Динамика кривошипно-шатунного механизма

Силу инерции второго порядка PIIcos2α можно аналогично представить как проекцию на ось цилиндра вектора PII фиктивной силы инерции ПДМ второго порядка, составляющего с осью цилиндра угол 2α и вращающегося с угловой скоростью 2ω.

Рис. 8.5 – Векторное изображение сил инерции ПДМ второго порядка

Фиктивную силу инерции второго порядка ПДМ можно также представить как сумму двух составляющих из которых одна – действительная PIIcos2α, направленная по оси цилиндра, а вторая фиктивная PIIsin2α, направленная перпендикулярно к первой.

Силы инерции НВМ (отнесённые к FП)

. (8.15)

Сила qR приложен к оси шатунной шейки и направлена вдоль кривошипа в сторону от оси коленвала. Вектор силы инерции вращается вместе с коленвалом в ту же сторону и с той же частотой вращения.

Если переместить так, чтобы начало совпало с осью коленвала, то его можно разложить на две составляющие

- вертикальную ;

- горизонтальную .

Рис. 8.6 – Силы инерции неуравновешенных вращающихся масс

Суммарные силы инерции

Суммарная сила инерции ПДМ и НВМ в вертикальной плоскости

. (8.16)

Если рассматривать отдельно силы инерции первого и второго порядков, то в вертикальной плоскости суммарная сила инерции первого порядка

. (8.17)

Сила инерции второго порядка в вертикальной плоскости

. (8.18)

Вертикальная составляющая сил инерции первого порядка стремится приподнять или прижать двигатель к фундаменту один раз за оборот, а сила инерции второго порядка - два раза за оборот.

Сила инерции первого порядка в горизонтальной плоскости стремится смещать двигатель справа налево и обратно один раз в течение одного оборота.

Совместное действие силы от давления газов на поршень и сил инерции КШМ

Возникающее во время работы двигателя давление газов действует как на поршень, так и на крышку цилиндра. Закон изменения P = f(α) определяется по развёрнутой индикаторной диаграмме, полученной экспериментальными или расчётным путём.

1) Считая, что на обратную сторону поршня действует атмосферное давление, найдём избыточное давление газов на поршень

Pг = P – P0, (8.19)

где Р - текущее абсолютное давление газов в цилиндре, взятое из индикаторной диаграммы;

Р0 – давление окружающей среды.

Рис.8.7 – Силы, действующие в КШМ: а – без учёта сил инерции; б – с учётом сил инерции

2) С учётом сил инерции вертикальная сила, действующая на центр поршневого пальца определится как движущая сила

Pд = Рг + qs. (8.20)

3) Разложим движущую силу на две составляющие – нормальную силу Pн и силу действующую по шатуну Pш:

Pн = Рдtgβ; (8.21)

. (8.22)

Нормальная сила Pн прижимает поршень к втулке цилиндра или ползун крейцкопфа к его направляющей.

Сила, действующая по шатуну Pш сжимает или растягивает шатун. Она действует по оси шатуна.

4) Перенесём силу Pш по линии действия в центр шатунной шейки и разложим на две составляющие – тангенциальную силу t, направленную касательно к окружности описываемую радиусом R

(8.23)

и радиальную силу z, направленную по радиусу кривошипа

. (8.24)

К центру шатунной шейки кроме силы Pш будет приложена сила инерции qR.

Тогда суммарная радиальная сила

. (8.25)

Перенесём радиальную силу z по линии её действия в центр рамовой шейки и приложи в этой же точке две взаимно уравновешивающиеся силы и , параллельные и равные тангенциальной силе t. Пара сил t и приводит во вращение коленчатый вал. Момент этой пары сил называется крутящим моментом. Абсолютное значение крутящего момента

Mкр = tFпR. (8.26)

Сумма сил и z, приложенных к оси коленвала даёт результирующую силу , нагружающую рамовые подшипники коленвала. Разложим силу на две составляющие – вертикальную и горизонтальную . Вертикальная сила совместно с силой давления газов на крышку цилиндра растягивает детали остова и на фундамент не передаётся. Противоположно направленные силы и образуют пару сил с плечом H. Эта пара сил стремится повернуть остов вокруг горизонтальной оси. Момент данной пары сил называется опрокидывающим или обратным крутящим моментом Mопр.

Рекомендуем также:

Гидрообъемная трансмиссия
Этот вид трансмиссии представляет собой бесступенчатую передачу автомобиля. В гидрообъемной трансмиссии (верхняя половина рис. 6) двигатель 1 внутреннего сгорания приводит в действие гидронасос 2, соединенный трубопроводами с гидромоторами 3, валы которых связаны с ведущими колесами автомобиля. П ...

Применяемые способы восстановления коленчатого вала
Основной дефект коленчатых валов — износ коренных и шатунных шеек. Износ шеек устраняют шлифованием их под ремонтный размер. Для шлифования валов служат станки ЗА423 или ЗВ423. Шейки вала шлифуют электрокорундовыми кругами на керамической связке зернистостью 16 .60 мкм, твердостью СМ2, CI, С2, СТ1 ...

Выбор схемы самолета
Схема самолета определяется количеством, взаимным расположением и формой основных агрегатов: крыла, оперения, фюзеляжа, шасси, а также типом, количеством и размещением двигателей и воздухозаборников. Схема любого самолета обусловлена его расположением и тактико-технических требований. Выбор схемы ...