Расчетно-практическое занятие Тема: Теория поршневых ДВС. Наименование: Динамический расчёт двигателя.

Расчётно- практическое занятие №3.2

Тема : Теория поршневых ДВС.

Наименование : Динамический расчёт двигателя.

Норма времени – 2*45 = 90мин.

Задание – Произвести расчёт сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме (КШМ), поршневого ДВС в следующем порядке :

1. Используя значение тригонометрических функций sin(α+β)/cosβ и

cos(α+β)/cosβ , расчитать величину тангенциальной (Т) и радиальной (Z) сил в функции от α_пкв ; Т= Р_рез *[sin(α+β) / cos β ] ; Z= Р_рез *[cos(α+β) / cos β ] ;

2. Расчитать величину центробежной силы (Р_с) и определить текущее значение равнодействующей силы (R) ;

Р_с = -m_c*r_kш*ω² ;(кн); R=√ (P_c± Z)²+T² ; (кн);

3. Полученные данные занести в сводную таблицу №3.1 динамического расчёта

( колонки с шестой по одиннадцатую)

«Результаты динамического расчёта двигателя.»таблица №3.2.1(3.1.1)

4. Для расчёта используются дополнительные параметры двигателя приведённые в таблице № 3.2.2

«Дополнительные данные для динамического расчета» таблица №3.2.2

5. Условные обозначения:

-d_ц- диаметр цилиндра;(мм);

-λ_ш- отношение радиуса кривошипа к длине шатуна ;

-m_п - масса поршневого комплекта ;(кг);

- m_ш - масса шатуна ;(кг) ;

- m^"_шк - удельная масса неуравновешенной части коленчатого вала ; (кг/м²)

Примечание: Динамический расчёт двигателя проводится согласно рекомендациям, изложенным на стр.15-22 методических указаний к тепловому и динамическому расчёту двигателя.

Таблица №3.3

Значение величин и при разных значениях α и λ_ш=r_кш/ℓ_ш

Примечание. Для промежуточных величин λ_ш значение тригонометрических величин определяется интерполированием.

Порядок выполнения:

1.Определение сил, действующих на шатунную шейку вала.

На шатунную шейку коленчатого вала действуют следующие силы:

1.1 Направленная по шатуну сила «Р_t» , возникающая под воздействием результирующей силы «Р_рез» , приложенной к поршневому пальцу:

Р_t =Р_рез / cos(β).

1.2 Центробежная сила инерции «Р_с» от вращающихся неуравновешенных масс:

Р_с = - m_c*r_кш*ω², где m_c – масса вращающихся неуравновешенных частей;

m_c = 0,725*m_ш+m_шк, m_шк- масса неуравновешенных частей коленчатого вала без противовесов: m_шк = m^’_шк*F_п, где F_п= 0,785*d²_ц – площадь поршня (м²); m^’_шк- удельная масса неуравновешенной части коленчатого вала без противовесов (см табл.№ 3.2 ). При наличии противовесов на коленчатом валу m_шк = 0. У V-образных двигателей с центральными шатунами значение массы 0,725m_шк необходимо удвоить, так как на одной шейке коленчатого вала подвешены два шатуна. Тогда m_c = 0,725*m_ш*2+m^’_шк.

1.3 Для подсчёта равнодействующей силы, действующей на шатунную шейку, сила Р_t раскладывается на две составляющие:

2.3.1 Тангенциальная сила (Т), действующая перпендикулярно радиусу кривошипа: Т = Р_рез*[sin(α+β)/ cos(β)];

2.3.2 Сила Z, направленная по радиусу кривошипа:

Z = Р_рез[cos(α+β/cos(β)];

где β – угол отклонения шатуна от оси цилиндра при повороте коленчатого вала на угол α.

Сила Т считается положительной, если она совпадает с направлением вращения коленчатого вала, и отрицательной, если она направлена в противоположную сторону. Сила Z складывается с центробежной силой Р_с, если они направлены в одну сторону, и вычитается, если она направлена к центру кривошипа. Значение тригонометрических величин, входящих в формулы расчёта силы Т и Z для разных значений углов (α_пкв) и отношений r_кш/l_ш приведены в табл.№3.3 .

2.3.3 Результирующая сила R подсчитывается по формуле:

R = √(Р_с±Z)² +Т².

Полученные значения сил при различных углах поворота коленчатого вала заносятся в расчётную таблицу динамики КШМ (табл. № 3.2.1)