Силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме.
При изучении динамических явлений в д. в. с. в первую очередь рассматривают силы от давления газов Ргаз и силы инерции РJ поступательно движущихся масс КШМ (Рис 11). Положительными считаются силы, направленные от поршня к коленчатому валу. В течении всего цикла на поршень противоположено давлению газов в цилиндре действует сила давления газов в картере обычно равная атмосферному давлению Р0 =0,101МПа.
Рисунок 12.3 Силы, действующие в шатунно-кривошипном механизме
Тогда величина силы давления газов в цилиндре Ргаз будет равна:
Ргаз = Ринд – Р0,
где Ринд –сила давления газов в цилиндре по индикаторной диаграмме.
Суммарная сила, действующая на поршень,
Р = Ргаз + Р j
Для получения количественных значений сил, действующих в КШМ, используют развернутую индикаторную диаграмму, с помощью которой определяют силу давления газов при любом положении кривошипа, и аналитические зависимости для определения сил инерции.
Силу инерции находят на основании уравнения второго закона Ньютона:
В качестве массы тп берут массу вcех деталей, которые вместе с поршнем совершают возвратно-поступательное движение. Сюда относят поршень, кольца, поршневой палец, детали, предохраняющие поршневой палец от осевых перемещений.
Масса этих деталей сосредоточена на оси поршневого пальца.
Шатун совершает сложное плоскопараллельное движение. Для упрощения анализа детали группы шатуна замещают совокупностью масс, динамически им эквивалентных. Обычно число масс замещающей системы берут равным двум. Приводя их к осям поршневого пальца и шатунной шейки, считают, что первая масса совершает движение вместе с поршнем, а вторая — вместе с кривошипом.
Анализ выполненных конструкций д.в.с. показывает, что на долю массы, относимой к оси поршневого пальца, приходится 0,25—0,33 общей массы деталей группы шатуна, а 0,75—0,67 приходится на долю массы, совершающей вращательное движение вместе с кривошипом.
Таким образом, сила инерции деталей, движущихся вместе с поршнем,
где: mj - масса деталей группы поршня и часть массы деталей группы шатуна, отнесенная к оси поршневого пальца.
jх = r· ·( cos + ) – ускорение поршняпо углу поворота коленчатого вала.
Предположим, что суммарная сила Р давит вниз на поршень и линия действия совпадает с осью цилиндра. Разложим эту силу на две составляющие, одну из которых, S, направим по оси шатуна, другую, N, — перпендикулярно оси цилиндра. Боковая сила N, прижимает поршень к той или иной стенке цилиндра:
Сила S действует по шатуну, растягивая или сжимая его, и передается на шатунную шейку кривошипа:
Перенеся силу S по линии ее действия и допустив, что она приложена к кривошипу, повторим операцию разложения. Направим первую составляющую Т перпендикулярно радиусу кривошипа, а вторую K — по его радиусу. Тогда тангенциальная составляющая
соответственно нормальная составляющая
Сила Т создает крутящий момент равный
Где: r- радиус кривошипа.
Крутящий момент создает вращательное движение коленчатого вала двигателя и далее передается потребителю. В то же время опоры двигателя воспринимают опрокидывающий момент
Monр=N · h
Где: h =
Опрокидывающий момент в точности равен крутящему моменту с обратным знаком:
В результате действия на опоры двигателя опрокидывающего момента в них развивается равный ему и противоположный по знаку реактивный момент. Направление крутящего момента, указанного на рис. , принято считать положительными, обратные им — отрицательными.
Зависимость изменения давления газов в цилиндре Ринд от угла поворота кривошипа задается индикаторной диаграммой.
Дата добавления: 2015-09-14; просмотров: 1742;