Динамический расчёт двигателя

Для расчета деталей кривошипно-шатунного механизма на прочность и выявление нагрузок на трансмиссию машин необходимо определить величины и характер изменения сил и моментов, действующих в двигателе. С этой целью производят динамический расчёт КШМ. Динамический расчёт КШМ заключается в определении суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов и сил инерции. По этим силам рассчитывают основные детали на прочность и износ, а так же определяют неравномерность крутящего момента и степень неравномерности хода двигателя.

Все действующие в двигателе силы воспринимаются полезным сопротивлением на коленчатом валу, силами трения и опорами двигателя.

Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма

По характеру движения массы деталей КШМ можно разделить на движущиеся возвратно-поступательно (поршневая группа и верхняя головка шатуна), совершающие вращательное движение (коленчатый вал и нижняя головка шатуна) и совершающие сложное плоскопараллельное движение (стержень шатуна).

Для упрощения динамического расчёта действительный КШМ заменяется динамически эквивалентной системой сосредоточенных масс.

Массу поршневой группы mп считают сосредоточенной на оси поршневого пальца. Массу шатунной группы mш заменяют двумя массами, одна из которых mшп – масса шатуна, приведённая к поршню, сосредоточена на оси поршневого пальца, другая mшк – масса шатуна, приведённая к коленчатому валу – на оси кривошипа.

Величины этих масс определяются для большинства существующих конструкций автомобильных и тракторных двигателей по формулам:

,

.

При расчётах принимаем средние значения:

, кг, (2.53)

, кг, (2.54)

По прототипу проектируемого двигателя принимаем mш =6,2 кг.

Подставляя значение массы шатунной группы mш=6,2 кг в выражения (2.53) и (2.54), получим:

кг,

кг.

Масса кривошипа принимается по прототипу mк=4,5 кг.

Масса поршневой группы mп принята из данных прототипа и равна mп=3,52 кг.

Таким образом, система сосредоточенных масс, динамически эквивалентная КШМ, состоит из массы имеющей возвратно – поступательное движение mj и массы, имеющей вращательное движение mR. mj и mR определяются по формулам (2.55) и (2.56).

, кг, (2.55)

, кг. (2.56)

, кг,

, кг.

Расчёт сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме

Силы давления газов

Силы давления газов, действующие на площадь поршня, для упрощения динамического расчёта заменяют одной силой, направленной по оси цилиндра и приложенной к оси пальца. Её определяют для каждого момента времени (угла ) по индикаторной диаграмме, построенной на основании теплового расчёта.

Значения Рг, МПа заносим в таблицу 2.5.

Силы инерции

Силы инерции, действующие в КШМ, в соответствии с характером движения приведённых масс подразделяют на силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс Рj и центробежные силы инерции вращающихся масс KR.

Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс определяется по формуле:

, кН, (2.57)

Знак минус показывает, что сила инерции направлена в сторону, противоположную ускорению.

При проведении динамических расчётов двигателей целесообразно пользоваться не полными, а удельными силами, отнесёнными к единице площади поршня.

Популярные материалы:

Постановка и решение задачи оптимизации грузопотоков
Задача оптимизации грузопотоков в общем виде формулируется следующим образом: имеется множество поставщиков (пункты погрузки) и множество потребителей однородных грузов (пункты разгрузки). Известно количество грузов, имеющихся у поставщик ...

Значение вагонного хозяйства, система технического обслуживания и ремонта грузовых вагонов
Вагонное хозяйство выделилось в самостоятельную отрасль железнодорожного транспорта в 1933 году. Важное значение в совершенствовании перевозочного процесса принадлежит вагонному хозяйству, которое объединяет вагоны и материально-техническ ...

Схемы управления стрелочными электроприводами
Достоинством семипроводной схемы является меньшее количество проводов, по сравнению с девятипроводной схемой управления стрелкой. Девятипроводная схема управления стрелкой более надежна, ввиду отсутствия механических контактов автоперекл ...