Кинематический и динамический расчет

Кинематический и динамический расчет проводится для номинального режима при n = 2100 мин-1, так как на данном режиме сумма сил инерции от возвратно - поступательно движущихся масс и газовых сил наибольшая.

Исходные данные:

Диаметр поршня: D = 125 мм;

Ход поршня: S = 125 мм;

Радиус кривошипа: R = 62,5 мм;

Частота вращения коленчатого вала: n = 2100 об/мин;

Порядок работы цилиндров: 1-3-5-7-2-4-6

Схема кривошипно-шатунного механизма звездообразного двигателя показана на рисунке:

Рис.6.1 Схема нормального Рис.6.2 Схема шатунного кривошипно- шатунного механизма. с прицепным сочлинением.

На рисунках приведены основные обозначения кривошипно-шатунного механизма: Sx — текущее перемещение поршня, ход поршня (точка А — ось поршневого пальца); α — угол поворота кривошипа (ОВ), отсчитываемый от оси цилиндра (АО) в направлении вращения коленчатого вала по часовой стрелке (точка О — ось коленчатого вала; точка В — ось шатунной шейки); β — угол отклонения оси шатуна (АВ) от оси цилиндра; ω — угловая скорость вращения коленчатого вала; R = ОВ — радиус кривошипа; S = 2R; L = АВ — длина шатуна; λ = R/Lш — отношение радиуса кривошипа к длине шатуна;

Расчет кинематики кривошипно-шатунного механизма сводится к определению пути, скорости и ускорения поршня.

Перемещение поршня

Перемещение поршня (м), в зависимости от угла поворота кривошипа, для двигателя с кривошипно-шатунным механизмом с прицепным сочленением, определяем по формуле:

, м (6.1)

Отсюда получаем, что:

, м (6.2)

Пользуясь выражением, аналитическим путем определяем значения перемещения поршня от в.м.т. до н.м.т., для ряда промежуточных значений α (в зависимости от необходимой точности через каждые 10°), результаты сведены в таблицу 2.1 и строим кривую S=f (α).

Скорость поршня

При перемещении поршня скорость (м/с) его движения является величиной переменной и при постоянной частоте вращения коленчатого вала зависит только от изменения угла поворота кривошипа и отношения λ=R/Lш=0,197.

Продифференцировав выражение (6.2) по времени, получим приближенное выражение скорости поршня:

, м/с

где ω – угловая скорость вращения коленчатого вала,

,

Результаты сведены в таблицу 6.1.

Ускорение поршня

Ускорение (м/с2) поршня

, м/с2

Пользуясь уравнением, аналитическим путем определяют значения ускорения поршня для ряда значений угла α в интервале α = 0 — 360° результаты сводим в таблицу 6.1 и строим кривую j =f(α)

Таблица 6.1.