Расчет сил давления газов

Силы давления газов, действующие на площадь поршня, заменяем одной силой , направленной вдоль оси цилиндра и приложенной к оси поршневого пальца.

Сила  определяется для ряда углов поворота коленчатого вала по действительной развернутой индикаторной диаграмме.

Построение действительной развернутой индикаторной диаграммы производим в координатах .

Сила давления газов, Н:

 

, (61)

 

где  - площадь поршня, ;

- атмосферное давление, МПа;

 - абсолютное и избыточное давление газов над поршнем в любой момент времени, МПа.

Величины  снимаем с развернутой индикаторной диаграммы для требуемых . Соответствующие им силы  рассчитываем.

Для угла поворота коленчатого вала :

 

.

 

,  заносим в сводную таблицу 2.

Кривая  построена в масштабе: , масштаб этой же кривой для  будет: .

 

Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма

Для упрощения динамического расчета действительный КШМ заменяем эквивалентной системой сосредоточенных масс.

Масса, сосредоточенная на оси поршневого пальца, кг:

 

, (62)

 

где  - масса поршневой группы, кг;

 - часть массы шатунной группы, сосредоточенной на оси поршневого пальца, кг.

Масса, сосредоточенная на оси кривошипа, кг:

 

, (63)

 

где  - часть массы шатунной группы, сосредоточенной на оси кривошипа, кг;

 - часть массы кривошипа, сосредоточенной на оси кривошипа, кг.

Полная масса шатунной группы, кг:

 

. (64)

 

Для приближенного определения значений ,  и  можно используем конструктивные массы , т.е. массы, отнесенные к площади поршня.

Поршневая группа :

.

Шатун :

.

Неуравновешенные части одного колен вала без противовесов :

.

Умножая конструктивные массы на площадь поршня получим искомые величины:

 

; (65)

; (66)

. (67)

 

Для большинства существующих автомобильных и тракторных двигателей:

 

. (68)

 

Тогда :

 

. (69)

 

Масса, сосредоточенная на оси поршневого пальца:

. (70)

 

Масса, сосредоточенная на оси кривошипа:

 

. (71)

Расчет сил инерции

Силы инерции поступательно движущихся масс , Н:

 

. (72)

, (73)

 

где j - ускорение поршня, ;

- угловая скорость вращения коленчатого вала для расчетного режима, рад/с:

 

. (74)

 

Центробежные силы инерции вращающихся масс :

 

. (75)

 

Для рядного двигателя центробежная сила инерции  является результирующей двух сил:

силы инерции вращающихся масс шатуна:

; (76)

 

силы инерции вращающихся масс кривошипа:

 

. (77)

 

Для угла поворота коленчатого вала :

;

.

Силы  рассчитываем для требуемых положений кривошипа (углов ) и заносим результат в таблицу 2.