Механические характеристики машин
Внешние силы могут быть постоянными, например: силы тяжести, силы сопротивления резанию металла и др. Внешние силы также могут зависеть от положения звена, от скорости движения звена, от времени. Определение величины внешней силы возможно только в том случае, если задана ее характеристика. Покажем на примере механизма четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (рисунок 3.1.).
Закон изменения давления газа РГ в цилиндре задается индикаторной диаграммой, т.е. зависимостью давления газа от перемещения поршня S
PГ =¦ (S).
Полный цикл работы двигателя заканчивается в течение двух оборотов кривошипа. За первую половину оборота происходит расширение горючей смеси – участок ab (рисунок 3.1), за вторую половину первого оборота – ее выхлоп (bc). Далее происходит всасывание горючей смеси (cd) и ее сжатие (dеa). Каждая из этих фаз отмечена на индикаторной диаграмме, на которой нанесены соответствующие кривые изменения давления газа в цилиндре.
Рисунок 3.1, а - Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания
и его индикаторная диаграмма
При расчете давления газа на поршень обычно принимают избыточное давление при всасывании и выхлопе равным атмосферному, т.е. ри = 98066,5 Па. При сжатии и расширении для каждого положения поршня избыточное давление будет определяться по формуле:
риi = уi pmax или риi = уi μp, (3.1)
где уi - соответствующая ордината, замеренная на индикаторной диаграмме, pmax - максимальное индикаторное давление (обычно задается), μp - масштабный коэффициент индикаторной диаграммы.
Тогда силы давления газов на поршень будут равны:
РГ = риi π d2 / 4, (3.2)
где d - диаметр цилиндра (поршня) в м.
Силы давления газов на поршень, как известно, являются движущими силами. Поэтому, определив их, можно найти приведенный момент:
Мпрдв.с.= РГ υB cosα /ω1 =(Нм) (3.3)
и мощность двигателя
N = Мпрдв.с. ω1 = (Вт), (3.4)
где υВ - скорость поршня В, к которому приложена сила РГ, α - угол между направлением силы и вектором скорости, ω1 - угловая скорость ведущего звена.
Данная методика распространяется на любой тепловой поршневой двигатель или компрессор, в которых давление на поршень задано в функции перемещения и приведенный момент от сил сопротивления является величиной постоянной ( ). Но существуют механизмы, например, механизм пресса, у которых является величиной переменной. Тогда механическая характеристика будет иметь вид, показанный на рисунке 3.1, б.
Рисунок 3.1, б – Механическая характеристика пресса
Сила полезных сопротивлений РПС задана также в функции перемещения ползуна S (PПС =¦ (S)).
Дата добавления: 2015-10-19; просмотров: 718;