2017-10-25
710
Виходячи з завдання динамічного розрахунку визначають сили, що діють на основні деталі кривошипно-шатунного механізму двигуна залежно від переміщення поршня або відповідного кута повороту колінчастого вала двигуна.
Схему сил, що діють на основні деталі кривошипно-шатунного механізму в одному з положень колінчастого вала, показано на рис. 3.
Для динамічного розрахунку користуються силами, що виникають від надлишкового тиску газів на поршень і сили інерції від мас, які здійснюють зворотно-поступальний рух. Сумарна сила спрямована вздовж осі циліндра:
(81)
де 
- сила відповідно тиску газів, інерції мас, що рухаються зворотно-поступально, атмосферний тиску.
Сумарна сила вважається додатною, якщо вона спрямована до осі колінчастого вала. Усі сили зводяться до одиниці площі поршня, що дає змогу як вихідними даними користуватися значеннями тисків у характерних точках індикаторної діаграми, які визначаються у тепловому розрахунку двигуна.
Інтервал зміни кута повороту кривошипа беруть таким, що дорівнює 15º. При цьому кожний процес циклу поділяють на 12 відрізків. переміщення поршня на кожному відрізку
|
|
|
(82)
де Rk – радіус кривошипа, мм;
- довжина шатуна, мм;
φ – кут повороту кривошипа, град.
Залежність 
достатньо визначити лише для процесу спуску на ділянці від 0 до 180º, оскільки для решти процесів робочого циклу: стиск-розширення-випуск відпрацьованих газів вона протікає симетрично, з врахуванням напряму переміщення поршня.
тиск газів у процесі впуску беруть сталим і таким, що дорівнює тискові в кінці впуску, який визначено у тепловому розрахунку,
(83)
На ділянці руху від 180 до 360º тиск газів у циліндрі двигуна
(84)
де S – хід поршня, мм;
ε –ступінь стиску;
х –переміщення поршня, мм;
n1 – показник поліропи стиску.
Для бензинових двигунів на ділянці руху від 360 до 540º у процесі розширення тиск газів у циліндрі двигуна
(85)
де ρ –ступінь попереднього розширення;
n2 – показник поліропи розширення.
Під час виконання динамічного розрахунку дизельних двигунів треба попередньо визначити переміщення поршня за ізобарного підведення теплоти:
(86)
Рисунок 3. Схема сил, що діють на основні деталі кривошипно-шатунного механізму: 
- сила відповідно сумарна, що діє вздовж осі циліндра, нормальна, спрямована вздовж осі шатуна, дотична, радіальна, інерції обертових мас і сумарна, яка діє на шатунну шийку: 
- радіус кривошипа; 
- довжина шатуна.
На цій ділянці тиск газів залишається сталим:
(87)
Для всіх інших значень 
тиск газів у процесі розширення визначається за (85).
|
|
|
На ділянці руху від 520 до 720º тиск газів у циліндрі двигуна дорівнює тискові в кінці випуску: 
.
Враховуючи, що сили інерції мас, які здійснюють зворотно-поступальний рух, змінюються у кожному процесі симетрично, тиск від сил інерції достатньо визначити для ділянки від 0 до 180º:
(88)
де 
;
;
– зведена до одиниці площі поршня маса відповідно деталей, що рухаються зворотно-поступально, поршневого комплекту і шатуна (табл..2), кг/м2 ;
- кутова швидкість кривошипа, с-1.
Питомі сили, що діють у кривошипно-шатунному механізмі двигуна:
нормальна
(89)
де 
радіальна
(90)
де 
- сила інерції обертових мас, МПа;
- зведена маса шатуна, кг/м2;
дотична
(91)
Сумарна сила, що діє на шатунну шийку:
(92)
Список літератури
1.Second Edition, Revised. — The M.I.T. Press: Massachusetts Institute of Technology Cambridge, Massachusetts, and London, England, 1985. First MIT Press paperback edition, 1977. 587 p.
2.Duffy J.E., Auto Engines, New York, The Goodheart-Willcox Company, Inc. (1997).
3. Automotive Handbook, 5th edition, ed. by Bauer H. Warrendale SAE, Society of
Automotive Engineers, (2000).
4. Federal-Mogul corporate catalogue, (2003).
5. Kolbenschmidt and Pierburg, Homepage, http://www.kolbenschmidt-pierburg.com
(2003).
6. Автомобільні двигуни. Абрамчук Ф.Г., Гутаревич Ю.Ф., Долгунов К.Є., Тимченко І.І.: -К.: Арістей, 2006. – 476 с.
7. Автомобільні двигуни./ За ред. І.І. Тимченка. – Х.: Основа, 1995.– 464 с.
Навчально-методичне видання
