2020-01-14
179
Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма (КШМ) заключается в определении суммарных моментов и сил, возникающих от давления газов и сил инерции. По этим силам рассчитывают основные детали на прочность и износ, а также определяют неравномерность крутящего момента и степень неравномерности хода двигателя. Во время работы двигателя на детали кривошипно-шатунного механизма действуют силы давления газов в цилиндре, силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс, центробежные силы, давление на поршень со стороны картера (приблизительно равное атмосферному давлению) и силы тяжести (силы тяжести обычно в динамическом расчете не учитывают).
Все действующие в двигателе силы воспринимаются полезным сопротивлением на коленчатом валу, силами трения и опорами двигателя.
В течение каждого рабочего цикла силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме, непрерывно изменяются по величине и направлению. Поэтому для определения характера изменения этих сил по углу поворота коленчатого вала их величины определяют для ряда отдельных положений вала обычно через каждые 10–30º. Результаты динамического расчета сводят в таблицы.
Результаты динамического расчета необходимы для последующего расчета основных деталей двигателя на прочность и долговечность.
Динамический расчет может быть сделан как для вновь проектируемого, так и для реально существующего двигателя. Исходными данными для динамического расчета в первом случае служат результаты предшествующего теплового расчета, а во втором – результаты стендовых испытаний двигателя. Методика выполнения динамического расчета в обоих случаях одна и та же.
Динамический расчет (так же, как и тепловой расчет) обычно производится для одного цилиндра двигателя при постоянном скоростном режиме работы, соответствующем максимальной мощности по внешней скоростной характеристике.
Основные принятые обозначения к динамическому расчету
КШМ
mR - масса поступательно движущихся частей к.ш.м., кг;
λ- отношение радиуса кривошипа к длине шатуна;
R - радиус кривошипа, м;
L - длина шатуна, м;
Рг – удельная сила давления газов, МПа;
Рj - удельная сила инерции поступательно движущихся масс, МПа;
P – удельная суммарная сила, МПа;
РТ - удельная суммарная тангенциальная сила, МПа;
РК - удельная суммарная нормальная сила, МПа;
α - угол поворота кривошипа в градусах;
Fn - площадь поперечного сечения цилиндра, м2;
Рг - давление газов в цилиндре над поршнем, МПа;
mn - масса поршневого комплекта, кг;
mшп - часть массы шатуна в сборе, отнесенная к поступательно
движущимся массам, кг;
mш – масса шатуна, кг;
mшв - часть массы шатуна, отнесенная к вращающимся массам, кг;
mn ’- удельная конструктивная масса поршневого комплекта, кг/м2;
mш ’- удельная конструктивная масса шатуна, кг/м2;
ω - средняя угловая скорость кривошипа, 1/с;
Θ - угловой интервал между вспышками в цилиндрах двигателя в градусах;
Мкр - индикаторный крутящий момент двигателя, Н-м;
S - результирующая сила, действующая на шатунную шейку, Н;
S - суммарная сила, действующая вдоль шатуна, Н;
dшш- диаметр шатунной шейки, м;
lшш - длина опорной поверхности шатунной шейки, м;
S - ход поршня, м;
Мр - масштаб давления газов, принятый при построении индикаторной
диаграммы, МПа в мм;
Мм - масштаб момента, Н·М в мм;
МV -масштаб скорости поршня м/с в мм.
МS -масштаб хода поршня мм в мм.
М j -масштаб ускорения поршня м/с2 в мм.
Мj - масштаб угла поворота коленчатого вала в мм.
Мj - масштаб угла поворота коленчатого вала для индикаторной диаграммы в мм.
