Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Кривошипно -шатунного механизма в зависимости от угла поворота
Кривошипа 31 (17)) и угловое ускорение качания шатуна εшд = d ωшд dt определяют по формулам: { [ ]} [ ]; 1 (sin) arcsin (sin) cos шд 2 2 1 2 dt k d k − λ ϕ − ϕ = λω λ ϕ − ω = (18) ωшд ≈ λωcosϕ; (18 а) [ ] [ 2 2 ]3 2 2 2 2 2 2 шд 1 (sin) cos (sin) 1 (sin) sin k k k − λ ϕ − λ ϕ ϕ − − − λ ϕ − ϕ ε = λω. (19) ε ≈= λω2 sinϕ шд. (19 а) Так же как и в центральном КШМ, угловое ускорение качания шатуна εш.д. = εш.д.max достигается при φ = 90 и 270コ: при φ =90コ [ 2 2 ]1 2 2 ш.д. 1− λ (sinϕ − k) λω ε = −; при φ =270コ [ 2 2 ]1 2 2 ш.д. 1− λ (sinϕ + k) λω ε =. При конструировании КШМ для уменьшения стука при переходе поршня через ВМТ применяется дезаксаж в поршне – поршневой палец сдвигается относительно оси поршня. Оси цилиндра и коленчатого вала при этом находятся в одной плоскости. Однако и в этом случае меньший угол отклонения шатуна в такте расширения приводит к уменьшению бо- ковой силы N (при этом сила N несколько увеличивается в такте сжатия), что обусловливает более равномерный износ цилиндропоршневой группы, а кроме того, вследствие перекоса (равнодействующая __________сил давления газов в этом случае не проходит через ось поршневого пальца) удар поршня о стенку цилиндра при передвижке его около ВМТ смягчается, а шумность работы двигателя уменьшается. Величина добавочных членов в формулах (11)…(19) для автомобиль- ных и тракторных двигателей невелика (k λ = 0,01...0,06), поэтому разницей в кинематике смещенного и центрального КШМ можно пренебречь. 32 Вопросы для самопроверки 1. Какой кривошипно-шатунный механизм называется дезаксиаль- ным? 2. С какой целью выполняют дезаксаж кривошипно-шатунного меха- низма? 3. Как меняется скорость поршня дезаксиального кривошипно- шатунного механизма со сравнению с центральным? 4. Как меняется ускорение поршня дезаксиального кривошипно- шатунного механизма со сравнению с центральным? 5. Чем отличается угловое перемещение шатуна дезаксиального кри- вошипно-шатунного механизма со сравнению с центральным? 6. Чем отличается угловые скорость и ускорение качания шатуна де- заксиального кривошипно-шатунного механизма со сравнению с
центральным? 7. Какова величина добавочных членов в формулах (14), (15) и (16)? Можно ли ими пренебречь? 8. Какой основной недостаток дезаксиального кривошипно- шатунного механизма? 9. Какое преимущество имеет дезаксиальный кривошипно-шатунный механизм по сравнению с центральным? 10. Как конструктивно выполняется дезаксаж КШМ? ГЛАВА 2. ДИНАМИКА КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ При работе двигателя на детали кривошипно-шатунного механизма действуют силы от давления газов в цилиндре, силы инерции движущихся масс механизма, силы трения и силы полезного сопротивления на валу двигателя. Силы инерции масс двигателя, движущихся с переменными по вели- чине и направлению скоростями, возникают в двигателе как при холостом ходе, так и при работе его под нагрузкой. Для некоторых деталей двигате- ля эти силы являются основными расчетными силами. 33 Силы инерции движущихся масс КШМ в свою очередь разделяются на три группы: • силы инерции масс, движущихся возвратно-поступательно; • силы инерции вращающихся масс; • силы инерции масс, совершающих сложное движение. Анализ сил, действующих в КШМ, необходим для проведения расчета элементов двигателя на прочность, определения __________нагрузок на подшипники, анализа крутильных колебаний коленчатого вала и других расчетов. МАССЫ ДВИЖУЩИХСЯ ДЕТАЛЕЙ КРИВОШИПНО -ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА И ИХ ПРИВЕДЕНИЕ Для определения величины сил инерции, возникающих в результате движения частей КШМ, необходимо предварительно найти