Основы кинематики кривошипно-шатунного механизма

R - радиус кривошипа;
L - длина шатуна
λ = R\L - постоянная механизма
λ для ВОД - от 1/4 до 1/3,5
для СОД и МОД - от 1/5 до 1/4
для длинноходовых МОД – 1/2.2
α – угол поворота кривошипа
в ВМТ α = 0°
S – путь проходимый поршнем
S = R(1- cosα + λ/2sin2α)

С - скорость поршня [м/с]
С = Rω ( sin α + λ/2 sin 2α) ,
где ω =πn/30 – угловая скорость
кривошипа
Среднее значение скорости
за один оборот
Cm = 2Sn / 60 = Sn / 30 м/с
α - ускорение поршня, м/с2
α = Rω2(cosα +λcos2α)
Максимальные значения ускорение
приобретает в мертвых точках поршня

давления газов в цилиндре (РГ),
сил инерции поступательно движущихся масс механизма движения (Рj),
массы шатунно-поршневой группы (Pм),
атмосферного давления на поршень со стороны картера (Ратм) и
давления наддувочного воздуха в подпоршневой полости цилиндра (Рпп),
трения в звеньях механизма (Ртр).

приложена к поршню и действует вдоль оси цилиндра. Давление газов рг = Рг/F переменно по значению, закон его изменения определяется из индикаторной диаграммы, перестроенной с применением метода А.Ф. Брикса из координат давление-ход поршня в координаты давление - угол поворота кривошипа

провести полуокружность радиусом R= S/2 из точки О
отложим в масштабе чертежа поправку Брикса, OO1 = R2 /2L , где L - длина шатуна.
из точки О1 проведем полуокружность произвольного радиуса. Разделим ее на любое число равных частей (обычно одно деление принимается равным 10 или 15°.
Из точки О1 через точки деления проведем лучи до пересечения с полуокружностью радиуса R.
Проекции точек пересечения на ось абсцисс определяют пути поршня, соответствующие углам поворота кривошипа. Проведя через эти точки вертикали до пересечения с контурами индикаторной диаграммы, найдем значения сил давления газов (рх) соответствующие углам поворота коленчатого вала.

Полученные данные используются для построения развернутой индикаторной диаграммы в функции угла п.к.в. Длина диаграммы должна соответствовать 720° для 4-х тактных двигателей и 360° для 2-х тактных.

РJ = -Мпа
где Мп = Gп /g масса поступательно движущихся частей, кг;
Gп = Gпор + Gшп + GKP .,
где Gшп≈ 0.4 Gш - часть веса шатуна, участвующая в поступательном движении.
тп = Мп/ Fп. - масса, отнесенная к площади поршня

Pj = - тп Rω2 ( cos а + λcos2a)
Задаваясь рядом значений α, можно определить мгновенные значения силы инерции и по ним построить кривую сил инерции.

представляет собой алгебраическую сумму сил действия газов РГ и инерции поступательно движущихся масс Pj. Она может быть разложена на две составляющие силу, действующую по оси шатуна, Рш=P/cosβ, и силу, перпендикулярную оси цилиндра, N = Р / tgβ.

Если принять tgβ = sinβ ввиду малости угла и, поскольку sinβ = λsinα (из рассмотрения треугольников CAB и ОБА), то N = Рλsinα.

Сила N прижимает тронковую часть поршня к стенке цилиндра (в тронковом двигателе) или ползун крейцкопфа к его направляющей (в крейцкопфном двигателе). Сила переменна по направлению, этим объясняется происходящая при работе двигателя перекладка поршня и ползуна крейцкопфа с борта на борт.

Сила Рш , действующая по оси шатуна, сжимает его стержень. Перенесем силу Рш по линии ее действия в центр кривошипной шейки (точка А) и разложим ее на две составляющие:
тангенциальную силу, касательную к окружности, описанной радиусом R,


и радиальную силу, направленную по радиусу кривошипа


тангенциальную силу, касательную к окружности, описанной радиусом R,


и радиальную силу, направленную по радиусу кривошипа


Нормальная, радиальная и тангенциальная силы непостоянны и в пределах каждого рабочего цикла принимают как положительные, так и отрицательные значения. Отсюда переменны и вызываемые ими нагрузки в элементах конструкции двигателей.

Нормальная, радиальная и тангенциальная силы непостоянны и в пределах каждого рабочего цикла принимают как положительные, так и отрицательные значения. Отсюда переменны и вызываемые ими нагрузки в элементах конструкции двигателей.

Рш"=Рш’=Рш=Р/cosβ

Р"=P"ш cosβ=(Р/cosβ)cosβ =Р

N" = Р"ш sinβ =(Р/cosβ)sinβ= =Ptgβ = N

sinβ ≈ tgβ

Рш"=Рш’=Рш=Р/cosβ

Р"=P"шcosβ=(Р/cosβ)cosβ =Р

N"=Р"ш sinβ=(Р/cosβ)sinβ =Ptgβ =N

sinβ ≈ tgβ

Monp=-NFпH

MR = R1,2lФ =Мопр откуда
R1,2 = Мопр/lф
фундамент двигателя испытывает действие периодически меняющейся силы инерции поступательно движущихся масс, воспринимает переменный опрокидывающий момент и нагружается весом двигателя.

M=TΣFпR
Для нахождения усилия TΣ необходимо суммировать через 10-15° значения сил Т всех цилиндров. На основе полученных данных строят кривую TΣ =f(α).
Mcp = TcpFПR

Что является основными конструктивными параметрами КШМ?
При каком положении поршня его скорость максимальна?
Чему равна минимальная скорость поршня?
В каком положении поршня его ускорение достигает максимального значения?
Действию каких сил подвергается кривошипно-шатунный механизм во время работы двигателя?
Какое действие испытывает фундамент двигателя?