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:

Приливные явления
Таблица № 2.3.1 – Приливы Дата Утренние воды Вечерние воды ПВ МВ ПВ МВ Тс h Тс h Тс h Тс h 30.10 11.03 0,4 05.14 -0,2 23.12 0,6 16.54 0,0 31.10 11.39 0,3 05.48 -0,1 23.48 0,5 17.27 0,1 ...

Расчет давления воздуха в тормозном цилиндре, при торможении
Давление в тормозных цилиндрах при торможении зависит от типа воздухораспределителя, величины снижения давления в тормозной магистрали, режима торможения у грузовых воздухораспределителей и загрузки вагона при наличии авторежима. Для воздухораспределителей грузового типа давление в тормозных цили ...

Оценка точности места
Навигационная безопасность мореплавания обеспечивается счислением пути судна и периодическими обсервациями только с учётом их точности, которая традиционно оценивается среднеквадратической погрешностью СКП (М), вероятность которой составляет Р = 63%. Однако «Стандартами точности судовождения» ИМО ...