Глава 3. Динамічний розрахунок двигуна
3.1. Визначення ПДМ і НВМ
Визначимо такі величини:
Параметр λ вибраний з прототипу:
Тоді довжина шатуна буде дорівнює:
Реальний КШМ двигуна, що включає в себе поршневий комплект, шатун і коліно колінчастого вала, може бути умовно замінений динамічної еквівалентної щодо зовнішньої дії сил інерції моделлю, що складається з двох зосереджених мас.
Поршневий комплект здійснює прямолінійний зворотно - поступальний рух уздовж осі циліндра. Умовно передбачається, що маса зосереджена в точці перетину осі поршневого пальця з віссю циліндра.
Малюнок 3 Динамічно еквівалентна модель шатуна і КШМ одного циліндра.
Маси, які вчиняють зворотно-поступальний рух (ПДМ):
Маси, які вчиняють обертальний рух навколо осі колінчастого вала з постійною швидкістю ω (НВМ):
де - маса поршневого комплекту;
- зведена маса коліна вала;
і - статичні еквівалентні маси;
умовно зосереджена в центрі поршневий головки шатуна, що збігається з точкою перетину осі поршневого пальця з віссю циліндра. Поршнева головка здійснює прямолінійний зворотно-поступальний рух уздовж осі циліндра спільно з поршневим комплектом.
умовно зосереджена в центрі підшипника кривошипної головки шатуна, що збігається з центром сполученої шатунной шийки і здійснює обертальний рух навколо осі колінчастого вала з постійною кутовою швидкістю.
Величини мас поршневого комплекту і шатуна при проектуванні задаються, виходячи з табличних значень для відповідних даного типу двигуна мас.
де - маса шатуна.
Маса поршневого комплекту:
Наведена маса коліна вала:
3.2. Побудова діаграми Брикса і діаграми Толле
Побудова біцентровой діаграми Брикса.
Визначимо поправку Брикса:
де L - довжина шатуна;
R - радіус кривошипа.
Побудована біцентровая діаграма Брикса представлена на малюнку 26.
Побудова діаграми сил інерції ПДМ (діаграми Толле).
Діаграма сил інерції будується методом дотичних (Толле). Побудова проводиться від атмосферної лінії.
На відрізку, рівному довжині ходу поршня в масштабі абсцис індикаторної діаграми з точки вниз по перпендикуляру відкладаємо відрізок, що виражає силу інерції, віднесену до одиниці площі поршня при перебуванні його в В.М.Т.
З точки В вгору по перпендикуляру відкладаємо відрізок, що виражає в масштабі креслення величину сили інерції, віднесену до одиниці площі поршня, що діє на поршень при знаходженні його в н.м.т. Точки і з'єднуємо прямою.
З точки перетину прямих і (точка) відкладаємо вгору на перпендикуляре відрізок FE.
Точку F з'єднуємо прямими з точками і та отримані відрізки FC і FD ділимо на однакове число рівних частин, але не менше ніж на п'ять. Точки ділення нумеруем в одному напрямку, і однойменні точки з'єднуємо прямими 1-1, 2-2, 3-3 і т. Д.
Через точки і і точки, що лежать на серединах відрізків пересічний прямих, що з'єднують однакові номери, проводимо плавну криву сил інерції ПДМ, віднесених до площі поршня.
Побудована діаграма Толле представлена на малюнку 26.
Малюнок 26 діаграми Брикса і Толле.
3.3 Сумарні сили і моменти, що діють в КШМ одного циліндра.
Сила тиску газів і сила інерції ПДМ, що діють на розрахунковому режимі двигуна уздовж осі циліндра, розглядаються спільно, тому для кожного значення кута повороту кривошипа визначається сумарна осьова сила або, рівна алгебраїчній сумі складових сил. Необхідні вихідні складові сили перебувають для всіх значень кута повороту кривошипа з індикаторної діаграми і діаграми Толле.
Малюнок 4 Схема сил і моментів, що діють в КШМ одного циліндра.
Осьова сила розкладається на:
- бічну силу, що притискає поршень до стінки циліндра