Кинематика центрального и смещенного КШМ |
Динамика и конструирование |
Расчетная кинематическая схема КШМ представлена на рис. 1.2. Основными геометрическими параметрами, определяющими законы движения элементов центрального КШМ, являются радиус кривошипа коленчатого вала г и длина шатуна. Параметр L=r/lявляется критерием кинематического подобия центрального механизма. При этом для КШМ различных размером, но с одинаковыми X законы движения аналогичных элементом подобны. В автотракторных ДВС используются механизмы с X 0,24...0,31. I) смещенных КШМ существует еще один геометрический параметр, влияющий на его кинематику,— величина смещения оси цилиндра (пальца) относительно оси коленчатого вала. При этом относительное смещение является дополнительным критерием кинематического подобия. Таким образом, подобные смещенные КШМ имеют одинаковые X и к, где к изменяется в пределах 0,02...0,1. Как следует из схемы (см. рис. 1.2), кинематика КШМ полностью описывается, если известны законы изменения по времени следующих параметров: (ВМТ); за положительное направление отсчета принято его движение от ВМТ к нижней мертвой точке (НМТ) при вращении кривошипа по часовой стрелке; • угла поворота кривошипа ср. Начало отсчета (ср=0) соответствует положению кривошипа при нахождении поршня в ВМТ; • угла отклонения шатуна от оси цилиндра р (р—0 при ср=0). Кинематика кривошипа. Вращательное движение кривошипа коленчатого вала определено, если известны зависимости угла поворота ср, угловой скорости сои ускорения еот времени /. При кинематическом анализе КШМ принято делать допущение о постоянстве угловой скорости (частоты вращения) коленчатого вала со. Тогда cp=cot, со=constи е=0. Угловая скорость и частота вращения кривошипа коленчатого вала и связаны соотношением со=cp/30. Данное допущение позволяет изучать законы движения элементов КШМ в более удобной параметрической форме — в виде функции от угла поворота кривошипа и переходить при необходимости к временной форме, используя линейную связь сри t. Кинематика поршня. Кинематика возвратно-поступательно движущегося поршня описывается зависимостями его перемещения, скоростии ускоренияот угла поворота кривошипа. • Перемещение поршня при повороте кривошипа на угол определяется как сумма его смещений от поворота кривошипа на уголи от отклонения шатуна на угол. Связь между углами определяется по общей стороне DEтреугольников ODEи CDE(см. рис. 1.2, а). Широко применяемая для оценки конструкции ДВС средняя скорость поршня. Кинематика шатуна. Сложное плоскопараллельное движение шатуна складывается из перемещения его верхней головки с кинематическими параметрами поршня и его нижней кривошипной головки с параметрами конца кривошипа. Кроме того, шатун совершает ащательное (качательное) движение относительно точки сочленения шатуна с поршнем.
Угловая скорость качания • Угловое ускорение шатуна Сила давления газов, действующая на поршень, нагружает подвижные элементы КШМ, передается на коренные опоры картера и уравновешивается внутри двигателя за счет упругой деформации элементов, формирующих внутрицилиндровое пространство, силами Рт и Р'г, действующими на головку цилиндра и на поршень, как это показано на рис. 1.9. Эти силы не передаются на опоры двигателя и не вызывают его неуравновешенности. |