4. Динамический расчёт

4.1. Сила давления газов

Избыточное давление газов на поршень определим по формуле

р_г= р_г– р₀

Аналитически строим развернутую индикаторную диаграмму по углу кривошипа (рис.4.1). Расчет в таблице 4.1.

4.2.Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма

По табл.8.1. [1] с учетом диаметра цилиндра, отношения S/D, рядного расположения цилиндров и достаточно высокого значенияp_zустанавливаются:

- масса поршневой группы (для поршня из алюминиевого сплава принято m'_п= 100 кг/м²)

m_п=m'_п*F _п= 100*54*10^-4= 0,54 кг;

-масса шатуна (для стального кованого шатуна принято m'_ш= 150кг/м²)

m_ш=m'_ш*F _п=150*54*10^-4 = 0,81 кг;

-масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов (m'_к= 140 кг/м²)

m_к=m'_к*F _п=140*54*10^-4 = 0,756 кг.

-масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца:

m_ш.п=0,275*m_ш=0,275*0,81=0,223 кг.

-масса шатуна, сосредоточенная на оси кривошипа:

m_ш.к=0,725*m_ш=0,725*0,81 = 0,587 кг.

-массы, совершающие возвратно-поступательное движение:

m_j=m_п+m_ш.п= 0,54 + 0,223 = 0,763 кг.

-массы, совершающие вращательное движение:

m_R=m_к+m_ш.к= 0,756 + 0,587 = 1,343 кг

4.3 Удельные и полные силы инерции

Удельные силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс:

p_j=-j*m_j/F_п=-j*0,763*10^-6/54*10^-4=-j*0,000141 МПа.

Центробежная сила инерции вращающихся масс шатуна

K_Rш=-m_ш.к*R*ω²=- 0,587*0,035*565²*10^-3=- 6,558 кН.

Центробежная сила инерции вращающихся масс кривошипа

K_Rк=-m_к*R*ω²=- 0,756*0,035*565²*10^-3= - 8,45 кН.

Центробежная сила инерции вращающихся масс

К_R=K_Rш+K_Rк= -6,558 – 8,45 = - 15,008 кН

4.4 Удельные суммарные силы

Удельная сила, сосредоточенная на оси поршневого пальца:

р = Δр_г + р_j, МПа

Удельная нормальная сила р_N = р*tgβ, МПа

Значения tgβ определяют для λ=0,25 по табл.8.2. [1].

Удельная сила, действующая вдоль шатуна: p_s=p*(1/cosβ), МПа

Удельная сила, действующая по радиусу кривошипа:

p_k=p*cos(φ+β)/cosβ, МПа

Удельная и полная тангенциальные силы:

p_T =p*sin(φ+β)/cosβ, МПа Т = р_Т*F_п= р_Т*54,*10^-1, кН

Результаты расчетов заносим в таблицу 8. По результатам расчета строим диаграммы (Рис.46 )

Таблица 8

, град	0	30	60	90	120	150	180	210	240	270	300	330	360	380	390	420	450	480	510	540	570	600	630	660	690	720
рг, МПа	0,086	0,086	0,086	0,086	0,086	0,086	0,086	0,1	0,12	0,19	0,36	0,95	6	6,88	4,18	1,7	0,92	0,64	0,53	0,5	0,22	0,104	0,104	0,104	0,104	0,104
рг, МПа	-0,014	-0,014	-0,014	-0,014	-0,014	-0,014	-0,014	0	0,02	0,09	0,26	0,85	5,9	6,78	4,08	1,6	0,82	0,54	0,43	0,4	0,12	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004
jп , м/с2	13966	11072	4190	-2793	-6983	-8279	-8380	-8279	-6983	-2793	4190	11072	13966	12639	11072	4190	-2793	-6983	-8279	-8380	-8279	-6983	-2793	4190	11072	13966
рj, МПа	-1,97	-1,6	-0,59	0,39	0,98	1,17	1,18	1,17	0,98	0,39	-0,59	-1,6	-1,79	-1,78	-1,6	-0,59	0,39	0,98	1,17	1,18	1,17	0,98	0,39	-0,59	-1,6	-1,79
р, МПа	-1,98	-1,61	-0,6	0,38	0,97	1,16	1,17	1,17	1	0,48	-0,33	-0,75	4,11	45	2,52	1,01	1,21	1,52	1,6	1,58	1,29	0,98	0,39	-0,59	-1,6	-1,8
tg 	0	0,13	0,22	0,26	0,22	0,13	0	-0,13	-0,22	-0,26	-0,22	-0,13	0	0,09	0,13	0,22	0,26	0,22	0,13	0	-0,13	-0,22	-0,26	-0,22	-0,13	0
 (рад)	0	0,125	0,217	0,251	0,217	0,125	0	-0,125	-0,217	-0,251	-0,217	-0,125	0	0,086	0,125	0,217	0,251	0,217	0,125	0	-0,125	-0,217	-0,251	-0,217	-0,125	0
рN, МПа	0	-0,21	-0,13	0,1	0,21	0,15	0	-0,15	-0,22	-0,12	0,07	0,1	0	0,4	0,33	0,22	0,31	0,33	0,2	0	-0,17	-0,22	-0,1	0,13	0,2	0
рS, МПа	-1,98	-1,62	-0,61	0,39	1,99	1,17	1,17	1,18	1,02	0,50	-0,34	-0,76	4,11	5,02	2,54	1,03	1,25	1,56	1,6	1,58	1,3	1,00	0,40	-0,60	-1,61	-1.8
рк, МПа	-1,98	-1.29	-0,19	-0,1	-0,67	-1.08	-1,17	-1,09	-0,7	-0,12	-0,10	-0,60	4,11	4,55	2,02	0,31	-0,31	-1,05	-1,49	-1,58	-1,20	-0,68	-0,10	-0,18	-1,28	-1,8
рт, МПа	0	-0,98	-0,59	0,38	0,73	0,45	0	-0,46	-0,76	-0,48	0,32	0,46	0	2,12	1,53	0,99	1,21	1,15	0,6	0	-0,51	-0,74	-0,39	0,58	0,97	0
Т, Кн	0	-5,3	-3,2	2,1	3,9	2,4	0	-2,5	-4,1	-2,6	1,7	2,5	0	11,4	8,3	5,3	6,5	6,2	3,2	0	-3	-4	-2,1	3,1	5,2	0
Мкр.ц., Н*м	0	-186	-112	74	137	84	0	-88	-144	-91	60	888	0	399	291	186	228	217	112	0	-105	-140	-74	109	282	0

Динамический расчет сил