3. Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма

а) Перемещение поршня, м:

(3.1)

б) Скорость поршня, м/с:

(3.2)

в) Ускорение поршня, м/с²:

(3.3)

где r – радиус кривошипа коленчатого вала, м;  - угловая скорость коленчатого вала, рад/с;  - угол поворота коленчатого вала, град; =r/l - критерий кинематического подобия КШМ, равный отношению радиуса кривошипа к длине шатуна.

Угловая скорость коленчатого вала может быть найдена по выражению, рад/с:

Расчет S_п, _п и j_п производится аналитически через каждые 10  угла поворота коленчатого вала в интервале от 0 до 360. Результаты расчетов сводятся в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

	Sп, м	п, м/с	jп, м/с2
0
10
…
…
350
360

По данным таблицы 3.1. на 3-м листе ватмана формата А1 графической части КП (см. Приложение, рис. III) строят диаграммы перемещения, скорости и ускорения поршня в функции угла поворота коленчатого вала, как показано крупным планом на рис. 3.1.

На диаграммах отмечают следующие характерные кинематические параметры:

а) и - максимальная и минимальная скорости поршня (прим.: знак «+» соответствует , знак «-» - ):

(3.4)

б) и - максимальное и минимальное ускорения поршня:

при угле =0 (3.5)

, при <0,25 и угле =180 (3.6)

(3.7)

при >0,25 и угле

в) - средняя скорость поршня, м/с:

где S – полное перемещение поршня, равное S=2r, м; n – номинальная частота вращения, мин^-1.

4. Динамический расчет двс

4.1. Динамический расчет исправного цилиндра

4.1.1. Сила давления газов

Определение силы давления газов Р_г, действующей по оси цилиндра и приложенной к оси поршневого пальца, осуществляется графическим способом, предложенным проф. Ф.А. Бриксом. Суть метода заключается в перестроении индикаторной диаграммы, полученной в тепловом расчете, в развернутую диаграмму по углу поворота коленчатого вала.

Методика перестроения (развертки) следующая:

а) На 1-м листе ватмана формата А1 графической части КП (см. Приложение, рис I) в левом верхнем углу строится действительная индикаторная диаграмма исправного цилиндра ДВС в выбранном масштабе. Более крупным планом показано на рис. 4.1.

б) Под индикаторной диаграммой рисуется вспомогательная полуокружность радиусом, равным половине хода поршня r=S/2.

в) От центра полуокружности в точке О в сторону н.м.т. откладывают поправку Брикса, равную, мм:

(4.1)

где М_S – масштаб хода поршня на индикаторной диаграмме.

г) Полуокружность делят лучами из центра О на четное количество секторов, например, 12 или 24, с углом между лучами, соответственно, 30 или 15, а из центра Брикса (точка О) проводят линии параллельные этим лучам.

д) Справа от индикаторной диаграммы на листе А1 рисуется прямоугольная (декартовая) система координат с осями:

- абсцисс, соответствующей углу поворота коленчатого вала

, на уровне атмосферного давления р_о индикаторной диаграммы, с масштабом М_=3 /мм;

- ординат, соответствующей избыточному давлению газов р_г, с масштабом, соответствующим масштабу давления р_г на индикаторной диаграмме.

е) Из точек пересечения этих линий с полуокружностью (точки 1, 2, …, 12) проводят вертикальные линии до пересечения с линиями индикаторной диаграммы и полученные величины давлений откладывают на вертикали соответствующих углов  на развернутой диаграмме.

ж) Полученные точки на прямоугольной системе координат соединяют плавной кривой. Полученная диаграмма является развернутой индикаторной диаграммой двигателя.

По развернутой диаграмме через каждые 10 угла поворота кривошипа определяют значения р_г и заносят в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

	рг, МПа	j, м/с2	pj, МПа	р, МПа	рN, МПа	pS, МПа	рК, МПа	рТ, МПа	Т, кН
0
10
…
…
710
720