Кинематика и динамика КШМ

Для определения численных значений газовых сил действующих на поршень, определяем путем расчетов или прямым измерением значения ординаты DРг для каждого положения поршня и угла поворота коленчатого вала и заносим в общий массив исходных для определения численного значения суммарных сил действующих в КШМ (таблица 6).

Численное значение удельной газовой силы действующей на каждый момент положения коленчатого вала определится как произведение

(97)

где Yi - текущее значение ординаты давления для каждого положения коленчатого вала через 30о п.к.в., принимаем из массива измерений ординат исходных данных, в мм.

mр - масштаб давления газов, МПа/мм.

Удельную силу инерции Pj для возвратно-поступательно движущихся масс определяем по зависимости:

(98)

Значение выражения остается постоянным для заданного расчетного режима по частоте вращения коленчатого вала w=const. Определим это значение. Тогда текущее значение Pj будет изменятся только в зависимости от положения поршня и угла поворота коленчатого вала согласно тригонометрической зависимости (cosj + lcos 2j) (см. таблицу 6).

Выполнив математические действия для определения Pj, значения заносим в таблицу расчетных данных (таблица 6). Переносим значения удельных сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс на график где представлена индикаторная диаграмма газовых сил в координатах P – φ.

Суммарная удельная сила PS, приложенная в центре поршневого пальца такого механизма, равна для каждого данного угла поворота кривошипа сумме удельных сил давления газов DРг и сил инерции Pj:

; МПа. (99)

Просуммировав значения для каждого значения угла п.к.в., заносим в таблицу расчетных данных и наносим на график изменения PS= f(j) на поле, где представлены графики DРг=f(j) и Pj=f(j). Значения суммарной удельной силы будут использованы для определения других сил действующих в элементах и узлах КШМ.

Суммарная удельная сила РS приложенная к оси поршневого пальца, раскладывается на две составляющие силы:

- боковую силу PN, действующую в направлении стенки цилиндра перпендикулярно оси поршневого пальца и вертикальной плоскости стенки;

- продольную силу PS, действующую в направлении продольной оси шатуна.

Текущее значение боковой силы PN=f(j) определяем из зависимости:

; МПа. (100)

Текущее значение силы PS=f(j) определяем из зависимости:

; МПа. (101)

Результаты расчетов заносим в таблицу 6 расчетных данных. По результатам расчетов строим графики изменения удельных боковой и продольной сил по углу поворота коленчатого вала.

Продольная, сила РS, перенесенная по линии ее действия в центр шатунной шейки коленчатого вала распределяется на нормальную силу РК, действующую по оси радиуса кривошипа и тангенциальную силу РТ, действующую по касательной к окружности радиуса кривошипа и перпендикулярно оси кривошипа, создавая крутящий момент.

Текущее значение нормальной силы РK=f(j) определяем из зависимости:

; МПа. (102)

Текущее значение тангенциальной силы РТ=f(j) определяем из зависимости:

; МПа. (103)

Результаты расчетов заносим в таблицу расчетных данных. По результатам расчетов строим графики изменения удельных сил РK=f(j) и РТ=f(j) по углу поворота коленчатого вала.

Центробежная сила вращающихся масс кривошипно-шатунного механизма всегда направлена по радиусу кривошипа, постоянна по величине, противоположно направлена положительной нормальной силе и приложена к центру В шатунной шейки кривошипа. Ее значение зависит от значения радиуса кривошипа Rкр значения угловой скорости и массы вращающихся деталей mR. В состав массы вращающихся деталей относятся - масса части шатунной группы отнесенной к вращающимся массам и принятая масса колена с шатунной шейкой и щеками кривошипа. Таким образом, mR складывается как сумма: