Читайте также:
|
ДИАГРАММЫ НАГРУЗОК НА КОРЕННЫЕ ШЕЙКИ
Для построения полярной диаграммы нагрузки на коренную шейку
коленчатого вала ДВС, как правило, используют полярные диаграммы на-
грузок на шатунные шейки двух рядом расположенных кривошипов [7-12].
В то же время вычисление удельных давлений на коренные шейки можно
легко провести табличным методом [7]. Покажем расчёт нагрузок на ко-
ренную шейку коленчатого вала, расположенную между i -м и (i +1)-м
кривошипом.
Из условия работы цилиндров можно заранее выбрать наиболее на-
груженную коренную шейку. Так, например, для четырехцилиндрового че-
тырехтактного двигателя с порядком работы цилиндров 1 – 3 –4 –2 наибо-
лее нагруженной может быть вторая или четвертая коренные опоры, в со-
седних цилиндрах такт расширения происходит через 180ｺ поворота ко-
ленчатого вала.
Угол между первым и i -м кри-
вошипом обозначим γ i, первым и
(i +1)-м – γ i +1 (рис.36). При таком
положении координатных осей по-
ложительное направление танген-
циальных сил Tj (j =1…2) на каж-
дом кривошипе – от левого и пра-
вого шатунов (в направлении вра-
щения вала), действующих перпен-
дикулярно плоскости кривошипа, а
также сил K j (j =1…2), действую-
щей в его плоскости к оси вала (см. рис. 36), создают на коренных опорах
отдельно выделенного кривошипа реакции, направленные в положитель-
ном направлении выбранных нами координатных осей (см. п. 2.7.1).
Реакция коренной опоры, на коренную шейку коленчатого вала, рас-
положенную между отдельно выделенными i -м и (i +1)-м кривошипами,
может быть найдена как сумма реакций правой опоры i -го кривошипа и
левой опоры (i +1)-го кривошипа.
Определение реакций от всех сил, действующих в кривошипно-
шатунном механизме рассмотрено в п. 2.7.1. Для однорядного двигателя с
симметрично нагруженным кривошипом силы Tk и Kk (k=i, i +1) равномер-
но распределены между опорами. Если кривошип имеет несимметричную
нагрузку (для V -образных двигателей или в случае установки противовесов
Рис. 36. Схема сил, действующих на 1-
й, i -й и (i +1)-й кривошипы
для уравновешивания сил инерции или их моментов для всего двигателя),
то реакции опор такого кривошипов определяются по формулам (56)-(57).
Найденные реакции необходимо разделить на площадь поршня, чтобы
перевести их в удельные силы как и силы Tk и Kk.
В общем случае для однорядного двигателя с суммарные реакции Rx и
Ry равны:
γ
γ + ±
+ ±
+ γ
γ + ±
= ±
γ
γ − ±
− ±
− γ
γ + ±
= ±
+ +
+
+ +
+
+ +
+
+ +
+
1, 1
,
1, 1
,
1, 1
,
1, 1
,
cos
cos
sin
sin
sin
sin
cos
cos
i K i
i
i K i
i
i T i
i
i T i
i
y
i K i
i
i K i
i
i T i
i
i T i
i
x
K R K R
R T R T R
K R K R
R T R T R
, (58)
где Ri, T, Ri, K – реакции на правой опоре отдельно выделенного i – го кри-
вошипа; Ri +1, T, Ri +1, K – то же на левой опоре отдельно выделенного i +1 –
го кривошипа.
Значения усилий Tk и Kk (k=i, i +1) для двух рядом расположенных
кривошипов определяются по результатам расчета цикла двигателя и с
учетом порядка работы цилиндров. Так, например, для четырехцилиндро-
вого четырехтактного двигателя с порядком работы цилиндров 1–3–4–2
значения сил Ki и Ti приведено в табл.8.
Для равномерного хода двигателя такты расширения должны быть
сдвинуты относительно друг друга на угловой интервал θ, который для че-
тырехтактных двигателей с равными интервалами между рабочими ходами
равен 4π/ i (для двухтактных 2π/ i), где i – число цилиндров двигателя. Для
четырехцилиндрового четырехтактного двигателя θ = 4π/4 = π = 180ｺ. Из
табл. 8 следует, что начало такта расширения в третьем цилиндре (третий
кривошип) начинается через 180ｺ поворота коленчатого вала, в четвертом –
через 360ｺ и т. д. Если ведется расчет нагрузок на четвертую коренную
шейку коленчатого вала, то соответственно используются значения Tk и Kk
для третьего и четвертого кривошипов.
