Тепловые двигатели и нагнетатели. Ляшков В.И. - 44 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Если последовательно дифференцировать формулу (4.8) по времени, то получим выражения для угловой
скорости и углового ускорения шатуна:
;
cos
cos
кш
β
α
ωλ=
β
=ω
dt
d
α
ω
ω=
τ
ω
=ε
d
d
d
d
шш
ш
.
-0,35
-0,25
-0,15
-0,05
0,05
0,15
0,25
0,35
0 60 120 180 240 300 360
ο
β
, рад
α
о
Рис. 4.15. Угол поворота
стержня шатуна
-30
-20
-10
0
10
20
30
0 60 120 180 240
α,
о
ω
,
рад/c
Рис. 4.16. Угловая
скорость шатуна
Диаграммы изменения этих характеристик в зависимости от угла α приведены на рис. 4.16 и 4.17.
Проведём теперь динамический анализ. При работе двигателя на поршень действуют сила давления газов
F
г
и сила инерции поступательно движущихся масс F
j
. Будем считать, что обе они приложены в точке В (см.
рис. 4.18).
Для динамического анализа важно знать, как силы изменяются по времени, а точнее – по α. С силами
инерции всё понятно, поскольку известно ускорение. Чтобы также представить и силы давления, расчётную
индикаторную диаграмму перестраивают в координаты р – α. В докомпьютерную эру для этого применяли
графический способ с построением вспомогательного круга Брикса. Теперь же для этого последовательно за-
дают значениями угла поворота α
i
= α
i-1
+ ∆α, (α
i-1
= 0, ∆α = = 5…20°) и рассчитывают для каждого α значение
X, находят объём газа при таком угле поворота V
α
= X πD
2
/ 4 и для этого объёма V
α
расчётами или по р–V диа-
грамме находят соответствующее давления р
α
. В итоге получаем развёрнутую по углу α диаграмму давления
газов на поршень р
г
= f (α).
Сила давления F
г
= р
г
πD
2
/ 4 действует на поршень и крышку цилиндра, жёстко связанную с остовом дви-
гателя. От поршня через шатун и коленвал она передаётся на коренные подшипники коленвала и уравновеши-
вается за счёт упругих деформаций остова или специальных анкерных связей. Эта сила не передаётся на опоры
двигателя, она внутренне уравновешена.
Детальный анализ инерционных сил КШМ очень сложен, поскольку здесь мы имеем систему с распреде-
лёнными массами. Поэтому на практике используют более простые модели с условными сосредоточенными
массами, если такое упрощение не приводит к заметным погрешностям. В ча-
стности, для шатуна применяется двухмассовая модель: условные массы со-
средоточивают в тех точках, которые совершают более простое движение.
Условные схемы распределения масс шатуна и коленчатого вала приведе-
ны на рис. 4.19. Из рисунка следует, что действительная масса шатуна m
ш
за-
меняется условной массой части шатуна, отнесённой к поршню m
шп
и массой,
отнесённой к шатунной шейке коленвала m
шшш
, совершающей вместе с этой
шейкой вращательное движение. При этом естественно, что
m
ш
= m
шп
+ m
шшш
,
а положение центра масс двухмассовой модели должно быть таким же, как у
реального шатуна. Это условие будет выполняться, если одинаковы суммы
моментов относительно любой точки условных масс и реальной массы.
В соответствии с приведённым выше условием можно записать
gm
шп
L = gm
ш
L
цт2
,
откуда находим
m
шп
= m
ш
L
цт2
/ L и m
шшшш
= m
ш
– m
шп
.
а
)
m
шп
m
шшш
m
ш
L
L
цт1
L
цт2
gm
шп
gm
шшш
б)
m
цу
•
ω
R
m
пр
m
щ
m
к
r
пр
Рис. 4.19. Эквивалентные
схемы:
а – шатуна;
б – кривошипа коленвала

Страницы