Кинематика рядного (центрального ) КШМ

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

шатуна L_ш (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 - S_х, скорость - υ и ускорение - j поршня определяются из выражений:

S_х = r·f_s (), м;

υ_х = r· f_v (), м/с; (43)

j_х = r· · f_v (), м/с² .

где: f_s () = 1-cos + ); f _υ() = sin + ;

f_j () = cos + .

 

S_x

А

 

L_ш

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 f_s (), f υ (), f_j () 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 S_х, 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 1⁰ п.к.в. – 1 мм; на оси ординат откладывают в удобных для построения масштабах значения S_х, 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.