Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя

При работе двигателя на детали кривошипно-шатунного механизма (КШМ) действуют силы давления газов в цилиндре и силы инерции движущихся масс механизма, пример которых показан на рисунке 4.1. Различают силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс Р_j и центробежные силы инерции вращающихся масс К_r. От сил давления газов и сил инерции возникают производные от них силы трения, силы полезного сопротивления на коленчатом валу, реакции на опорах коленчатого вала и двигателя. Расчет и анализ сил, действующих в КШМ, необходимы для выполнения расчета деталей двигателя на прочность, определения нагрузок на подшипники коленчатого вала и прогнозирования их износа, анализа уравновешенности и расчета подвески двигателя, определения неравномерности вращения коленчатого вала и расчета маховика.

Рисунок 4.1 - Схема действия сил в КШМ

В течение каждого рабочего цикла значения и направления сил, действующих в КШМ, изменяются. Для выявления характера изменения этих сил по углу поворота коленчатого вала a и построения соответствующих графиков необходимо рассчитать их значения при определенных положениях вала через 10^о в диапазоне от нуля до 720^о. За нуль принимается такое положение кривошипа, при котором поршень находится в начале такта впуска.

Исходные данные (из теплового расчета):

- индикаторная диаграмма в координатах р_г – V;

- частота вращения коленчатого вала n, мин^-1;

- диаметр цилиндра D, м;

- ход поршня S, м;

- отношение λ радиуса кривошипа R к длине шатуна L_ш.