Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Рис.1. Схема поршневого дви-

Гателя внутреннего сгорания с

Кривошипно-шатунным меха-

Низмом

Vh D S 4

π 2

=,

где D – диаметр цилиндра.

Сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя, выраженная в

литрах, называется литражом двигателя V л:

V i Vh i D S 4

л ц ц

π

= =,

где i ц – число цилиндров двигателя.

Объем над поршнем при его положении в ВМТ называется объемом

камеры сгорания V с.

Объем, образованный над поршнем при его положении в НМТ, назы-

вается полным объемом цилиндра Va: Va = V c + Vh.

Отношение полного объема цилиндра Va к объему камеры сгорания V с

называется степенью сжатия ε:

V с

ε = Va.

Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем рабо-

чей смеси (или воздуха) при перемещении поршня от НМТ до ВМТ.

Воздух (или горючая смесь), поступившая в цилиндр за один рабочий

цикл, называется свежим зарядом. Продукты сгорания, оставшиеся в

цилиндре после выпуска, называются остаточными газами. Смесь свежего

заряда с остаточными газами называется рабочей смесью.

Газы, с помощью которых в цилиндре двигателя осуществляется пре-

образование тепловой энергии в механическую работу, называется рабо-

чим телом.

Учебное пособие посвящено основным понятиям о кинематике и

динамике кривошипно-шатунного механизма поршневых двигателей.

Даны примеры, поясняющие использование изложенных методов расчета.

Автор приносит глубокую благодарность за многочисленные полез-

ные советы, замечания коллегам по работе и рецензентам.

ГЛАВА 1. КИНЕМАТИКА КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО

МЕХАНИЗМА

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

При расчете цикла двигателя внутреннего сгорания определяются ос-

новные параметры и размеры его (давление, литраж, диаметр цилиндра,

ход поршня), обеспечивающие получение заданной эффективной мощно-

сти и крутящего момента на номинальном режиме. Имея эти данные, мож-

но рассчитать размеры основных деталей двигателя, гарантирующие его

работоспособность, прочность, надежность и требуемый срок службы. Та-

кой расчет может быть сделан лишь в результате кинематического и дина-

мического анализа работы двигателя.

Динамика двигателей предусматривает изучение четырех основных

вопросов:

• кинематический анализ кривошипно-шатунного механизма;

• динамический анализ кривошипно-шатунного механизма;

• анализ уравновешенности поршневых двигателей и основные мето-

ды уравновешивания их;

• анализ крутильных колебаний коленчатого вала и методы их гаше-

ния.

Кинематический анализ позволяет выявить законы движения деталей

кривошипно-шатунного механизма при известном законе движения кри-

вошипа (коленчатого вала).

Динамический анализ дает возможность получить расчетные форму-

лы для определения величины и характера изменения сил, действующих в

основных деталях двигателя при его работе.

Анализ уравновешенности от сил инерции необходим для исследова-

ния колебаний двигателя на подвеске.

Расчет и анализ крутильных колебаний коленчатого вала помогает

выявить резонансные скоростные режимы работы двигателя еще на стадии

проектирования с целью избежания возможности их возникновения в ра-

бочем диапазоне частот вращения вала.

Следует отметить, что излагаемый материал по динамике поршневых

двигателей (следовательно, и все расчетные зависимости) справедлив для

случая работы их на установившемся скоростном режиме, т.е. угловая

частота вращения коленчатого вала ω = const. Автомобильные и

тота вращения коленчатого вала ω = const. Автомобильные и тракторные

двигатели значительную часть времени работают на переходных скорост-

ных режимах, для которых величина и характер изменения нагрузок на де-

тали будут существенно отличаться. Это является одной из причин введе-

ния конструкторами значительных запасов прочности при расчете и конст-

руировании основных деталей двигателя.

В автомобильных и тракторных двигателях применяются в основном

следующие три конструктивные схемы кривошипно-шатунного механизма

(КШМ) (рис. 2): а) центральный КШМ, у которого ось цилиндра пересека-

ется с осью коленчатого вала; б) смещенный КШМ, у которого ось цилин-

дра смещена относительно оси коленчатого вала на величину а; в) V -

образный КШМ (в том числе с прицепным шатуном), у которого два ша-

туна, работающие на левый и правый цилиндры, размещены на одном кри-

вошипе коленчатого вала. Наибольшее распространение в автомобильных

и тракторных двигателях получил центральный КШМ, для которого и вы-

полним кинематический и динамический анализы работы, необходимые

для определения величины и характера изменения сил, возникающих в его

элементах при работе двигателя.

Рис. 2. Основные конструктивные схемы кривошипно-шатунных механизмов