Приведение масс деталей КШМ

Силы, действующие в КШМ

Анализ всех сил, действующих в КШМ, необходим для расчета двигателя на прочность и определения нагрузок на подшипники. Силы, действующие в КШМ, делятся на силы давления газов силы инерции движущихся масс (силами трения и тяжести пренебрегают).

Силы инерции движущихся масс, в свою очередь, делятся на силы инерции масс, движущихся возвратно-поступательно, и силы инерции вращательно-движущихся масс.

2 динамика

Изменение давления газов p на поршень и соответственно силы давления газов определяется индикаторной диаграммой, которую строят по данным теплового расчёта. Разность абсолютного давления p в цилиндре и атмосферного p_o, действуя на площадь поршня F_п., создаёт газовую силу P_г=(p-p_o)F _п, которая направлена по оси цилиндра и приложена к оси поршневого пальца. Сила P_г, направленная к оси коленчатого вала, считается положительной, а от коленчатого вала – отрицательной.

Для определения сил инерции необходимо знать массы деталей КШМ. При этом для упрощения динамического расчета действительный КШМ заменяют динамически эквивалентной системой сосредоточенных масс. Все движущиеся детали по характеру их движения делятся на три группы:

1. Детали, совершающие возвратно-поступательное движение вдоль оси цилиндра (поршневая группа). Масса поршня с кольцами и пальцем считается сосредоточенной на оси поршневого пальца и обозначается m _п.

2. Части коленчатого вала, совершающие вращательное движение. Массы этих частей заменяются массой, приведенной к радиусу кривошипа R, и обозначаются m _к.

Приведение производится с соблюдением условия равенства центробежных сил инерции действительных масс центробежной силе приведённой массы.

Масса т _шшшатунной шейки (см. рисунок) принимается сосредоточенной на оси шейки и, так как центр тяжести её удален от оси вала на расстояние, равное R, приведения этой массы не требуется.

Масса щеки, имеющей центр тяжести на радиусе ρ, приводится к радиусу R:

, откуда .

Приведённая масса всего кривошипа

.

3. Детали, совершающие сложное плоскопараллельное движение (шатунная группа).

Шатун приближенно заменяется системой двух статически замещающих масс:

3 динамика

массы ,сосредоточенной на оси поршневого пальца и массы , сосредоточенной на оси шатунной шейки вала,

где m _ш – масса шатунной группы.

Для получения динамически замещающей системы должны быть, соблюдены следующие три условия:

1) неизменность массы т _шп+ т _шк= т _ш; 2) неизменность положения центра тяжести системы т _шп L _шп = т _шк L _шк;

3) неизменность момента инерции системы относительно центра тяжести.

Третье условие при приведении масс реальных шатунов не соблюдается, но это практически не влияет на на результаты вычислений.

Для большинства конструкций автомобильных двигателей т _шп =(0,2…0,3)т _ш, т _шк =(0,7…0,8)т _ш.

Таким образом, реальный КШМ (см. рисунок) заменяется системой двух сосредоточенных масс, связанных жёсткими, невесомыми звеньями: массой в точке А, совершающей возвратно-поступательное движение, m_j=m _п +m _шп и массой в точке В, совершающей вращательное движение, m_R=m _к +m _шк.

В V-образных двигателях с коленом вала сочленяются два шатуна противолежащих цилиндров, поэтому m_R=m _к +2m _шк.

4 динамика

Величинами m_п и m_ш при расчётах задаются, ориентируясь на существующие конструкции двигателей. При отсутствии таких данных используют конструктивные массы: m _́п ’=m _п /F _п и m _́ш ’=m _ш /F _п.

Дата добавления: 2015-05-10