Тепловые двигатели и нагнетатели. Ляшков В.И - 4 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Лабораторная работа 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ И
РАСПРЕДЕЛЕННЫХ МАСС ШАТУНА
Цель работы: определить расчетным, а затем и опытным путем положение центра тяжести шатуна. Определить вели-
чины условных распределенных масс шатуна (массы, отнесенной к шатунной шейке, и массы, отнесенной к поршневому
пальцу).
Основы теории
При проектировании поршневых машин (поршневого двигателя внутреннего сгорания или поршневого компрессора)
для расчета действующих там сил инерции необходимо знать массу шатуна, положение его центра тяжести, а также услов-
ные массы, как бы дополнительно присоединяемые к поршню и к шатунной шейке коленчатого вала. На рис. 1 приведена
схема кривошипно-шатунного механизма с условным распределением масс движущихся деталей: массы поршня с поршне-
вым пальцем mп, массы шатуна mш и условной массы mшш, сосредоточенной на оси шатунной шейки и эквивалентной (по
величине центробежных сил) массе шатунной шейки и массам двух щек кривошипа.
При работе механизма поршень совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси цилиндра, шатунная шейка
вращается вокруг оси коленчатого вала, а шатун совершает плоскопараллельное движение, при котором верхняя головка
шатуна движется вместе с поршнем, а нижняя головка движется вместе с шатунной шейкой. И хотя скорости и ускорения
перемещения шатуна определяются достаточно просто, точный расчет действующих на него сил инерции весьма громоздок
и затруднителен. Поэтому в инженерных расчетах [1, 2] плоскопараллельное движение шатуна принято заменять возвратно-
поступательным движением одной его части с массой mшп, условно сосредоточенной в той же точке, где сосредоточена
масса поршня. Принимается также, что другая часть шатуна массой mшшш совершает вращательное движение вместе с
шатунной шейкой и сосредоточена на оси этой шейки. Такая замена упрощает динамический анализ и не вносит заметных
погрешностей в расчеты.
На рис. 2 приведена условная двухмассовая расчетная схема кривошипно-шатунного механизма с изображением дей-
ствующих в нем сил инерции и приведенных масс.
Массу шатуна и положение его центра тяжести на стадии проектирования машины определяют расчетным путем, ис-
пользуя приближенные эмпирические формулы [1]:
mш = 4kD
2
;
1)001,0(
2)001,0(
2,0
2
2
шцт
+
+
=
n
n
LL
,
где k – опытный коэффициент (для шатунов со стержнем круглого сечения обычно принимается k = 35 кг/м
2
, для шатунов с
двутавровым стержнем k = 30 кг/м
2
); D – диаметр цилиндра, м; Lш – длина шатуна по межцентровому расстоянию, м; n –
номинальное число оборотов двигателя в минуту.
β
ϕ
ω
m
пу
= m
пп
+
+ m
п
+ m
шп
m
шшу
= 2m
щ
+
+ m
шш
+ m
шшш
F
ип
= m
пу
×
J
п
F
цб
=
= m
шшу
× Rω
2
R
L
Рис. 2. Схема кривошипно-шатунного механизма с действующими силами инерции и распределенными массами
Более точные расчеты выполняют, представляя эту достаточно сложную по геометрии деталь как бы состоящей из
двух цилиндров и соединяющего их стержня прямоугольного (или более сложного, например, двутаврового сечения), как
это представлено на рис. 3. На следующем рисунке (рис. 4) приведена расчетная схема, позволяющая легко определить по-
ложение центра тяжести шатуна. На рис. 5 показано условное распределение масс шатуна, которое используется при дина-
мических расчетах шатунно-кривошипного механизма.

Страницы