7.Динамический анализ кривошипно-шатунного механизма.
К основным силам, действующим в кривошипно-шатунном механизме, относят: силы давления газов на поршень, силы инерции масс движущихся частей и полезное сопротивление на колесах заднего моста автомобиля. Силами трения в кривошипно-шатунном механизме пренебрегаем из – за их небольшой величины.
Силы давления газа не поршень находится в прямой зависимости от рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания (см. индикаторные диаграммы (рис.3, рис.4)).
Давление газа на поршень изменяется в зависимости от угла поворота кривошипа и для любого положения поршня определяется по индикаторной диаграмме для данного варианта исходных данных и заносится в таблицу 3.
Силы инерции зависят от масс движущихся деталей и числа оборотов двигателя График зависимости сил инерции от угла поворота кривошипа коленчатого вала представлен на развернутой индикаторной диаграмме (рис. 4).
Мгновенная сила от давления газов, действующая на поршень:
P=PƩ *F=PƩ *(π*Д2 /4); МН;
Где: Д - диаметр цилиндра (0,0080м=80мм)
P r – давление газов на поршень
Движущее усиление Пд = Р+Ри равна сумме силы от давления газов на поршень Р и сил инерции движущихся частей Ри
;
Сила давления газов на поршень Р (см. рис. 5) разлагается на силу, направленную по оси шатуна Рш, и силу, перпендикулярную оси цилиндра Рн.
P ш=Pд /Cosβ и Pн=Pд*tgβ
Сила Рш стремиться сжать или растянуть шатун, а сила Рн, прижимает поршень к стене цилиндра и направлена в сторону, противоположную вращения двигателя.
Сила Рш может быть перенесена по лини её действия в центр шейки кривошипа и разложена на тангенциальную силу Рт, касательную и окружности, и радиальную силу Рр. Действующую п о радиусу кривошипа P p= P ш*Cos(α+β)= Pд*(Cos(α+β)/Cosβ)
Сила Рт и Рт образуют на коленчатом валу пару сил с плечом R, момент который приводит во вращение коленчатый вал и называется крутящим моментом двигателя.
* R;
где Рт = Рд
R – радиус кривошипа в м.
На подшипники коленчатого вала действует сила Р’ш, которая может быть разложена на силу Р’ = P’н и Р = Рн.
Значение расчетных величин занести в таблицу 3 и построить зависимости от .
Рассчитаем ;
P ш=Pд /Cosβ
P ш (0) 0,085*1= 0,085 |
P ш (390) 0,085*(-0,99)=-0,084 |
P ш (30) 0,085*0,99=0,084 |
P ш (420) 0,085*(-0,98)=0,083 |
P ш (60) 0,085*0,98=0,083 |
P ш (450) 0,085*(-0,97)=0,082 |
P ш (90) 0,085*0,97=0,082 |
P ш (480) 0,085*(-0,98)=0,083 |
P ш (120) 0,085*0,98=0,083 |
P ш (510) 0,085*(-0,99)=-0,084 |
P ш (150) 0,085*0,99=0,084 |
P ш (540) 0,085*1=0,085 |
P ш (180) 0,085*1=0,085 |
P ш (570) 0,085*0,99=0,084 |
P ш (210) ) 0,085*(-0,99)=-0,084 |
P ш (600) 0,085*0,98=0,083 |
P ш (240) ) 0,085*(-0,98)=0,083 |
P ш (630) 0,085*0,97=0,082 |
P ш (270) ) 0,085*(-0,97)=0,082 |
P ш (660) 0,085*0,98=0,083 |
P ш (300) ) 0,085*(-0,98)=0,083 |
P ш (690) 0,085*0,99=0,084 |
P ш (330) 0,085*(-0,99)=-0,084 |
P ш (720) 0,085*1=0,085 |
P ш (360) ) 0,085*(-1)=-0,085 |
|
Pн (0) 0,085*0=0 Pн (30) 0,085*0,13=0,011
Pн (60) 0,085*0,22=0,019 Pн (90) 0,085*0,26=0,022 Pн (120) 0,085*0,22=0,019 Pн (150) 0,085*0,13=0,011
Pн (180) 0,085*0=0 Pн (210) 0,085*(-0,13)=-0,011
Pн (240) 0,085*(-0,22)=-0,019 Pн (270) 0,085*(-0,26)=-0,022
Pн (300) 0,085*(-0,22)=-0,019 Pн (330) 0,085*(-0,13)=-0,011
Pн (360) 0,085*0=0 Pн (390) 0,085*(-0,13)=-0,011
Pн (420) 0,085*(-0,22)=-0,019 Pн (450) 0,085*(-0,26)=-0,022
Pн (480) 0,085*(-0,22)=-0,019 Pн (510) 0,085*(-0,13)=-0,011
