Динамика ДВС

Содержание


Введение 3
1 Расчёт рабочего цикла двигателя 4
2 Построение индикаторной диаграммы 9
3 Построение диаграмм сил давления газов, сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс двигателя и суммарной силы 14
4 Диаграмма сил N, Z, T 18
5 Выбор схемы расположения кривошипов коленчатого вала и порядка вспышек в цилиндрах двигателя 21
6 Силы и моменты, действующие на коренные и шатунне шейки коленчатого вала 22
7 Полярная и развернутая диаграмма сил, действующих на шатунную шейку 25
8 Анализ уравновешенности двигателя 28
Список литературы 30

Введение


В современном мире двигатель внутреннего сгорания занимает одно из основных мест по энергопроизводству. По сравнению с любыми другими тепловыми двигателями он является наиболее экономичным. Высокая экономичность, малая металлоёмкость, надёжность и относительная долговечность делает этот тип тепловых двигателей универсальным в различных областях промышленности.
Динамический расчет выполняется после расчета рабочего процесса и является следующим этапом курсового проектирования. Расчет выполняется для определения величин и закономерностей изменения механических нагрузок, действующих на детали поршневого двигателя.
Курсовой проект предназначен для систематизации и закрепления знаний по курсам «Конструирование ДВС» и «Динамика ДВС», применительно к их практическому использованию в проектировании. Основное внимание уделено методике определения инерционных и газовых сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме, с использованием различных номограмм и графиков, упрощающих громоздкие расчеты.

9 Анализ уравновешенности двигателя

Определим величины и направления действующих в двигателе неуравновешенных сил инерции и продольных моментов от этих сил исходя из определённой компоновки двигателя. Для анализа уравновешенности применим векторный метод, основанный на понятии динамически эквивалентной модели (ДЭМ), которая строится из продольных и поперечных модулей, составляющих двигатель.
Проектируемый двигатель рассмотрим как композицию одноцилиндровых плоских отсеков. Динамически эквивалентная модель плоского отсека состоит из приведённых сосредоточенных масс mS и mR, деталей КШМ и системы векторов сил инерции, возникающих при движении этих масс.
При вращении массы mR, с угловой скоростью ω возникает центробежная сила:

. (9.1)

Силу инерции, которую развивает поступательно-движущаяся масса mS, представим в виде двух составляющих сил инерции первого и второго порядка.

где и - фиктивные силы первого и второго порядка. Вектор - постоянен по величине, направлен по кривошипу и вращается с угловой скоростью ω, его проекция на ось цилиндра определяет величину и направление вектора реально действующих сил инерции ПДМ первого порядка; - вращается с угловой скоростью 2ω, а его проекция на ось цилиндра определяет величину и направление вектора реально действующих сил инерции ПДМ второго порядка.
Сумма радиус векторов центробежных сил инерции НВМ .
Результирующий продольный момент центробежных сил инерции НВМ , так как симметричные пары векторов развивают взаимно уравновешивающие друг друга продольные моменты.
Сумма фиктивных радиус векторов первого порядка , откуда .
Результирующий продольный момент первого порядка, развиваемый фиктивными радиус-векторами первого порядка . Продольный момент первого порядка .
Так как схема фиктивных радиус-векторов второго порядка является продольно-симметричной равномерной подобно схеме фиктивных радиус-векторов первого порядка, результаты по силам и продольным моментам второго порядка аналогичны результатам для сил и моментов первого порядка – .
На основании изложенного делаем вывод, что двигатель, проектируемый по выбранной компоновке – четырёхтактный четырёхцилиндровый одноблочный (однорядный) одновальный двигатель с равномерной схемой расположения кривошипов коленчатого вала – динамически самоуравновешен по всем шести признакам, что запишется в следующем виде: