Презентация по МДК 01.02 "Двигатели АТТ" на тему "Динамика КШМ"

• 1 слайд

• 2 слайд

  Динамика – наука, изучающая силы, действующие на элементы КШМ и возникающие при этом моменты.

• 3 слайд

  Силы действующие на КШМ: 1. Сила давления газов (Рг); 2. Сила тяжести (mg); 3. Сила трения (Fтр); 4. Сила инерции: 4.1 Сила инерции вращающихся масс (KR); 4.2 Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс (Рj).

• 4 слайд

  Силы давления газов Силы давления газов, действующих на площадь поршня, для упрощения динамического расчета заменяют одной силой, направленной по оси цилиндра и приложена к оси поршневого пальца. Сила давления газов направленная к оси к/в считается положительной, и от нее считается отрицательной. Рг = (Рг – ро)·Fп Силу давления газов определяют графически, использую развернутую индикаторную диаграмму.

• 5 слайд

  Методика построения развернутой индикаторной диаграммы (Метод Брикса): 1. Строим под индикаторной диаграммой вспомогательную полуокружность радиусом R=S/2. 2. Определение поправки Брикса (смещение центра полуокружности осуществляется в сторону развертывание диаграммы). 3. Из второго центра проводим лучи, соответствующие определенным углам φ (интервал между точками 30°). 4. Из точек проводим вертикальные линии до пересечения с линиями индикаторной диаграммы. 5. Полученные величины давлений откладывают на вертикали соответствующих углов φ. Осью развернутой диаграммы является линия атмосферного давления.

• 6 слайд

  Приведение масс частей КШМ В зависимости от характера движения масс КШМ силы инерции можно разделить на три группы: 1. Силы инерции масс, движущихся возвратно-поступательно; 2. Силы инерции вращающихся масс; 3. Силы инерции масс, совершающих сложное движение. Для упрощения динамического расчета действительный КШМ заменяют динамически эквивалентной системой сосредоточенных сил.

• 7 слайд

  1. Масса поршневой группы (mп) сосредоточена на оси поршневого пальца в точке А. 2. Масса шатунной группы (mш) заменена двумя массами: 2.1 (mш.п) – сосредоточена на оси поршневого пальца в точке А; 2.2 (mш.к) – сосредоточена на оси кривошипа в точке В. mш.п = 0,275 mш mш.к= 0,725 mш

• 8 слайд

  Рис.1 приведенная система КШМ

• 9 слайд

  3. Масса кривошипа заменена двумя массами: 3.1 На оси кривошипа (mк); 3.2 На оси коренной шейки (mо). Рис.2 приведение масс кривошипа

• 10 слайд

  Следовательно, система сосредоточенных масс, динамически эквивалентная КШМ, состоит из: 1. Массы (mj = mш.п + mп), сосредоточенной в точке А, имеющий возвратно-поступательное движение; 2. Массы (mR = mк + mш.к), сосредоточенной в точке В, имеющей вращательное движение.

• 11 слайд

  Конструктивные относительные массы деталей КШМ Элементы КШМКонструктивные массы, кг/м2 Бензиновые двигатели (D=60-100 мм)Дизельные двигатели (D=80-120 мм) Поршневая группа, (mп= mп / Fп) поршень из AL сплава чугунный поршень 80 – 150 150 – 250 150 – 300 250 – 400 Шатун, (mш= mш/ Fп) стальной кованный вал 150 – 200 200 – 400

• 12 слайд

  Силы инерции Силы инерции подразделяют на: 1.Сила инерции поступательно движущихся масс (Pj): Pj = – mj . j = – mj . R . ω2 (cos + λ cos2) Расчеты Pj производятся для тех же положений кривошипа (углов φ) для которых определялись ΔРг и Рг. 2.Центробежная силы инерции вращающихся масс (КR): Постоянна по величине (при ω=сonst), действует по радиусу кривошипа и направлена от оси коленчатого вала. КR = – mR . R . 2

• 13 слайд

  Рис.1 Схема инерционных и газовых сил

• 14 слайд

  Суммарные силы, действующие в КШМ Определяются алгебраическим сложением сил давления газов и сил возвратно-поступательно движущихся масс: Р = Рг + Рj При расчете целесообразно использовать удельные силы (избыточное давление над поршнем + удельные силы инерции) Р = ΔР + Рj Суммарная сила Р направлена по оси цилиндра и приложена к оси поршневого пальца.

