5. Динамический расчет двигателя

В ходе динамического расчета определяют силы и моменты, действующие на детали кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

а). Строят развернутую диаграмму давления газов в координатах

р_г -  ^о п.к.в, используя построенную свернутую индикаторную диаграмму действительного цикла в ходе теплового расчета двигателя. Перестроение индикаторной диаграммы в развернутую выполняется графическим путем по методу проф. Ф.А. Брикса. Для чего под индикаторной диаграммой проводится полуокружность радиусом r=S/2 (рис. 8). Из центра этой полуокружности (точка 0) в сторону НМТ в масштабе диаграммы откладывается поправка Брик­са - отрезок . Из нового центра 0₁ полуокруж­ность делят лучами на равные углы. Точки пересечения, полученные на полуокружности, соответствуют опреде­ленным углам

(на рис.8. интервал между точками равен 30°).

Рис. 8. Диаграмма давлений, приведенных к оси поршневого пальца

Из этих точек проводят вертикальные линии до пересечения с контуром индикаторной диаграммы. Полученные значения давлений сносятся на ординаты соответствующих углов . Развертку индикаторной ди­аграммы начинают от ВМТ в процессе хода впуска. На этой диаграмме наносят также давление от инерционных сил ( р_j ) и давление от суммарных сил (р₁ ),

р₁ = р_г  р_j,

где р_j = F_j /D²/4 , ( F_j определяется согласно п. б).

б). Определяют силу инерции, действующую на детали КШМ, движущихся поступательно по формуле:

F_j = - m_j j_n, (53)

где m_j – масса деталей КШМ, движущихся поступательно:

, (54)

где -масса поршневой группы, -масса шатуна, отнесенная к поршневому пальцу: , -масса шатуна,

j_n – ускорение поршня, определяется по формуле (52).

Массы поршневой группы и шатуна при расчете двигателя можно ориентировочно принимать из табл. 9.

Таблица 9

Приближенные значения масс деталей кривошипно-шатунного механизма

Тип двигателя	Масса поршневой группы (поршень из алюмин. сплава) ( ) ,	Масса шатуна ( ),
Бензиновый (газовый) (D=60…100мм)	10…15	12…20
Дизель (D=80…150мм)	20…35	25…40

в). Определяют и строят суммарную силу, действующую на поршень.

Рис. 9. Диаграмма суммарной силы

, (55)

где численные значения суммарного давления берутся из диаграммы, представленной на рис. 8.

г). Определяют силы F_N ; F_s ; F_к и F_ с интервалом 30^о, оформляют их значения в табличной форме и строят развернутые диаграммы сил, действующих в КШМ двигателя (рис.10.)

Боковая сила, прижимающая поршень к цилиндру:

F_N = F_ tg. (56)

Сила, действующая вдоль шатуна:

F_s=F_ /cos. (57)

Сила, направленная по радиусу кривошипа:

^. (58)

Тангенциальная сила, создающая вращающий момент на коленчатом валу:

^. (59)

Численные значения тригонометрических функций, входящих в уравнения (56)…(59), для различных углов  и  приведены в приложении 4.

Результаты расчета сводятся в табл. 10.

Таблица 10