Расчет автомобильного двигателя

2. Динамический расчет КШМ

Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма заключается в определении суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов и сил инерции, для различных положений коленчатого вала двигателя.

Динамический расчет следует выполнять в следующей последовательности:

1. Развернуть индикаторную диаграмму по углу поворота коленчатого вала от 0 до 720^о, взяв за начало отсчета начало хода впуска (точку r).

P_Г = Р - Р₀

где Р - давление на индикаторной диаграмме, МПа

PГ = 0,12 - 0,1=0,02 МПа

2. Рассчитать удельную силу инерции возвратно-поступательно движущихся масс шатунно-поршневой группы, МПа:

где F_n - площадь поршня, мм²;

m_J - масса тел, совершающих возвратно-поступательное движение, кг,

m_J=m_n+m_ш_п;

m_n - масса поршневой группы, кг;

m_шт - масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца, кг,

m_ш_п=0,275_&0__m_ш;

m_ш - масса шатуна, кг.

m_n=m_nF_n;

m_ш=m_шF_n;

В уравнении знак «минус» показывает, что удельная сила инерции направлена в сторону, противоположную ускорению.

m_n=3000,01=3 кг;

m_ш=4000,01=4 кг;

m_шп=0,2754=1,1 кг;

m_J=1,1+3=4,1 кг;

МПа,

3. Рассчитать суммарную силу, приведенную к центру поршневого пальца

4. Рассчитать удельные силы в кривошипно-шатунном механизме, МПа, действующие:

- на стенку цилиндра (нормальная сила)

- вдоль шатуна

- по радиусу кривошипа

- по касательной к окружности, описываемой центром шатунной шейки (тангенциальная сила)

где - угол отклонения шатуна от оси цилиндра, .

5. Рассчитать крутящий момент одного цилиндра, Нм

где Т - тангенциальная сила, Н.

Результаты динамического расчета свести

Результаты динамического расчета кривошипно-шатунного механизма свести в таблицу 5.

6. Рассчитать результирующую силу, действующую на шатунную шейку, Н.

где - суммарная сила, действующая на шатунную шейку по кривошипу, Н.

где К - сила, действующая по радиусу кривошипа, Н.;

К_R_Ш - центробежная сила инерции от вращающейся массы шатуна, Н:

где - масса шатуна, сосредоточенная на оси кривошипа, кг.

Результаты расчетов результирующей силы сводятся в таблицу 2.

