2.1 Построение индикаторной диаграммы рабочего процесса двигателя.

Индикаторную диаграмму зависимости давления газов на поршень от

перемещения    поршня строим по диаграмме, приведенной в задание.

В задании наибольший ход поршня 80мм, а наибольшее давление

газов . Длину диаграммы выбираем равной ходу поршня – 80мм,

максимальную ординату давлении чертеже принимаем равной 60мм.

Тогда:

                                                            ,                                                                      (14)

                                                                                                                                       (15)

Округляем

Отрезок, выражающий на диаграмме давление в любом положении кривошипа, мм, вычисляется:

                                                       ,                                                                            (16)

где P_i – абсолютное давление в цилиндре в _i положении кривошипа.

Для четырехкратного двигателя полный цикл соответствует двум оборотам кривошипного вала, т.е 24 положениям кривошипа, отстающим друг от друга на угол 30^˚ . Точки от 0 до 6 соответствуют в левом цилиндре такту всасывания основания, точки 6-12 – такту сжатия, точки 12-18 – такту рабочего хода, точки 18-24 – такту выхлопа. Индикаторная диаграмма приведена на рис. 2.

Построение диаграммы сил, действующих на поршень.

Для построения диаграмм составим таблицу 3.

Строка 1 – обозначает углы поворота φ кривошипа, соответствующие каждому из 24 положений.

В строке 2 указываем индикаторное давление P_и ,МПа

В строке 3 указываем величины абсолютных давлений Р_а газов на поршень, МПа

                                               Р_а=Р_и+0,1                                           (17)          

В строке 4 указываем силы давления газов на поршень F_в , H

                                                                 F_в = Р_и∙А_n ,                                           (18)

где  - площадь поршня, мм²

А_n = 0.785∙0.06∙10^-6=0.0471 мм²

В строку 5 заносим силу инерции поршня

                                                     ,                                                (19)

где m_n – масса поршня, кг;

  a_s – ускорение поршня, м/с². Берем из таблицы 2.

, H

Строка 6 – результирующая сила, действующая на поршень, H

                                                                                                 (21)

По полученным данным строим диаграммы. По оси абсцисс в масштабе  откладываем углы поворота кривошипа для всех 24-х положений полного цикла. На ординатах в масштабе  откладываем значения сил F_B, F_ип и F. Соединив точки одноименных значений получим диаграммы: F_B=f₄(φ) – сплошная тонкая линия и F=f₆(φ) – штриховая линия. Диаграмма сил, действующих на поршень второго цилиндра сдвинута относительно первого на 360˚.

Силы инерции шатунов.

2.3.1 При силовом исследование механизма двигателя необходимо учитывать

 что двигатель состоит из двух кривошипно – ползунныхмеханизмов, кривошипы которых повернуты относительно друг друга на угол 180˚. При динамическом исследовании механизм также рассматривается в положениях, повернутых друг на равные углы Δφ=30˚. Номер i_I положения первого механизма всегда будет соответствовать номеру i положения коленчатого вала, а второй механизм будет сдвинут на 12 положений вперед относительно положения первого механизма, т.е.

2.3.2 Определим результирующие силы инерции шатунов для положении холостого хода 1-го механизма (2-е положение коленчатого вала). Шатун совершит плоскопараллельное движение и нагрузки сведутся к силе инерций F_ин2, Н и моменту сил инерций М_ин2, Н∙м (рисунок 10)

                                            F_ин2= -m_ш∙a_S2 ,                                          (22)

                                М_ин2= -J_S2∙ξ_S2 ,                                              (23)

где m_ш – масса шатуна, кг

m_ш =0,32кг;

J_S2 – момент инерций шатуна, кг∙м²

Сила F_ин2 приложена в центре масс шатуна и направлена против ускорения a_S2.

Момент направлен против углового ускорения.

Во втором положении

F_ин2= -0,32∙8664=2772,5Н

Угловое ускорение

ξ_S2 =

в данном положения направлено по часовой стрелке, а момент М_ин2=0,001∙61275=61,275 Н∙м

направлен против часовой стрелки. Силу и момент заменяем одной силой

F_ин2, плечо которого h,m определяется выражения

                                                                    (24)

На чертеже

Суммарную силу смешаем параллельно сил F_ин2 на плечо h в таком направлении, чтобы она создавала относительно центра масс шатуна момент такого же знака, как и знак момента М_ин2.

2.3.3 Определим результирующую силу инерций шатунов для положения рабочего хода( 14-ое положения кривошипа). В этом положении первый механизм занимает 14-ое положение (рабочий ход), которые идентично второму положению, а второй механизм занимает 20-ое положение (выхлоп), которое идентично восьмому положению.

  То есть силы инерций шатунов для обоих механизмом в рассматриваемом положении рабочего хода будут по величине, направлению и точке приложения совпадать с силами инерций соответствующих механизмов в рассматриваемом

положении холостого хода для 1-го механизма.