• 15 слайд

  Сила N (нормальная сила) – действует перпендикулярно оси цилиндра и воспринимается стенками цилиндра. N = Р . tg Сила N считается + , если создаваемый ею момент относительно оси к/в направлен противоположно направлению вращения вала.

• 16 слайд

  Сила S – действует вдоль шатуна. S=P(1/cosφ) Сила S считается +, если сжимает шатун, и – , если его растягивает. От действия силы S возникают две составляющие: 1. Сила, направленная по радиусу кривошипа Сила К считается + , если она сжимает щеки колена.

• 17 слайд

  2. Тангенциальная сила, направленная по касательной к окружности радиуса кривошипа Сила Т + , если направление создаваемого ею момента совпадает с направлением вращения коленчатого вала. Точность расчетов и построения кривой силы Т проверяют по формуле: где Тср – среднее значение тангенциальной силы за цикл.

• 18 слайд

  Рис. 2 Схема действия суммарных сил в КШМ

• 19 слайд

  Произведение силы Т на радиус кривошипа R называется крутящим моментом одного цилиндра: Мкр.ц. = Т.R Методика построения кривой Мкр: 1.Определение крутящего момента одного цилиндра Мкр.ц. = Т.R 2.Определение периода изменения крутящего момента θ = 720/i 3.Суммирование значений крутящего момента осуществляется табличным методом через каждые 10° угла поворота к/в. 4.По данным строится кривая Мкр в масштабе Мм =10Нм в 1 мм.

• 20 слайд

  Действительный эффективный крутящий момент : Рис.3 Построение кривой крутящего момента 4-х цилиндрового четырехтактного двигателя

• 21 слайд

  Диаграмма износа шеек коленчатого вала Диаграмма износа дает возможность определить места наибольших и наименьших нагрузок и износов, что необходимо для правильного выбора масляных отверстий. Методика построения диаграммы износа шеек к/в: Строится на основании полярной диаграммы нагрузки на данную шейку. 1. Проводят окружность, соответствующая диаметру шейки; 2. Делят окружность на равное количество секторов (обычно 12); 3. Откладывают на каждом луче отрезки, в заданном масштабе, суммарные нагрузки и усилия, действующие на шейку, а концы отрезков соединяют плавной кривой, характеризующей износ шейки.

• 22 слайд

  Рис 4. Диаграмма износа шатунной шейки к/в

• 23 слайд

  Меньшее усилие на шейку соответствует в процессе впуска и выпуска, большее при сжатии, горении и расширении. Ось масляного отверстия выбирается в районе середины ненагруженного участка со смещением от центра в сторону противоположную максимальной нагрузкам.

• 24 слайд

  Решение задач Определить массу возвратно-поступательно движущихся частей КШМ Р4 бензинового двигателя с диаметром цилиндра 94мм, радиусом кривошипа 46мм и длиной шатуна 152мм.

• 25 слайд

  Уравновешивание ДВС К неуравновешенным силам и моментам относятся: Силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс и центробежные силы инерции вращающихся масс КR; Крутящий момент Мкр. и равный ему, но противоположно направленный опрокидывающий момент Мопр. = – Мкр, воспринимаемый опорами двигателя. Двигатель считается полностью уравновешенным, если при установившемся режиме работы силы и моменты, действующие на его опоры, постоянны по величине и направлению.

• 26 слайд

  Условия уравновешенности двигателя записывают в следующем виде:

• 27 слайд

  Уравновешивание двигателей различного типа Одноцилиндровый двигатель

• 28 слайд

  Неуравновешенными силами являются: Неуравновешенных моментов нет: Для уравновешивания на продолжении щек устанавливают два одинаковых противовеса, центры которых расположены на расстоянии ρ от оси к/в. - не могут полностью уравновешиваться противовесами, для уравновешивания необходимо устанавливать два противовеса на двух дополнительных валах, расположенных параллельно оси коленчатого вала и симметрично относительно оси цилиндров. аналогично как .

• 29 слайд

  Двухцилиндровый двигатель с кривошипами, направленными в одну сторону

• 30 слайд

  Порядок работы двигателя 1 – 2 Промежутки между вспышками 360°. Неуравновешенных моментов нет: Равнодействующие сил приложены к середине коленчатого вала и равны: ΣРj1 = 2mj·R·ω2·cos φ ΣРj2 = 2 mj· R ·ω2·λ·cos2φ ΣKR = 2mj· R ·ω2 Уравновешивание двухцилиндрового двигателя осуществляется с помощью дополнительных валов.

