· В двигателях внутреннего сгорания возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала посредством кривошипно-шатунного механизма
· Кривошипно-шатунный механизм может быть центральным, когда оси коленчатого вала и цилиндров лежат в одной плоскости
· Кривошипно-шатунный механизм может быть смещенным (дезаксиальным), когда оси коленчатого вала и цилиндров лежат в разных плоскостях
· Дезаксиальный кривошипно-шатунный механизм может быть получен за счет смещения оси поршневого пальца
· В настоящее время в автомобильных и тракторных двигателях наибольшее распространение получил центральный кривошипношатунный механизм
· Величины инерционных усилий, действующих в двигателе, зависят от размеров деталей КШМ и их соотношений
· При уменьшении отношения радиуса кривошипа к длине шатуна происходит снижение инерционных сил
· При уменьшении отношения радиуса кривошипа к длине шатуна происходит снижение нормальных сил
· При уменьшении отношения радиуса кривошипа к длине шатуна увеличивается высота двигателя и его масса
· В дезаксиальном КШМ величина относительного смещения составляет 0,05 – 0,15
· В дезаксиальном КШМ величина смещения оси цилиндра относительно оси коленчатого вала составляет 0,05 – 0,15
· В автомобильных и тракторных двигателях принимают отношение радиуса кривошипа к длине шатуна равным 0,23 – 0,30
· Для двигателей с малым диаметром отношение радиуса кривошипа к длине шатуна выбирают с таким расчетом, чтобы избежать задевания шатуна за нижнюю кромку цилиндра
· Если шатун при движении задевает за нижнюю кромку цилиндра, то длину шатуна увеличивают
|
|
· Если шатун при движении задевает за нижнюю кромку цилиндра, то делают прорези в стенках цилиндра для прохода шатуна
· Расчет кинематики кривошипно-шатунного механизма сводится к определению пути, скорости и ускорения поршня
· При расчете кинематики кривошипно-шатунного механизма принимается, что коленчатый вал вращается с постоянной угловой скоростью
· За счет постоянно изменяющихся газовых нагрузок на поршень угловая скорость вращения коленчатого вала не остается постоянной
· Вследствие деформации коленчатого вала угловая скорость вращения коленчатого вала не остается постоянной
· Все кинематические величины можно рассматривать в виде функциональной зависимости от угла поворота коленчатого вала
· Угол поворота коленчатого вала при постоянной угловой скорости прямо пропорционален времени
· Для расчетов удобнее пользоваться выражением, в котором перемещение поршня является функцией только одного угла поворота коленчатого вала
· При повороте кривошипа от ВМТ до НМТ движение поршня происходит под влиянием перемещения шатуна вдоль оси цилиндра
· При повороте кривошипа от ВМТ до НМТ движение поршня происходит под влиянием его отклонения от оси цилиндра
· Вследствие совпадения направлений перемещений шатуна при движении кривошипа по первой четверти окружности (0 — 90°) поршень проходит больше половины своего пути
· При движении кривошипа по второй четверти окружности (90 — 180°) направления перемещений шатуна не совпадают и поршень проходит меньший путь, чем за первую четверть
· При движении кривошипа по первой четверти окружности (0 — 90°) поршень проходит больше половины своего пути, что учитывают введением поправки Брикса
|
|
· При перемещении поршня скорость его движения является величиной переменной
· При перемещении поршня скорость его движения при постоянной частоте вращения коленчатого вала зависит от изменения угла поворота кривошипа
· При перемещении поршня скорость его движения при постоянной частоте вращения коленчатого вала зависит от отношения радиуса кривошипа к длине шатуна
· Скорость поршня в мертвых точках (0 и 180 град) равна нулю
· При угле поворота коленчатого вала равном 90 и 270 град абсолютные значения скорости поршня равны окружной скорости оси шатунной шейки коленчатого вала
· Максимальная скорость поршня зависит (при прочих равных условиях) от отношения радиуса кривошипа к длине шатуна
· Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна учитывает конечную длину шатуна
· С увеличением отношения радиуса кривошипа к длине шатуна максимальные значения скорости поршня растут
· С увеличением отношения радиуса кривошипа к длине шатуна максимальные значения скорости поршня растут и сдвигаются в стороны мертвых точек
· Кривая скорости поршня строится сложением гармоник скорости первого и второго порядков
· Для сравнения быстроходности двигателей в расчетах часто используют среднюю скорость (м/с) поршня
· Максимальное значение ускорения поршня достигается при угле поворота коленчатого вала равном нулю градусов
· Графически кривую ускорения можно построить методом касательных или методом сложения гармоник первого и второго порядков