7 Исследование кпм

7,1 1.Назначение и уст-во кпм.

КПМ относят к II классу шарнирно-рычажн. мез-в. В двиг. внутр. сгорай. их применяют для преобразов. возвратно-поступат. движ. ведущ. ползуна(поршня) во вращ. движ. ведомого кривошипа(коленч. вала); в компрессорах для преобраз.вращ. движ.ведущ. звена крнвошнпа в возвратно-поступат. движ. ведомого звена - ползуна.

КПМ состоит из ползуна 1, совершакмц возвратно-поступат. движ., шатуна 2, выполняют плоско-паралл. движ., кривошипа 3, совершают, вращ. движ., стойки О. На валу кривошипа жестко закрепл. маховик, чтобы вращ. звено 3 имело опред мом-т инерции относит, оси вращ.

7.2. Аналитический способ определения положения, скорости и ускорения ползуна

Исследование машинного агрегата начинают с определения положения, скорости и ускорения ползуна в кривошипно-ползунном механизме, кинематическая схема которого показана на рис. 7.2а.

При этом должны быть известны геометрические параметры: длина кривошипа OA = г (м), длина шатуна АВ = i (м) и положение кривошипа, задаваемое углом (р. За начальное положение ползуна при­нимается точка В₀ - крайнее его положение, когда кривошип и шатун находятся на одной прямой ОВ₀ (<р = 0). Данная точка будет началом отсчета. Тогда отрезок

S в = r+l -ОВ (7.1)

представляет собой путь, пройденный ползуном из крайнего левого положения до точки В.

В соотношении (7.1) неизвестным является отрезок ОБ, для нахождения которого используется теорема синусов:

Для определения угла фи можно пользоваться разложением в ряд Тейлора, то есть

На практике длина шатуна 1 превышает длину кривошипа более чем в 3,5 раза r/l<=1/3.5, поэтом величина лямда^4/8*sin фи и последующие члены ряда малы, что позволяет с достаточной точностью для практических расчетов ограничиваться лишь первыми двумя членами

разложения, то есть

7,3 3.Индикаторная диаграмма и силы прилож. К ползуну

Индикаторы, диаграмма Pj — Pi (S_B) - это граф. давл. внутри цил. в зав-и от полож. ползуна.

На участ. 1 -2 присх. сжатие горюч, смеси, 2-3 - горение смеси, 3-4 - расширен, газов, 4-3 выпуск, отработанных газов, S-1 - продувка цил-а, где давл. падает до атмосферы, давл. Ратм. Сила горюч, смеси, действ, на поршень: Р = Р_л — Р_п

Р _л = Р(5 Р„ = P^njS

Для построен P=P(Sb) необх. знать Р:

Zp = Р/к?

P=R+Q, где R сообщ. ускор. потупят.- движ. массами R = та_в Q=P-R

Если выразить все сиял а одном масш. Кр, то

ZQ = Z_P — Z_R а_в = К_ау'_в R = K_pZ_R Z„ = (тКа)/К_р у'_в = tgil>y"_B

7,4. Момент инерции вращающегося звена и маховика

Для определения момента инерции J вращающегося звена рас­сматривается движение кривошипа между двумя соседними экстре­мальными значениями его угловой скорости, например, в пределах фи1<=фи<=фи2 На основании уравнения вращательного движе­ния записывается

Здесь при определении момента инерции взята избыточная ра­бота в пределах угла фи1<=фи<=фи2, что соответствует определенному значению коэффициента неравномерности. Для практических целей в формулу (7.23) следует подставить наибольшее значение избыточной площади fизг из графика M_R - MR(фи) в системе координат О'Х'У (рис. 7.7а).

Все звенья механизма обладают инертностью. Как известно из физики, чем инертнее материальное тело, тем медленнее происходит изменение его скорости, вызываемое действием приложенных сил, поэтому, чтобы получить вращение звена (вала) машины с неравно­мерностью, не превышающей требуемой величины, инертность этого звена со всеми жестко связанными с ним деталями надо сделать доста­точно большой. Для этого на валу машины необходимо закрепить до­бавочную массу, выполненную в виде махового колеса й называемую маховиком.

Итак, основное назначение маховика состоит в выравнивании колебании угловой скорости и удержании их в пределах, устанавли­ваемых величиной коэффициента неравномерности б. Регулирующее действие маховика, если увязать с графиком результирующего момен­та Mr = Mr (ф) заключается в следующем: в пределах углов фи1<=фи<=фи2 и фи3<=фи<=фи4 где момент Mr > 0 и кривошип вращается ускоренно, происходит аккумулирование кинетической энергии, а в пределах 0 < ф < ф1 и ф2 < ф < фз, где M_R < 0 и кривошип вращается замедленно, идет ее передача вращающемуся звену.

Определение момента инерции маховика Jм производится по заданным условиям движения (то есть по заданной величине б), в процессе проектирования машины и для практических расчетов принимается Jm=0.9J