Рисунок 2. - Динамика КШМ

ц, град	P_r_,МПа	P_j_,МПа	P_?_,МПа	tgв	N, МПа	1 cos в	S, МПа	cos(ц+в) cosв	K, МПа	sin(ц+в) cosв	T, МПа	T, Н	М_кр,ц, Н?м
0	0,020	-0,949	-0,929	0,000	0,000	1,000	-0,929	1,000	-0,929	0,000	0,000	0,000	0,000
30	-0,020	-0,753	-0,773	0,126	-0,097	1,008	-0,779	0,803	-0,620	0,609	-0,471	-2133,607	-70,409
60	-0,020	-0,285	-0,305	0,220	-0,067	1,024	-0,312	0,309	-0,094	0,976	-0,297	-1348,895	-44,514
90	-0,020	0,190	0,170	0,256	0,043	1,032	0,175	-0,256	-0,043	1,000	0,170	770,237	25,418
120	-0,020	0,475	0,455	0,220	0,100	1,024	0,466	-0,691	-0,314	0,756	0,344	1558,583	51,433
150	-0,020	0,563	0,543	0,126	0,068	1,008	0,547	-0,929	-0,504	0,391	0,212	962,318	31,757
180	-0,020	0,570	0,550	0,000	0,000	1,000	0,550	-1,000	-0,550	0,000	0,000	0,000	0,000
210	-0,020	0,563	0,543	-0,126	-0,068	1,008	0,547	-0,929	-0,504	-0,391	-0,212	-962,318	-31,757
240	-0,020	0,475	0,455	-0,220	-0,100	1,024	0,466	-0,691	-0,314	-0,756	-0,344	-1558,583	-51,433
270	0,080	0,190	0,270	-0,256	-0,069	1,032	0,279	-0,256	-0,069	-1,000	-0,270	-1223,657	-40,381
300	0,220	-0,285	-0,065	-0,220	0,014	1,024	-0,066	0,309	-0,020	-0,976	0,063	286,804	9,465
330	0,700	-0,753	-0,053	-0,126	0,007	1,008	-0,053	0,803	-0,042	-0,609	0,032	145,451	4,800
360	1,740	-0,949	0,791	0,000	0,000	1,000	0,791	1,000	0,791	0,000	0,000	0,000	0,000
376	4,960	-0,891	4,069	0,043	0,175	1,001	4,073	0,977	3,975	0,216	0,879	3985,038	131,506
390	3,460	-0,753	2,707	0,126	0,341	1,008	2,729	0,803	2,174	0,609	1,649	7475,813	246,702
420	1,500	-0,285	1,215	0,220	0,267	1,024	1,244	0,309	0,375	0,976	1,186	5377,681	177,463
450	0,780	0,190	0,970	0,256	0,248	1,032	1,001	-0,256	-0,248	1,000	0,970	4397,597	145,121
480	0,500	0,475	0,975	0,220	0,214	1,024	0,998	-0,691	-0,674	0,756	0,737	3341,067	110,255
510	0,300	0,563	0,863	0,126	0,109	1,008	0,870	-0,929	-0,802	0,391	0,337	1529,637	50,478
540	0,140	0,570	0,710	0,000	0,000	1,000	0,710	-1,000	-0,710	0,000	0,000	0,000	0,000
570	0,060	0,563	0,623	-0,126	-0,078	1,008	0,628	-0,929	-0,579	-0,391	-0,244	-1104,148	-36,437
600	0,020	0,475	0,495	-0,220	-0,109	1,024	0,507	-0,691	-0,342	-0,756	-0,374	-1695,697	-55,958
630	0,020	0,190	0,210	-0,256	-0,054	1,032	0,217	-0,256	-0,054	-1,000	-0,210	-951,605	-31,403
660	0,020	-0,285	-0,265	-0,220	0,058	1,024	-0,271	0,309	-0,082	-0,976	0,258	1171,880	38,672
690	0,020	-0,753	-0,733	-0,126	0,092	1,008	-0,739	0,803	-0,588	-0,609	0,446	2023,154	66,764
720	0,020	-0,949	-0,929	0,000	0,000	1,000	-0,929	1,000	-0,929	0,000	0,000	0,000	0,000

Таблица 2

ц, град	Т, Н	К, Н	Р_К, Н	R_{Ш Ш}, Н
0	0,00000	-25,48039	-39,81676	39,81675803
30	-12,61624	-16,34007	-30,67644	33,16946719
60	-7,51297	-2,24408	-16,58045	18,2031859
90	5,21173	-1,44395	-15,78032	16,61868454
120	9,44463	-8,92180	-23,25817	25,10266302
150	5,61492	-13,67148	-28,00785	28,56513221
180	0,00000	-14,65693	-28,99329	28,99329452
210	-5,69159	-13,85815	-28,19452	28,76326203
240	-9,96767	-9,41588	-23,75225	25,758957
270	-6,91173	-1,91495	-16,25132	17,66005184
300	3,86899	-1,15564	-15,49201	15,9678267
330	4,47635	-5,79759	-20,13396	20,6255705
360	0,00000	53,31961	38,98324	38,98324197
390	10,63179	13,76988	-0,56649	10,64686856
420	4,00989	1,19773	-13,13864	13,73692169
450	10,91173	-3,02318	-17,35955	20,50414477
480	12,20924	-11,53337	-25,86974	28,6060966
510	6,64994	-16,19160	-30,52797	31,2438559
540	0,00000	-16,35693	-30,69329	30,69329452
570	-6,22827	-15,16488	-29,50125	30,15153628
600	-10,04239	-9,48647	-23,82283	25,85298785
630	-5,61173	-1,55478	-15,89114	16,85289282
660	7,11903	-2,12641	-16,46278	17,93609856
690	12,36958	-16,02060	-30,35697	32,78036274
720	0,00000	-25,48039	-39,81676	39,81675803

Рисунок 3. ? Результирующая сила, действующая на шатунную шейку

где F - площадь под кривой, мм;

ОВ - длина диаграммы, мм.

кН

Содержание