При проведении кинематического исследования кривошипно-шатунного механизма используем уравнения кинематики, полученные для поршневых машин в общем и опубликованные в литературных источниках.
Кинематические исследования проводим исходя из следующих положений:
1. Рассматривается только центральный (аксиальный, нормальный) кривошипно-шатунный механизм, где ось цилиндра пересекается с осью коленчатого вала.
2. Предполагается, что вращение коленчатого вала происходит с постоянной угловой скоростью ω = const на заданном скоростном режиме работы двигателя.
3. Независимой переменной принимается угол поворота первого кривошипа коленчатого вала (град.) или
(рад), отсчитываемый от положения кривошипа первого цилиндра, соответствующего положению поршня в нем в верхней мертвой точке (ВМТ) такта впуска (для четырехтактных двигателей) или ВМТ такта сжатия (для двухтактных двигателей). При этом поворот коленчатого вала (пкв)
= 0º или
= 0 рад (ГОСТ ДОО 23550 − 79).
4. Основными геометрическими размерами кривошипно-шатунного механизма являются: радиус кривошипа R и длина шатуна L.
5. Характеристикой кривошипно-шатунного механизма двигателя является отношение λ = R/L, которое для современных автотракторных двигателей лежит в пределах: λ = R/L = 0,23 .0,31.
При выборе λ для проектируемого двигателя необходимо руководствоваться следующими соображениями: с точки зрения уменьшения нормальных усилий на стенку цилиндра более длинный шатун (т.е. меньшее значение λ) предпочтительнее. Однако с уменьшением значения λ происходит увеличение высоты и массы шатуна, что приводит к росту сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс КШМ. При коротком шатуне возникает опасность задевания шатуна за нижнюю кромку цилиндра, а юбки поршня – за коленчатый вал.
В общих случаях анализа кинематики кривошипно-шатунного механизма принимают λ = 0,25.
6. Кривошипно-шатунный механизм включает три группы движущихся деталей, различающихся характером своего движения:
а) детали, совершающие вращательное движение − кривошип коленчатого вала и т.д.;
б) детали, совершающие прямолинейное движение − поршневая группа;
в) детали, совершающие сложное плоско-параллельное движение − шатунная группа.
7. В кинематическом исследовании выявляются закономерности изменений по углу поворота кривошипа:
а) перемещения детали ;
б) скорости детали ;
в) ускорения детали .
Радиус кривошипа принимаем в соответствии с принятым прототипом:
R = S/2 = 70/2 = 35 мм.
Принимаем l = R/Lш =0,25.
Длина шатуна будет:
Lш = R/0,25 = 35/0,25 = 140 мм.
Кривошип коленчатого вала совершает простое вращательное движение.
Поршень совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение.
Перемещение поршня определим по формуле:
Используя данное выражение, аналитическим путём определяем значения перемещения поршня от ВМТ до НМТ для ряда промежуточных значений и результаты заносим в таблицу 1.1.1.
Уравнение текущей скорости поршня может быть получено путём дифференцирования уравнения текущего перемещения поршня по времени. Скорость поршня определим по формуле:
где угловая скорость кривошипа будет:
Результаты значения скоростей поршня для ряда промежуточных значений заносим в таблицу 1.1.1.
Средняя скорость поршня представляет собой классификационный параметр и положена в основу теории подобия движения. Среднюю скорость поршня определим по формуле:
Этот параметр определяет не только быстроходность двигателя, но и характеризует его конструкцию с точки зрения тепловой и динамической напряженности, а также линейного износа цилиндров.
Максимальная скорость поршня будет:
Положения кривошипа в моменты максимального значения скорости поршня найдём из зависимости:
Информация по теме:
Определение основных размеров
КШМ
Схема кривошипно-шатунного механизма с прицепными шатунами показана на рисунок 2.1. Рисунок 2.1 – Схема кривошипно-шатунного механизма Ход поршня и радиус кривошипа м найдены в тепловом расчете. Основные размеры центрального КШМ вполне определяются радиусом R и длиной шатуна L. Отношение принимаем ...
Расчет нагрузки каналов сети абонентского
телеграфирования
При организации самостоятельной сети АТ нагрузку каналов в ЧНН между проектируемой и i-й станциями можно представить в следующем виде, Эрл , где - общий коэффициент при расчете нагрузки каналов сети АТ; - коэффициент добавочной нагрузки в виде потерь вызовов на сети АТ. Произведем все необходимые р ...
Система
управления вертолета Ми-8
Проводка системы управления вертолетом Рис. 8.1. Кинематическая схема управления вертолетом: 1 - рычаги останова двигателей; 2, 16 - тросы; 3, 4, 17, 18, 19, 20 - тяги; 5- рычаг общего шага автомата перекоса; 6, 7, 8, 15-гидроусилители; 9 - направляющие ролики; 10 - звездочка механизма изменения ша ...