СКОРОСТЬ И УСКОРЕНИЕ ПОРШНЯ

Средняя скорость поршня Vm наряду с частотой вращения является показателем скоростного режима двигателя. Она определяется по формуле Vm = Sn/30, где S — ход поршня, м; п — частота вращения, мин-1. Считают, что для МОД vm = 4-6 м/с, для СОД vm = 6s-9 м/с и для ВОД vm > 9 м/с. Чем выше vm, тем больше динамические напряжения в деталях двигателя и тем больше вероятность их изнашивания — в первую очередь цилиндропоршневой группы (ЦПГ). В настоящее время параметр vm достиг определенного предела (15—18,5 м/с), обусловленного прочностью материалов, применяемых в двигателестроении, тем более, что динамическая напряженность ЦПГ пропорциональна квадрату значения vm. Так, при увеличении vm в 3 раза напряжения в деталях возрастут в 9 раз, что потребует соответствующего усиления прочностных характеристик материалов, применяемых для изготовления деталей ЦПГ.

Средняя скорость поршня всегда указывается в заводском паспорте ( сертификате) двигателя.

Истинная скорость поршня, т. е. скорость его в данный момент (в м/сек), определяется как первая производная пути по времени. Подставим в формулу (2) a= ω t, где ω- частота вращения вала в рад/сек , t- время в сек. После математических преобразований получим формулу скорости поршня:

C=Rω(sina+0.5 λ sin2a) (3)

где R— радиус кривошипа в м\

ω — угловая частота вращения коленчатого вала в рад/сек;

а — угол поворота коленчатого вала в град;

λ= R / L- отношение радиуса кривошипа к длине шатуна;

Со — окружная скорость центра, кривошипной шейки в м/сек;

L — длина шатуна в м.

При бесконечной длине шатуна (L=∞ и λ =0) скорость поршня равна

С ∞=Rω sin a.