Кинематика рядного (центрального ) КШМ

Рядный (центральный ) КШМ (Рис.4. )состоит из кривошипа r (ОВ) и

шатуна Lш(АВ) при этом прямая по которой двигается точка А

( ось поршневого кольца ) проходит через ось коленчатого вала О.

Поршень перемещается от ВМТ до НМТ и обратно.

Путь- Sх, скорость- υ и ускорение- j поршня определяются из выражений:

Sх = r·fs( ), м ;

υх = r· fv( ), м/с; (43)

jх = r· · fv ( ), м/с2 .

где: fs ( ) = 1-cos + ); f υ( ) = sin + ;

fj ( ) = cos + .

 

 
 


Sx

А

 

Lш

н.м.т.

В

 
 

 

 


в.м.т.

рис. 4 . Схема рядного (центрального) КШМ.

L (АВ) – шатун ; r (ОВ) – радиус кривошип ;

- угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра;

- угол отклонения оси кривошипа от оси цилиндра.

r = - радиус кривошипа (для дизеля со встречно-движущими поршнями принимается ход поршня), м;

= - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна;

= 2 ·n - угловая скорость вращения коленчатого вала,

Зависимости S, υ, j от угла поворота коленчатого вала определяются за один оборот вала (00 – 3600) через каждые 150.

Значение функций fs( ), f υ ( ), fj ( ) при заданном и известном вычисляются по приведенным выражениям или берутся

из приложении 1-3.

Расчет значений s, υ, j, от угла легче производить в табличной форме.

Таблица.2

Изменения значений Sх, υ и j от

Sх υ j
гр.п.к.в. м
     
     
.      
.      
     

 

Изменения пути, скорости и ускорения поршня от угла поворота коленчатого вала представляются на миллиметровой бумаге в виде графиков.

При построении графиков по оси абсцисс откладывают углы в масштабе 10п.к.в. – 1 мм; на оси ординат откладывают в удобных для построения масштабах значения Sх, v, j и наносят соответствующие шкалы с делениями. Характер изменения пути, скорости и ускорения поршня приведен на рис.5.

 

S v J                        
                         
              S        
        v                
                       
        J                  
                         

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 п.к.в

 

Рис. 5. Характер изменения пути, скорости и ускорения от

угла поворота коленчатого вала.

Средняя скорость поршня.

υ m = 2·S·n, (44)

Расчет зависимостей s, v и j от угла поворота кривошипа может быть выполнен на ЭВМ.

 

4. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма

Детали шатунно-кривошипного механизма подвергаются действию сил давления газов внутри цилиндра, сил инерции поступательно и вращательно движущихся частей, сил трения на поверхностях относительного скольжения и сил сопротивлений со стороны потребителя энергии.

Знание сил и моментов необходимо для расчёта деталей на прочность, анализа надёжности и долговечности узлов и деталей двигателя в эксплуатации, оценки уравновешенности двигателя, определения возможности возникновения недопустимых колебательных явлений и др.

При определении действующих сил и моментов целесообразно находить их удельные значения, т.е. отнесённые к 1 м2 площади поршня. Для определения величены полной силы или момента необходимо умножить удельную силу или момент на площадь поршня, выраженную в м2.