Pн (540) 0,085*0=0 Pн (570) 0,085*0,13=0,011
Pн (600) 0,085*0,22=0,019 Pн (630) 0,085*0,26=0,022
Pн (660) 0,085*0,22=0,019 Pн (690) 0,085*0,13=0,011
Pн (720) 0,085*0=0
P p= P ш*Cos(α+β)= Pд*(Cos(α+β)/Cosβ)
Рр (0) 0,085*1=0,085 Рр (30) 0,085*0,8=0,068
Рр (60) 0,085*0,31=0,026 Рр (90) 0,085*(-0,26)=-0,022
Рр (120) 0,085*(-0,69)=-0,059 Рр (150) 0,085*(-0,93)=-0,079
P т (0) 0,85*0=0 P т (30) 0,085*0,61=0,03
P т (60)0,085*0,98=0,05 P т (90)0,085*1=0,06
P т (120)0,085*0,75=0,04 P т (150)0,085*0,39=0,02
Мдв (0) 0,085*0*0,85=0 Мдв (30) 0,085*0,61*0,085=0,031
Мдв (60)0,085*0,98*0,085=0,049 Мдв (90)0,085*1*0,085=0,051
Мдв (120) 0,085*0,75*0,085=0,038 Мдв (150) 0,085*0,39*0,085=0,019
α, град. ПКВ |
Β |
Cosβ |
Pд мн |
PƩ мПа |
Pш Мн |
Tgβ |
Pp мн |
Cos(α+β)/Cosβ |
Pн мн |
Sin(α+β)/Cosβ |
Pт мн |
Mкр мн*м |
0 |
0’ |
1,0 |
0,085 |
20 |
0,085 |
0 |
0,085 |
1,0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
30 |
7 ͦ 11’ |
0,99 |
0,085 |
20 |
0,084 |
0,13 |
0,068 |
0,8 |
0,011
|
0,61 |
0,03 |
0,0031 |
60 |
12 ͦ30’ |
0,98 |
0,085 |
20 |
0,083 |
0,22 |
0,026 |
0,31 |
0,019 |
0,98 |
0,05 |
0,0049 |
90 |
14 ͦ29 ’ |
0,97 |
0,085 |
20 |
0,082 |
0,26 |
-0,022 |
-0,26 |
0,022 |
1,0 |
0,06 |
0,0051 |
120 |
12 ͦ30 ’ |
0,98 |
0,085 |
20 |
0,083 |
0,22 |
-0,059 |
-0,69 |
0,019 |
0,75 |
0,04 |
0,0038 |
150 |
7 ͦ11 ’ |
0,99 |
0,085 |
20 |
0,084 |
0,13 |
-0,079 |
-0,93 |
0,011 |
0,39 |
0,02 |
0,0019 |
180 |
0 |
1,0 |
0,085 |
20 |
0,085 |
0 |
-0,085 |
-1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
210 |
-7 ͦ11 ’ |
-0,99 |
0,085 |
20 |
-0,084 |
-0,13 |
-0,079 |
-0,93 |
-0,011 |
-0,3 |
-0,02 |
-0,0019 |
240 |
-12 ͦ30 ’ |
-0,98 |
0,085 |
20 |
-0,083 |
-0,22 |
-0,059 |
-0,69 |
-0,019 |
-0,75 |
-0,04 |
-0,0038 |
270 |
-14 ͦ29 ’ |
-0,97 |
0,085 |
20 |
-0,082 |
-0,26 |
-0,022 |
-0,26 |
-0,022 |
-1,0 |
-0,06 |
-0,0051 |
300 |
-12 ͦ30 ’ |
-0,98 |
0,085 |
20 |
-0,083 |
-0,22 |
0,026 |
0,31 |
-0,019 |
-0,98 |
-0,05 |
-0,0049 |
330 |
-7 ͦ 11 ’ |
-0,99 |
0,085 |
20 |
-0,084 |
-0,13 |
0,068 |
0,8 |
-0,011 |
-0,61 |
-0,03 |
-0,0031 |
360 |
0 |
-1,0 |
0,085 |
20 |
-0,085 |
0 |
0,085 |
1,0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
390 |
-7 ͦ 11 ’ |
-0,99 |
0,085 |
20 |
-0,084 |
-0,13 |
0,068 |
0,8 |
-0,011 |
-0,61 |
-0,03 |
-0,0031 |
420 |
-12 ͦ30 ’ |
-0,98 |
0,085 |
20 |
-0,083 |
-0,22 |
0,026 |
0,31 |
-0,019 |
-0,98 |
-0,05 |
-0,0049 |
450 |
-14 ͦ29 ’ |
-0,97 |
0,085 |
20 |
-0,082 |
-0,26 |
-0,022 |
-0,26 |
-0,0122 |
-1,0 |
-0,06 |
-0,0051 |
480 |
-12 ͦ30 ’ |
-0,98 |
0,085 |
20 |
-0,083 |
-0,22 |
-0,059 |
-0,69 |
-0,019 |
-0,75 |
-0,04 |
-0,038 |
510 |
-7 ͦ 11 ’ |
-0,99 |
0,085 |
20 |
-0,084 |
-0,13 |
-0,079 |
-0,93 |
-0,011 |
-0,39 |
-0,02 |
-0,0019 |
540 |
0 |
1,0 |
0,085 |
20 |
0,085 |
0 |
-0,085 |
-1,0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
570 |
7 ͦ 11 ’ |
0,99 |
0,085 |
20 |
0,084 |
0,13 |
-0,079 |
-0,93 |
0,011 |
0,39 |
0,02 |
0,0019 |
600 |
12 ͦ30 ’ |
0,98 |
0,085 |
20 |
0,083 |
0,22 |
-0,059 |
-0,69 |
0,019 |
0,75 |
0,04 |
0,0038 |
630 |
14 ͦ29 ’ |
0,97 |
0,085 |
20 |
0,082 |
0,26 |
-0,022 |
-0,26 |
0,022 |
1 |
0,06 |
0,0051 |
660 |
12 ͦ30 ’ |
0,98 |
0,085 |
20 |
0,083 |
0,22 |
0,026 |
0,31 |
0,019 |
0,98 |
0,05 |
0,0049 |
690 |
7 ͦ 11 ’ |
0,99 |
0,085 |
20 |
0,084 |
0,13 |
0,068 |
0,8 |
0,011 |
0,61 |
0,03 |
0,0031 |
720 |
0 |
1,0 |
0,085 |
20 |
0,085 |
0 |
0,085 |
1,0 |
0 |
0 |
0 |
0 |