Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма

Все движущиеся части КШМ по характеру их движения можно подразделить на три группы.

1. Детали, совершающие прямолинейное возвратно-поступательное движение вдоль оси цилиндра – поршневая группа. Эквивалентная масса поршневой группы m _п сосредоточена на оси поршневого пальца.

2. Части коленчатого вала, совершающие вращательное движение, неуравновешенная масса m _к которых сосредоточена на оси кривошипа.

3. Детали, совершающие сложное плоскопараллельное движение – шатунная группа, заменяемая эквивалентной массой m _ш.

Неуравновешенная масса коленчатого вала m _к, приведенная к оси шатунной шейки (кривошипа), складывается из массы шатунной шейки m _ш.ш. (рисунок 3.3, а) и массы щеки m _щ по контуру abcd, имеющей центр тяжести на радиусе r.

Массу шатунной группы m _ш заменяют двумя массами, одна из которых (m _ш.п.) сосредоточена на оси поршневого пальца, а другая (m _ш.к.) – на оси кривошипа (рис. 2.3, б). Для большинства существующих конструкций автотракторных двигателей m _ш.п. = (0,2…0,3) m _ш, m _ш.к. = (0,7…0,8) m _ш. При расчетах принять следующие значения:

m _ш.п. = 0,275 m _ш, m _ш.к. = 0,725 m _ш.

Таким образом, система сосредоточенных масс, динамически эквивалентная КШМ, включает (рисунок 2.3, в):

массы, совершающие возвратно-поступательные движения

m _j = m _п + m _ш.п;

массы, совершающие вращательное движение вокруг оси вала

m _r = m _к + m _ш.к.

а)

Рисунок 3.3- Создание динамической модели КШМ

а – приведение масс кривошипа

б) в)

Рисунок 3.3- Создание динамической модели КШМ

б – приведение масс шатуна, в – приведенная система КШМ.

Для приближенного определения значений m _п, m _ш и m _к можно использовать удельные массы m ¢ = m / F _п, приведенные в таблице 3.2.

 

Таблица3.2- Удельные массы элементов КШМ

Элементы КШМ	Удельные массы, кг/м^2
бензиновые двигатели	дизели
Поршневая группа: поршень из алюминиевого сплава чугунный поршень	80…150   150…250	150…300   250…400
Шатун	100…200	250…400

 

 

Продолжение таблицы 3.2

Неуравновешенные части одного колена вала без противовесов: стальной кованный вал со сплошными шейками чугунный литой вал с полыми шейками	150…200   100…200	200…400   150…300

Силы инерции

Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс:

 

P _j = – m _j × j. (3.10)

 

Для построения кривой изменения силы инерции в зависимости от угла поворота коленчатого вала, необходимо определить удельную силу инерции, МПа:

 

. (3.11)

 

Результаты расчета удельной силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс для тех же положений кривошипа (углов j), для которых определялись р _г, занести в таблицу 3.1.