Таблица 8
Усилия T и K в зависимости от угла поворота коленчатого вала
1-й
кривошип
2-й
кривошип
3-й
кривошип
4-й
кривошип
φｺ,
пкв
T K T K T K T K
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
T 0
T 1
T 2
T 17
T 18
T 19
.
.
.
T 35
T 36
T 37
.
.
.
T 53
T 54
T 55
.
.
.
T 70
T 71
T 0
K 0
K 1
K 2
K 17
K 18
K 19
K 35
K 36
K 37
K 53
K 54
K 55
K 70
K 71
K 0
T 18
T 19
T 20
T 35
T 36
T 37
T 53
T 54
T 55
T 71
T 0
T 1
T 16
T 17
T 18
K 18
K 19
K 20
K 35
K 36
K 37
K 53
K 54
K 55
K 71
K 0
K 1
K 16
K 17
K 18
T 54
T 55
T 56
T 71
T 0
T 1
.
.
T 17
T 18
T 19
.
.
.
T 35
T 36
T 37
.
.
.
T52
T 53
T 54
K 54
K 55
K 56
K 71
K 0
K 1
K 17
K 18
K 19
K 35
K 36
K 37
K 52
K 53
K 54
T 36
T 37
T 38
T 53
T 54
T 55
T 71
T 0
T 1
T 17
T 18
T 19
T 34
T 35
T 36
K 36
K 37
K 38
K 53
K 54
K 55
K 71
K 0
K 1
K 17
K 18
K 19
K 34
K 35
K 36
Реакции Ri, T, Ri, K и Ri +1, T, Ri +1, K вычисляются заранее (см. п. 2.7.1) и
они будут постоянны за весь цикл работы двигателя. Для облегчения рас-
чета подставляем данные в табл. 9.
Используя формулы (58), данные столбцов 3,4, а также 6 и 7, опреде-
ляем величины Rx и Ry. Полная реакция на опору равна при определенном
угле поворота коленчатого вала φｺ равна
2 2
R ϕ = Rx + Ry, (59)
а угол ψ R, который составляет вектор R ϕ с осью y, равен
ϕ
ψ = ϕ
R
Rx
sin R. (60
Таблица 9
Расчетная таблица для определения реакций Rx и Ry
φｺ,
пкв
0,5 Ti ｱ RiT
(0,5 Ti ｱ RiT)cosγ i
(0,5 Ti ｱ RiT)sinγ i
0,5 Ki ｱ RiK
(0,5 Ki ｱ RiK) cosγ i
(0,5 Ki ｱ RiK) sinγ i
Rx
Ry
R
ψ R
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Полярная диаграмма нагрузок на коренные шейки строится в осях x–y
после определения Rx и Ry (столбцы 8 и 9), в зависимости от угла поворота
коленчатого вала. Строим можно также в полярной диаграмме координат,
используя значения R и φ табл. 9. Если, например, через 30ｺ угла поворота
коленчатого вала φｺ отложить в координатной системе значения Rx φ и Ry φ,
то графически или по формуле (59) и (60) определяется положение вектора
R ϕ. Соединяя концы полученных векторов кривой, получаем полярную
диаграмму сил, действующих на коренную шейку. Наиболее просто такое
построение можно проводить на ПЭВМ с помощью программы Microsoft
Excel.
Условная диаграмма износа коренной шейки строится так же, как и
для шатунной шейки (см. п. 2.6).
Вопросы для самопроверки
1. С какой целью рекомендуется вычислять реакции на опорах от-
дельно выделенного кривошипа от каждой силы в отдельности?
2. Как определяется угловой интервал, на которые сдвинуты такты
расширения для равномерного хода двигателя?
3. Влияют ли на угловые интервалы конструкция коленчатого вала?
4. Как записать и в какой файл нужно записать исходные данные для
проведения динамического расчета с помощью программы Dinn?
5. Отчего зависит нагрузка на коренную шейку коленчатого вала
поршневого двигателя?
6. Как строится полярная диаграмма нагрузок на коренную шейку ко-
ленчатого вала?
7. Как строится условная диаграмма износа коренной шейки?
8. Для чего строится условная диаграмма износа коренной шейки ко-
ленчатого вала? Почему она называется условной?
Дата добавления: 2015-02-16; просмотров: 126 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |