Построение диаграмм сил

Динамический расчет кривошипно-шатунный механизм выполняется с целью определения суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов и от сил инерции. Результаты динамического расчета используются при расчете деталей двигателя на прочность и износ.

В течении каждого рабочего цикла силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме, непрерывно изменяются по величине и направлению. Поэтому для характера изменения сил по углу поворота коленчатого вала их величины определяют для ряда различных положений вала через каждые 10…30 град ПКВ. В отдельных случаях через 5…10 град ПКВ.

Последовательность выполнения расчета следующая:

• 1) Перестраиваем индикаторную диаграмму, выполненную по результатам теплового расчета, в координаты р-ц.
• 2) Определяем силу давления газов на днище поршня для положений коленчатого вала, отстоящих друг от друга на 10…30° ПКВ в пределах (0…720)° ПКВ.

За начало отсчета принимаем такое положение кривошипа когда поршень находится в начале такта впуска.

Силу давления газов на днище поршня определяем по формуле:

(3.1).

Результаты расчета заносятся в табл.5.

3) Определяем силу инерции от возвратно-поступательно движущихся масс:

(3.2).

Масса поступательно движущихся частей КШМ определяется из выражения:

(3.3).

где ч — доля массы шатуна, отнесенная к возвратно-поступательно движущимся массам ч=0,25…0,275. Принимаем ч=0,25.

Значения m_п и m_ш берутся из справочника.

m_п = 0,56 745 кг, m_ш=0,56 745 кг.

Угловая скорость щ, входящая в формулу (2):

(3.4).

При известной величине хода поршня S радиус кривошипа.

(3.5).

4) Находим суммарную силу, действующую в кривошипно-шатунном механизме. Определение этой силы ведем путем алгебраического сложения сил давления газов и сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс:

(3.6).

результаты определения РУ, а также Р_г и Р_j заносятся в табл.3.

5) Определяем нормальную силу К, направленную по радиусу кривошипа (см. рис. 1):

Рис. 1.

. (3.7).

6) Определяем тангенциальную силу Т, направленную по касательной к окружности радиуса кривошипа (см. рис. 1):

. (3.8).

Результаты определения К и Т заносим в таблицу 4.

Таблица 3.

Результаты расчета Р_г, Р_j, Р_?

Таблица 4.

Результаты расчета К, Т.

Построение диаграммы суммарного крутящего момента

Для двигателя с равными интервалами между вспышками суммарный крутящий момент будет периодически повторятся:

для четырехтактного двигателя через:

Масштаб крутящего момента:

где — масштаб силы, H/мм.

График крутящих моментов строим на листе 1 графической части работы.

Средний крутящий момент определяется по площади, лежащей под кривой графика суммарного, Нм:

где — соответственно положительная и отрицательная площади под кривой суммарного момента;

L — длина интервала между вспышками по диаграмме крутящего момента, мм.

По данным теплового расчета, Нм.