соответствую- щие массы. При этом для упрощения динамического расчета приходится заменять действительные массы движущихся частей системой масс, дина- мически эквивалентной реальной системе. Приведение массы шатуна. Шатун совершает сложное плоскопарал- лельное движение в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала. Масса шатуна m ш может быть заменена тремя массами, сосредоточенными на осях поршневого пальца m 1, шатунной шейки кривошипа m 2 и в центре масс шатуна m 3, как показано на рис. 13. Такая замена будет эквивалент- ной при соблюдения следующих условий:
а) сумма всех масс должна быть равна массе шатуна, т. е. m ш = m 1 + m 2 + m 3; б) центр тяжести всех масс должен совпадать с центром тяжести шатуна (0 3 1 = Σ= i m i l i, где l i – координаты i -ой массы в выбранной системе коорди- нат), т. е. m 1 l 1 − m 2 (l − l 1) = 0 или m 1 l 1 = m 2 (l − l 1), где l – длина шатуна (расстояние между осями поршневого пальца и ша- 34 тунной шейки КШМ); l 1 – расстояние от центра масс шатуна до оси порш- невого пальца (если начало координат выбрать в центре масс шатуна, а од- на из осей совпадает с осью шатуна); в) сумма моментов инерции всех лисе относительно оси, проходящей через центр тяжести шатуна, должна быть равна моменту инерции шатуна I ш от- носительно той же оси (Σ= = 3 1 2 0 i m i l i), т. е. 2 2 1 2 I ш = m 1 l 1 + m (l − l); г) массы должны располагаться на одной пря- мой, проходящей через центр тяжести шатуна. Решая совместно уравнения трех записан- ных условий относительно m 1, m 2 и m 3, имеем: . () ; () ; 1 ш 3 ш 1 ш 2 1 ш 1 l l l m m I l l l m I l l m I − = − − = = Масса m 1, сосредоточенная в точке А 1, дви- жется возвратно-поступательно вдоль оси ци- линдра; масса m 2, сосредоточенная в точке B со- вершает вращательное движение около оси ко- ленчатого вала; масса m 3, сосредоточенная в центре масс шатуна, совершает сложное движе- ние. Масса m 3 обычно незначительно по сравне- нию с массами m 1 и m 2, поэтому для упрощения динамических расчетов этой массой пренебре- гают, заменяя массу шатуна m ш двумя массами m 1 и m 2, расположенными в центрах его поршне- вой и кривошипной головок. Такое пренебрежение приводит к небольшой ошибке, но очень упрощает расчет. При замене массы шатуна двумя массами (рис. 14) условия для опре- деления величины их имеют вид: 2 2 1 2 1 1 1 1 1 2 1 ш 1 2 () ();; I m l m l l m l m l l m m m = + − = − = + . Четвертое условие удовлетворяется, так как прямая, соединяющая точки, в которых сосредоточены массы m 1 и m 2, совпадает с осью шатуна. Рис. 13. Схема замены Массы шатуна тремя мас - Сами 35 Массы m 1 и m 2 в этом случае определяют- ся по формулам: l m m l l m m l l 1 2 ш 1 1 ш; = − =. (20) Тогда третье условие запишется в сле- дующем виде: 2 1 1 ш 2 1 1 1 ш (l l) l l m l l I m l l + − − =. (21) Согласно третьему условию, необходимо- му для обеспечения неизменности момента инерции системы относительно центра масс, должно соблюдаться равенство I 1 = I ш. Однако это условие не соблюдается, так как масса ша- туна m ш заменена двумя массами m 1 и m 2, кото- рые естественно увеличиваются по сравнению с тем, когда масса шатуна распределялась на три части. Другими словами I 1 > I ш. Для полу- чения динамически заменяющей системы сле- довало бы к системе масс m 1 и m 2 условно добавить отрицательный момент инерции, равный (I 1 – I ш). Ввиду незначительности дополнительного мо- мента, а также для упрощения расчетов этот момент обыкновенно не учи- тывается. Для определения масс m 1 и m 2 необходимо знать массу шатуна m ш, а также положения его центра тяжести (центра масс). Для изготовленного шатуна эти величины определяют взвешиванием на рычажных весах и способом качаний. При взвешивании определяют массу шатуна m ш = m 1 + m 2 (22) и затем взвешиванием на весах по схеме, изображенной на рис. 15, опреде-
