Перемещение, скорость и ускорение поршня центрального кривошипно-шатунного механизма.

Кинематика кривошипно-шатунного механизма

Условия работы деталей кривошишю-шатунного механизма характеризуются значительными и быстропеременными усилиями, возникающими в них при различных режимах работы двигателя. Величина и характер изменения механических нагрузок, приходящихся на эти детали, определяются на основе кинематического и динамического исследования кривошипно-шатунного механизма. Динамическому расчету предшествует тепловой расчет, обеспечивающий возможность выбора основных размеров двигателя и нахождения величины и характера изменения сил от давления газов.

На рис. 216 изображены схемы нормального а и смещенного б (или дезаксиального) кривошшшо-шатунного механизмов двигателя. В последнем ось цилиндра не пересекает ось коленчатого вала, а смещена на небольшое расстояние, обычно в сторону движения кривошипа вблизи в. м. т. Это делается для улучшения условии работы поршня в цилиндре или же по конструктивным соображениям. Кроме того, во многих современных двигателях с целью постоянного устранения зазора между поршнем и стенкой цилиндра, а также для получения более благоприятного распределения нагрузки на стенки поршня ось поршневого пальца смещена от оси цилиндра на 0,010,03 его диаметра.

безразмерный параметр); а смещение пло

и относительным смещением

Основной задачей кинематического расчета кривошипно-шатун-ного механизма является определение перемещения, скорости и ускорения поршня.

В общем случае смещенного механизма перемещение поршня s вниз от его начального положения А в в. м. т. (рис. 216, б)

(258)

Угол В отклонения шатуна находится из уравнения

или

, (259)

и

:

(260)

Подставляя полученное приближенное выражение (260) в формулу (258), находим

:

включительно

Ход поршня

С указанной выше точностью первая гармоника

Вторая гармоника

мала, и практически, ею можно пренебрегать.

Скорость поршня равна производной по времени от выражений его перемещения (258) и (261):

При ф, равном 90 и 270°, шатун движется

учитывающая конечную длину шатуна, сдвигает максимальную скорость Сщах в сторону в. м. т. С принятой точностью скорость

Взяв производную по времени от выражений (262) скорости поршня, получим его ускорение:

Ускорение обращается в нуль

> 0,25 вблизи н. м. т. появляются еще два экстремума ускорения при

и с большой для наглядности величиной

на малый угол

, входящим в выражение (259). Дифференцируя это выражение по времени, получаем соотношение

из которого находится угловая скорость шатуна

Угловое ускорение шатуна