Menu

Кинематика и динамика кривошипно — шатунного механизма

Кинематические исследования и динамический расчет кривошипно-шатунного механизма необходимы для выяснения сил, действующих на детали и элементы деталей двигателя, основные параметры которых можно определить расчетом.

[image]

Рис. 1. Центральный и дезаксиальный

кривошипно-шатунные механизмы

 

Детальные исследования кинематики и динамики кривошипно-шатунного механизма двигателя из-за переменного режима работы двигателя очень сложны. При определении нагрузок на детали двигателя пользуются упрощенными формулами, полученными для условия равномерного вращения кривошипа, которые дают при расчете достаточную точность и существенно облегчают расчет.

Принципиальные схемы кривошипно-шатунного механизма двигателей автотракторного типа показаны: на .рис. 1, а — центральный кривошипно-шатунный механизм, у которого ось цилиндра пересекает ось кривошипа, и на рис. 1, б — дезаксиальный, у которого ось цилиндра не пересекает ось коленчатого вала. Ось 3 цилиндра смещена относительно оси коленчатого вала на величину, а. Такое смещение одной из осей относительно другой позволяет, несколько изменить давление поршня на стенку цилиндрами уменьшить скорость поршня у в. м. т. (верхней мертвой точки), что благоприятно сказывается на процессе сгорания п уменьшает, шум при переносе нагрузки от одной стенки цилиндра на другую при изменении направления движения поршня

На схемах приняты следующие обозначения: [image] — угол поворота кривошипа, отсчитываемый от в. м.т. в направлении вращения кривошипа (коленчатого вала); S = 2R — ход поршня; R — радиус кривошипа; L — длина шатуна; [image] — отношение радиуса кривошипа к длине шатуна. У современных автомобильных двигателей [image], у тракторных двигателей [image]; [image]— угловая скорость вращения кривошипа; а — смещение оси цилиндра от оси коленчатого вала; [image] — угол отклонения шатуна от оси цилиндра; для современных автотракторных двигателей [image]

У современных двигателей относительное смещение осей принимают [image]. При таком смещении рассчитывают двигатель с дезаксиальным механизмом так же, как и с центральным кривошипным механизмом.

В кинематических расчетах определяют -перемещение, скорость и ускорение поршня.

Перемещение поршня вычисляют по одной из приведенных формул:

[image]; (1)

[image] (2)

Величины в квадратных и фигурных скобках для различных значений [image] и [image] см. в приложениях.

Перемещение поршня S представляет собой сумму двух S1 и S2 гармонических составляющих: [image] ; [image].

Кривая, описывающая перемещение поршня в зависимости от изменения [image], представляет собой сумму п+1. гармонических составляющих. Эти составляющие выше второй оказывают очень малое влияние на значение S, поэтому в расчетах ими пренебрегают, ограничиваясь только S = S1 + S2.

Производная по времени выражения S представляет собой скорость перемещения поршня

[image], (3)

здесь [image]v и [image] — соответственно первая и вторая гармонические составляющие.

Вторая гармоническая составляющая, учитывающая конечную длину шатуна, приводит к смещению [image] к в. м. т., т. е. [image]

Одним из, параметров, характеризующих конструкцию двигателя, является средняя скорость поршня (м/с)

[image],

где п — частота вращения коленчатого вала в минуту.

Средняя скорость движения поршня у современных автотракторных двигателе колеблется в пределах [image] м/с. Большие значения относятся к двигателям легковых автомобилей, меньшие — к тракторным.

Так как износ поршневой группы приблизительно пропорционален средней скорости поршня, то для увеличения долговечности двигатели стремятся делать с. меньшей средней скоростью поршня.

Для автотракторных, двигателей: [image];[image] при [image] при [image]

при [image]

Производная скорости поршня по времени — ускорение поршня

[image], (4).

здесь [image] и [image] — соответственно первая, и вторая гармонические составляющие.

Характер изменения:[image] — для двигателей автотракторного типа показан на графиках (рис. 2).

Шатун кривошипно-шатунного механизма совершает сложное возвратно-поступательное движение и колебательное относительно оси цилиндра, шатун качается подвешенным на поршневом пальце*.

Угловое перемещение шатуна.

[image] (5)

Максимальные отклонения шатуна от оси цилиндра будут при [image]

[image]

Угловая скорость вращения шатуна вокруг пальца

[image] (6)

Максимальная угловая скорость шатуна

[image].

Угловое ускорение шатуна

[image] (7)

Максимальное угловое ускорение шатуна

[image]



Рис. 2. Графики

[image]

[image] 

 

Оставьте свой комментарий

Оставить комментарий от имени гостя

0
  • Комментарии не найдены

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:3039 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:6071 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:3177 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Зависимость электрических свойств мерзлы…

Зависимость электрических свойств мерзлых пород в переменных полях от влажности и минерального состава Влияние влажности и минерального состава на электрические свойства пород в переменных полях особенно важно учитывать при сильно пористых песчано-глинистых породах. Поскольку...

27-09-2011 Просмотров:6128 Электрические и упругие свойства криогенных пород

Расчет системы охлаждения

Для охлаждения двигателей широкое распространение получили системы жидкостная и воздушная. В качестве теплоносителя в жидкостных системах используют воду или незамерзающие жидкости (этиленгликолевые антифризы и др.), воздушных — воздух. Чтобы увеличить...

25-08-2013 Просмотров:12404 Основы конструирования автотракторных двигателей

Вплив дотичного навантаження

ВПЛИВ ДОТИЧНОГО НАВАНТАЖЕННЯ НА РОЗПОДІЛ НАПРУЖЕНЬ В ГІРСЬКІЙ ПОРОДІ   Із схем взаємодії елементів озброєння з гірською породою (див. розділ 8.1) видно, одночасно з нормальним навантаженням діє і значне дотичне навантаження. Розглянемо, як...

25-09-2011 Просмотров:3694 Механіка гірських порід