• 31 слайд

  Двухцилиндровый двигатель с кривошипами под углом 180°

• 32 слайд

  Порядок работы 1 – 2 Промежутки между вспышками чередуются через 180° и 540°. ΣРj1 – полностью уравновешиваются, т. е ΣРj1 =0 ΣРj2 – для первого и второго цилиндра равны и одинаково направлены. ΣРj2 = 2 mj· R ·ω2·λ·cos2φ Рj2 – уравновешивание можно добиться противове-сами, установленными на дополнительных валах. ,где а - расстояние между осями цилиндров Центробежные силы инерции от 1 и 2 цилиндров взаимно уравновешиваются: .

• 33 слайд

  Четырехцилиндровый рядный двигатель с кривошипами, расположенными под углом 180°

• 34 слайд

  Порядок работы двигателя 1-2-4-3 или 1-3-4-2 Промежутки между вспышками равны 180° Кривошипы расположены под углом 180° для всех цилиндров равны и направлены в одну сторону. Их равнодействующая: можно уравновесить с помощью дополнительных валов.

• 35 слайд

  Шестицилиндровый рядный двигатель

• 36 слайд

  Порядок работы двигателя 1-5-3-6-2-4 или 1-4-2-6-3-5 Промежутки между вспышками равны 120° Кривошипы расположены под углом 120° Шестицилиндровый рядный двигатель уравновешен полностью:

• 37 слайд

  V-образный шестицилиндровый двигатель с углом развала цилиндров 90° и тремя спаренными кривошипами под углом 120°

• 38 слайд

  Порядок работы двигателя 1л-1п-2л-2п-3л-3п Промежутки между вспышками чередуются через 90° и 150° Кривошипы расположены под углом 120° Уравновешивание осуществляется с помощью противовесов, а установкой противовесов на двух дополнительных валах.

• 39 слайд

  V-образный шестицилиндровый двигатель с углом развала цилиндров 60° и шестью кривошипами под углом 60°

• 40 слайд

  Порядок работы двигателя 1л-1п-2л-2п-3л-3п Чередование вспышек равномерное через 120° Уравновешивание осуществляется с помощью противовесов, установленных на продолжение двух щек коленчатого вала, а путем постановки противовесов на дополнительном валу, вращающемся со скоростью 2ω.

• 41 слайд

  Рядный восьмицилиндровый двигатель

• 42 слайд

  Порядок работы двигателя 1-6-2-5-8-3-7-4 Промежутки между вспышками равны 90° Коленчатый вал имеет восемь кривошипов, которые расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Двигатель полностью уравновешен:

• 43 слайд

  Восьмицилиндровый V-образный двигатель

• 44 слайд

  Порядок работы двигателя 1л-1п-4л-2л-2п-3л-3п-4п Промежутки между вспышками равны 90° Уравновешивание - осуществляется с помощью противовесов, установленных на продолжение щек вала.

• 45 слайд

  Равномерность крутящего момента и хода двигателя Крутящий момент представляет собой периодическую функцию угла поворота коленчатого вала. Изменение крутящего момента обусловлено тремя факторами: 1. Постоянное изменение полезного усилия на шатунных шейках к/в во время рабочего цикла; 2. Особенности протекания рабочих процессов; 3. Кинематические свойства КШМ Оценка степени равномерности крутящего момента осуществляется коэффициентом неравномерности:

• 46 слайд

  Коэффициент неравномерности уменьшается с увеличением числа цилиндров. В любой момент времени индикаторный крутящий момент двигателя уравновешивается суммарным моментом сопротивления и моментом сил инерции всех движущихся масс. где dω/dt – угловое ускорение к/в; Jo – момент сил инерции всех движущихся масс. Для установившегося режима работы:

• 47 слайд

  График изменения крутящего момента при установившемся режиме

• 48 слайд

  По площади F1 графически можно определить избыточную работу за один рабочий цикл:

• 49 слайд

  Расчет маховика Назначение – обеспечение равномерности хода двигателя и создание условий для трогания машины с места. Расчет маховика сводится к определению: 1. Момента инерции маховика (Jм); 2. Махового момента (mMD²ср); 4Jм = mMD²ср. 3. Максимальной окружной скорости (VM) VM = π·DM·n/60 окружная скорость: для чугунных маховиков VM 25-30 м/с для стальных маховиков VM 40-45 м/с