Определение сил, действующих на поршень и поршневой палец

Сила давления газов определяется по формуле:

(4.1)

где - текущее значение давление газов по индикаторной диаграмме, .

- диаметр цилиндра, .

Справа от свернутой диаграммы изображаем оси развернутой диаграммы. При этом ось абсцисс развернутой диаграммы смещаем вверх по вертикали относительно оси абсцисс свернутой диаграммы на величину атмосферного давления Р₀.

Отрезок V_h, представляющий рабочий объем цилиндра и в то же время в соответствующем масштабе ход поршня, делим пополам и радиусом, равным половине V_h, описываем полуокружность из точки Ц. Вправо от точки Ц откладываем отрезок ЦБ (л), равный =

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Из точки Б – полюса Брикса – произвольным радиусом описываем вспомогательную полуокружность и делим ее на 6 частей (через 30°). Из полюса Брикса через деления вспомогательной полуокружности проводим лучи до пересечения с основной полуокружностью.

Точки пересечений сносим (проецируем) на перпендикуляры, восстановленные к оси абсцисс развернутой диаграммы из точек, соответствующих углам поворота кривошипа коленчатого вала.

Кривая, проведенная через полученные точки, является развернутой индикаторной диаграммой за рабочий цикл.

Например, при МПа

Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс кривошипно-шатунного механизма:

, (4.2)

где - сила инерции первого порядка, период изменения которой равен одному обороту коленчатого вала ;

- сила инерции второго порядка, период изменения которой равен половине оборота коленчатого вала, т. е. .

С учётом правила знаков

(4.3)

Входящая в уравнение масса движущихся возвратно-поступательно деталей КШМ, может быть при ориентировочных расчётах представлена суммой , где - масса поршневого комплекта , а - масса шатуна .

Значит и принимаем, ориентируясь табличными данными [4, стр.57] в зависимости от диаметра цилиндра .

Так как и согласно таблице , то выбираем .

Угловая частота вращения коленчатого вала берётся при номинальном скоростном режиме двигателя, т. е.

(4.4)

Радиус кривошипа пример расчёта , при .

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Результаты расчета удельных сил инерции заносим в таблицу 4.1:

Таблица 4.1

Угол поворота α, град	cosα + λcos2α	Pj, Н	Угол поворота α, град
	1,28	-41195
	1,006	-32378
	0,36	-11586
	-0,28
	-0,64
	-0,73
	-0,72

Суммарная удельная сила, действующая на поршень, определяется как алгебраическая сумма сил, соответствующих углам поворота коленчатого вала:

P_рез = P_г+ P_j.

Например, при ⁰:

Силы инерции от вращательно движущихся масс (Н)

Р_s = -m_шк·R·ω²·10^-6,

где m_шк = 0,725m_ш = 0,725·8 = 5,8.

Р_s = -5,8·0,074·(230,3)²·10^-6 = -0,0023 Н.

Результаты расчёта сил и сводим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

Результаты динамического расчёта

, град	Силы,
		-32183	-9012	-41195	-41028		-41028	-41028	-22764
	-167	-27872	-4506	-32378	-32545	-20243	-25873	-46116
	-167	-16092		-11586	-11753	-11635	-3350	-14985
	-167						-2582
	-167						-14607
	-167		-4378				-21857	-13039
	-167		-9011				-23005	-23005
	-135		-4378			-8830	-21887	-30717
						-15383	-14823	-30206
						-10019	-2925	-12944
		-16092		-11586	-7254		-2067
		-27872	-4506	-32378	-16711		-13285	-2891
		-32183	-9012	-41195
		-31087	-7804	-38891
		-27872	-4506	-32378
		-16092		-11586
							-4577
							-17829
			-4378				-5457	-3256
			-9011				-24503	-24503
			-4378			-8956	-22201	-31157
						-15407	-14846	-30253
						-9178	-2680	-11858
		-16092		-11586	-11419		-3254
		-27872	-4506	-32378	-32211		-25608	-5573
		-32183	-9012	-41195	-41028		-41028	-41028

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Силы и определить необходимо и графически. Для этого из общего центра О проводим две полуокружности. Одна радиусом , в масштабе и другую радиусом . Проводим ряд лучей под углами и т. д. к вертикали. Вертикальные проекции отрезков лучей, пересекающих первую окружность, дают в принятом масштабе значении сил , а проекции тех же лучей, пересекающих вторую окружность при соответствующих углах поворота коленчатого вала, дают значения сил , при углах поворота соответственно вдвое меньших.

Проводим через центр О горизонтальную прямую и откладываем на ней значения углов поворота коленчатого вала за рабочий цикл .

По точкам пересечения указанных проекций с ординатами, проходящими через соответствующие значения углов на оси абсцисс, строим кривые и а затем суммируем ординаты кривых, получаем кривую результирующей силы инерции .