Полная версия

Главная arrow Техника arrow АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ. РАСЧЕТЫ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Удельная результирующая сила, приложенная к центру поршневого пальца

Силы и моменты, действующие в КШМ одноцилиндрового двигателя

При работе двигателя под нагрузкой на КШМ действуют сила давления газов р, сила инерции поступательно движущейся массы (ПДМ) nip сила инерции вращающейся массы тк, а также силы тяжести деталей и силы трения.

Силы тяжести деталей и силы трения ввиду их малости для высокооборотных двигателей в динамическом расчете не учитываются. Следовательно, основными действующими силами в КШМ автомобильных двигателей являются силы давления газов и силы инерции ПДМ и ВМ.

Давление газов на поршень р определяется из экспериментальной или скругленной теоретической индикаторной диаграммы, которая строится на основании результатов расчета рабочего цикла двигателя [2]. При этом учитывается, что со стороны картера двигателя на поршень действует по крайней мере атмосферное давление р0. Тогда при произвольном положении кривошипа КВ действующее на поршень результирующее давление газов, МПа, можно найти из выражения

Значение силы инерции в соответствии со вторым законом Ньютона рассчитывается по формуле

Ускорение сосредоточенной в центре поршневого пальца ПДМ, м/с2, при повороте кривошипа на произвольный угол (р определяется из выражения (1.12). За положительное направление ускорения условно принимается направление вдоль оси цилиндра в сторону от поршня к коленчатому валу, совпадающее с направлением действия силы давления газов на поршень со стороны камеры сгорания. Ввиду того что вычисленное в соответствии с приближенным выражением (1.12) ускорение отличается от действительного значения не более чем на 1 %, знак приближенного равенства ~ в последующих расчетных выражениях заменен на знак равенства =.

В соответствии с (1.33) сила инерции ПДМ, Н, рассчитывается по выражению

Следовательно, суммарная сила, кН, приложенная к центру поршневого пальца, может быть рассчитана по выражению

Примечание. В выражении (1.35) значение 103 используется для перевода системных единиц МН и Н в кН.

Эта сила нагружает шатунные и коренные шейки КВ и сопряженные с ними подшипники. За положительное направление силы принимается направление от поршня к оси КВ.

При вращении приведенной массы mR,, сосредоточенной в центре шатунной шейки, возникает центробежная сила, постоянная по значению и направленная всегда вдоль кривошипа в сторону от оси вращения КВ,

Эта сила нагружает коренные шейки КВ и сопряженные с ними подшипники.

Схема действия названных сил и их составляющих показана на рис. 1.9.

Схема действия сил в КШМ одноцилиндрового двигателя

Рис. 1.9. Схема действия сил в КШМ одноцилиндрового двигателя

Значения действующих в КШМ сил необходимо выразить через известное значение силы Ру.

Сила нормального давления поршня на зеркало цилиндра находится из выражения

Вдоль оси шатуна действует сила

Перенеся силу Рш по линии ее действия в центр шатунной шейки, можно разложить эту силу на две составляющие:

. , ч /Vsin(

на тангенциальную силу Т = Рш sin (ф + pj =--- (1.39)

cos 13

и

/ ч Ру cos (ф+В)

на радиальную силу Z = Pmcos(9+p) = —-. (140)

cos р

Сила Т на плече R создает крутящий момент относительно оси КВ, проходящей через точку О перпендикулярно плоскости рис. 1.9:

Моменты, создаваемые силами, действующими в направлении по часовой стрелке, принято считать положительными.

Сила нормального давления поршня на зеркало цилиндра N создает относительно оси КВ опрокидывающий момент Мопр, который вызывает в опорах двигателя реакции Q:

„ .. .. 1 БШф

Поскольку в соответствии с выражением (1.3) — =-—, то

Л. sin р

выражение (1.42) можно записать в следующем виде:

Наличие опрокидывающего момента вызывает вибрации, которые гасят применением в опорах двигателя эластичных амортизаторов. Более всего эти вибрации проявляются при низкой частоте вращения КВ, т. е. на холостом ходу, а также в период пуска и остановки двигателя.

При выполнении расчетов действующих в КШМ сил и моментов удобно пользоваться удельными значениями сил, т. е. значениями сил, отнесенными к единице площади А плоского днища поршня. С учетом этого удельная результирующая сила, МПа, приложенная к центру поршневого пальца, может быть рассчитана по выражению

В выражении (1.44) последнее слагаемое правой части представляет собой удельную силу инерции ПДМ. При выполнении динамического расчета КШМ значения pY наиболее просто и наглядно определяются расчетно-графическим способом, изложенным в п. 1.6.3.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>