Задание №3. Расчет динамики кривошипно-шатунного механизма
Во время работы двигателя на кривошипно-шатунный механизм действуют силы давления газов в цилиндре, силы давления картерных газов, силы инерции, полезного сопротивления, трения и реакции опор.
Сила давления газов на поршень равна
, где
- площадь поршня,
-
давление газов,
- атмосферное давление.
Для определения сил инерции необходимо привести действительный механизм к динамически подобному двухмассовому механизму (рис. 2).
Рис. 2. Расчетная модель кривошипно-шатунного механизма
Здесь точка А, имеющая массу , совершает возвратно-поступательное
движение и заменяет собой поршень с пальцем и верхнюю головку шатуна, точка В с
массой
совершает вращательное движение и заменяет
шатунную шейку коленчатого вала, неуравновешенную часть щеки коленчатого вала и
нижнюю головку шатуна.
Массы деталей определяем с помощью конструктивных масс:
поршневой
группы , шатуна
, шатунной
шейки коленчатого вала
.
Площадь поршня равна
.
Масса поршня .
Масса шатунной шейки .
Масса шатуна .
Принимаем массу верхней головки шатуна
, нижней –
.
Окончательно находим ,
.
Сила инерции, действующая на возвратно-поступательно движущиеся массы:
;
, где
- силы инерции первого и второго порядков.
Сила инерции, действующая на вращающиеся массы:
.
Определяем силы, действующие внутри механизма, на опоры коленчатого вала и стенку цилиндра (рис. 3).
Рис. 3. Схема действия сил в кривошипно-шатунном механизме.
1 – кривошип, 2 – шатун, 3 – поршень.
Силы, представленные на рисунке, можно определить следующим образом:
сила
давления на стенку цилиндра ;
сила,
действующая вдоль шатуна, ;
тангенциальная сила, направленная по касательной к окружности кривошипа,
;
радиальная сила, направленная вдоль кривошипа,
.
Тангенциальная сила T создает на плече R крутящий момент :
.
Расчет сил – газовых, сил инерции, сил,
действующих в механизме и на опоры – проводим в табличной форме через каждые поворота коленчатого вала с использованием
редактора Microsoft Excel. Результаты
расчета приведены в таблице.
Таблица 3. Расчет сил в кривошипно-шатунном механизме
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.