7467 |
0.7650 |
0.1665 |
0.3549 |
0.6777 |
|
420 |
1.11 |
-0.3960 |
0.7140 |
0.7366 |
0.1814 |
0.2025 |
0.7083 |
|
430 |
0.88 |
-0.1406 |
0.7394 |
0.7674 |
0.2052 |
0.0630 |
0.7648 |
|
440 |
0.72 |
0.0978 |
0.8178 |
0.8520 |
0.2389 |
-0.0900 |
0.8473 |
|
450 |
0.6 |
0.3070 |
0.9070 |
0.9462 |
0.2696 |
-0.2660 |
0.9080 |
|
460 |
0.52 |
0.4787 |
0.9987 |
1.0406 |
0.2922 |
-0.4574 |
0.9347 |
|
470 |
0.44 |
0.6095 |
1.0495 |
1.0894 |
0.2921 |
-0.6298 |
0.8889 |
,
°
,
МПа
,
,
,
,
,
,Продолжение табл.8.1.
|
|
|
МПа |
МПа |
МПа |
МПа |
МПа |
МПа |
|
480 |
0.385 |
0.7001 |
1.0851 |
1.1199 |
0.2770 |
-0.7791 |
0.8045 |
|
490 |
0.325 |
0.7552 |
1.0802 |
1.1071 |
0.2425 |
-0.8772 |
0.6754 |
|
500 |
0.29 |
0.7823 |
1.0723 |
1.0910 |
0.2009 |
-0.9482 |
0.5396 |
|
510 |
0.25 |
0.7903 |
1.0403 |
1.0512 |
0.1509 |
-0.9746 |
0.3938 |
|
520 |
0.21 |
0.7881 |
0.9981 |
1.0030 |
0.0990 |
-0.9706 |
0.2528 |
|
530 |
0.18 |
0.7833 |
0.9633 |
0.9646 |
0.0490 |
-0.9566 |
0.1235 |
|
540 |
0.15 |
0.7810 |
0.9310 |
0.9310 |
0.0013 |
-0.9310 |
0.0032 |
|
550 |
0.13 |
0.7831 |
0.9131 |
0.9142 |
-0.0440 |
-0.9074 |
-0.1108 |
|
560 |
0.1 |
0.7879 |
0.8879 |
0.8920 |
-0.0857 |
-0.8647 |
-0.2188 |
|
570 |
0.07 |
0.7904 |
0.8604 |
0.8691 |
-0.1227 |
-0.8081 |
-0.3198 |
|
580 |
0.06 |
0.7832 |
0.8432 |
0.8575 |
-0.1561 |
-0.7484 |
-0.4186 |
|
590 |
0.04 |
0.7574 |
0.7974 |
0.8169 |
-0.1775 |
-0.6511 |
-0.4933 |
|
600 |
0.025 |
0.7040 |
0.7290 |
0.7521 |
-0.1850 |
-0.5276 |
-0.5360 |
|
610 |
0.024 |
0.6155 |
0.6395 |
0.6636 |
-0.1773 |
-0.3883 |
-0.5382 |
|
620 |
0.024 |
0.4869 |
0.5109 |
0.5323 |
-0.1492 |
-0.2383 |
-0.4760 |
|
630 |
0.024 |
0.3174 |
0.3414 |
0.3562 |
-0.1015 |
-0.1034 |
-0.3408 |
|
640 |
0.024 |
0.1101 |
0.1341 |
0.1398 |
-0.0393 |
-0.0162 |
-0.1388 |
|
650 |
0.024 |
-0.1269 |
-0.1029 |
-0.1068 |
0.0287 |
-0.0077 |
0.1066 |
|
660 |
0.024 |
-0.3818 |
-0.3578 |
-0.3693 |
0.0914 |
-0.0976 |
0.3562 |
|
670 |
0.024 |
-0.6395 |
-0.6155 |
-0.6309 |
0.1384 |
-0.2863 |
0.5622 |
|
680 |
0.024 |
-0.8829 |
-0.8589 |
-0.8739 |
0.1612 |
-0.5503 |
0.6789 |
|
690 |
0.024 |
-1.0950 |
-1.0710 |
-1.0823 |
0.1558 |
-0.8455 |
0.6756 |
|
700 |
0.024 |
-1.2601 |
-1.2361 |
-1.2423 |
0.1231 |
-1.1161 |
0.5454 |
|
710 |
0.024 |
-1.3657 |
-1.3417 |
-1.3435 |
0.0688 |
-1.3075 |
0.3090 |
|
720 |
0.024 |
-1.4036 |
-1.3796 |
-1.3796 |
0.0025 |
-1.3796 |
0.0113 |
,
°
,
МПа
,
,
,
,
,
,