Определение сил и моментов, действующих в кшм

Сила давления газов

P_г=P_rF_п10³ , кН.

Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс

P_j =  m_j R ²(cos +cos2)10^-3 , кН.

Здесь R - радиус кривошипа, м;

 - угловая скорость вращения коленчатого вала:

, с^-1.

Суммарная сила, действующая на поршень,

P_ = P_г+P_j , кН.

Разложение суммарной силы на составляющие в КШМ показано на рис.22. С учетом данной схемы получаем:

нормальная сила

N =P_tg , кН;

радиальная сила

K = , кН;

тангенциальная сила

T = , кН.

Крутящий момент одного цилиндра

M_кр.ц.=TR10³, Нм.

Необходимые для расчетов тригонометрические функции приведены в таблицах [2].

Уравновешивание двигателей

Силы и моменты, действующие в кривошипно-шатунном механизме, непрерывно изменяются и, если они не уравновешены, вызывают сотрясение и вибрацию двигателя, передающиеся раме автомобиля.

К неуравновешенным силам и моментам относятся:

- силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс P_j=P_j1+P_j11 и центробежные силы инерции вращающихся масс P_R;

- продольные моменты M_j=M_j1+M_j11 и M_R, возникающие в многоцилиндровых двигателях от неуравновешенных сил P_j и P_R отдельных цилиндров;

S

N

P_

Рис.22. Схема действия сил в КШМ

- крутящий момент M_кр и равный ему, но противоположно направленный

опрокидывающий момент, воспринимаемый опорами двигателя.

Двигатель считается полностью уравновешенным, если при установившемся режиме работы силы и моменты, действующие на его опоры, постоянны по величине и направлению. Однако поршневые двигатели не могут быть полностью уравновешенными, так как крутящий момент M_кр всегда является периодической функцией угла поворота коленчатого вала и, следовательно, величина опрокидывающего момента всегда переменна.

Условия уравновешенности двигателя с любым числом цилиндров (при соблюдении равенства масс движущихся частей и идентичности протекания рабочего процесса во всех цилиндрах, а также обеспечения статической и динамической уравновешенности коленчатого вала) принято записывать в следующем виде:

- результирующие силы инерции первого порядка и их моменты равны нулю: ∑P_j1=0 и ∑M_j1=0;

- результирующие силы инерции второго порядка и их моменты равны нулю: ∑P_j11=0 и ∑M_j11=0;

- результирующие центробежные силы инерции и их моменты равны нулю: ∑P_R=0 и ∑M_R=0.

Проблемы уравновешивания решаются непосредственно для каждой конструкции двигателя, что достигается подбором числа цилиндров и компоновкой блока двигателя, а также в ряде случаев установкой противовесов.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Укажите зависимость перемещения, скорости и ускорения поршня от угла поворота коленчатого вала.

2. Что такое приведение масс кривошипно-шатунного механизма (КШМ)?

3. Какие силы и моменты действуют в КШМ?

4. Как определяется порядок работы цилиндров двигателя?

5. Сформулируйте понятие уравновешенности двигателя.

6. Какие способы используются для уравновешивания двигателя?

7. Как производится расчет маховика?