ляем m 1, а из (22) – m 2. Высоты опор подбирают такими, чтобы при взве- шивании ось шатуна была горизонтальной. Расстояние между опорами A и B должно быть равно длине шатуна l. Рис. 14. Схема замены Шатуна двумя массами 36 Из условия равновесия определяется расстояние центра тяжести (цен- тра масс) шатуна от оси поршневого пальца l 1 (рис. 15): m 1 gl − m ш g (l − l 1) = 0. (23) При определении масс m 1 и m 2, а также расстояния l 1 способом кача- ний эти величины вычисляют по формулам качания физического маятника с малой амплитудой. В этом случае шатун подвешивают на призме (рис. 16) сначала верхней, а затем нижней головкой и заставляют его качаться с небольшой амплитудой. Период колебания физического маятника с малой амплитудой () 60 2 m ш g l 1 r 1 I n T + = = π, с, (24) где n – число полных колебаний маятника в минуту; I – момент инерции маятника относительно оси качания; g – ускорение свободно падающего тела; m ш – масса шатуна, сосредоточенная в центе масс; (l 1 + r 1) – расстояние от оси качания до центра масс шатуна; r 1 – радиус отверстия под палец поршневой головки. Рис. 15. Определение положения центра масс шатуна с помощью Взвешивания 37 = + ⋅ = + + ⋅ ⋅ π = ⋅ + π = , кг м, (), кг м; 30, кг м; 30 (), кг м; 2 2 ш ш 2 2 2 ш ш 1 1 2 2 ш 2 2 2 2 ш 1 1 2 I I m l I I m l r n I m gl n I m g l r С A C C A A (25) где I A и I C – моменты инерции шатуна относи- тельно осей A и C; n A и n C – числа полных качаний шатуна в минуту относительно осей A и C; I ш – момент инерции шатуна относительно оси, проходящей через его центр масс. Момент инерции шатуна 2 2 I ш = I A − m ш(l 1 + r 1), кг ⋅м, или 2 2 I ш = I С − m ш l 2, кг ⋅м. (26) Как следует из формулы (25) [() 2 ] 2 2 2 ш 1 1 2 2 1 1 ш 30 2 m l r l n l n I I m g l r A C C A − + = − + π − =. Подставляя в это выражение l 2== l 3 − (l 1 + r 1), находим 1 2 2 3 2 2 2 2 3 2 3 1 30 2 30 1 r l n n g n n l n l g l A C A C C − − + π − π =, м. (27) Массы m 1 и m 2 определяют из формулы (20). Для большинства существующих конструкций автотракторных двига- телей величины замещающих шатун расчетных масс находятся в пределах:
m 1 = (0,2... 0,3) m ш; m 2 = (0,8... 0,7) m ш. Приведение вращающихся масс. К вращающимся массам КШМ относятся: Рис. 16. Определения Центра масс шатуна ме - Тодом качаний 38 • массы неуравновешенных частей колена вала (щек, шатунной шейки) m к; • часть массы шатуна m 2. Массы таких неуравновешенных частей заменим массой, приведенной к радиусу кривошипа r, и обозначим m r. Приведение производят с соблюдением условия равенства центро- бежной силы инерции действительной массы центробежной силе приве- денной массы. Масса шатунной шейки с прилежащими частями щек mш.ш. считается сосредоточенной в середине оси шейки (рис. 17); так как центр масс ее удален от оси кривошипа на расстояние r, приведения этой массы не тре- буется. Масса средней части щеки m щ (по контуру abcd), имеющей центр масс на радиусе ρ, приводится к радиусу r (рис. 17): () 2 щ 2 m щρω = m r r ω, где ρ – расстояние от центра масс щеки до оси кривошипа. Откуда () r m r m ρ щ = щ. Приведенная к радиусу r неуравновешенная масса кривошипа m к r m m m r m m ρ к = ш.ш. + 2(щ) = ш.ш. + 2 щ, (28) а с учетом части массы шатуна m 2 неуравновешенная масса деталей m r, со- вершающих вращательное движение равна: Рис. 17. Приведение масс кривошипа 39 m r = m к + m 2. (29) В V -образных автомобильных и тракторных двигателях с коленом ва- ла сочленяются два шатуна противолежащих цилиндров, поэтому: m r = m к + 2 m 2.
|
||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-03-09; просмотров: 122; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.23.130.108 (0.151 с.) |