กลไกข้อเหวี่ยง (KShM) เป็นกลไกหลักของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบ ซึ่งรับรู้และส่งผ่านโหลดจำนวนมาก ดังนั้นการคำนวณความแข็งแรงของ KShM จึงมีความสำคัญ ถึงคราวของมัน การคำนวณชิ้นส่วนเครื่องยนต์หลายๆ ชิ้นขึ้นอยู่กับจลนศาสตร์และไดนามิกของเพลาข้อเหวี่ยง การวิเคราะห์จลนศาสตร์ของเพลาข้อเหวี่ยงกำหนดกฎการเคลื่อนที่ของข้อต่อ โดยหลักคือลูกสูบและก้านสูบ

11.1. ประเภทของ KShM

ในเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบ ใช้เพลาข้อเหวี่ยงสามประเภท:

ส่วนกลาง (แกน);

ผสม (deaxial);

พร้อมหางพ่วง.

ที่ เซ็นทรัล KShMแกนของกระบอกสูบตัดกับแกนของเพลาข้อเหวี่ยง (รูปที่ 11.1)

ข้าว. 11.1. แบบแผนของเพลาข้อเหวี่ยงกลาง: φ - มุมปัจจุบันของการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง; β - มุมเบี่ยงเบนของแกนก้านสูบจากแกนของกระบอกสูบ (เมื่อก้านสูบเบี่ยงเบนไปในทิศทางของการหมุนของข้อเหวี่ยงมุม β ถือเป็นค่าบวกในทิศทางตรงกันข้าม - ลบ) S - จังหวะลูกสูบ;
R- รัศมีข้อเหวี่ยง; L คือความยาวของก้านสูบ x - การกำจัดลูกสูบ;

ω - ความเร็วเชิงมุมของเพลาข้อเหวี่ยง

ความเร็วเชิงมุมคำนวณโดยสูตร

พารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญของเพลาข้อเหวี่ยงคืออัตราส่วนของรัศมีข้อเหวี่ยงต่อความยาวของก้านสูบ:

มีการพิสูจน์แล้วว่าด้วยการลดลงใน λ (เนื่องจากการเพิ่มขึ้นในล) มีแรงเฉื่อยและแรงตั้งฉากลดลง ในเวลาเดียวกันความสูงของเครื่องยนต์และมวลเพิ่มขึ้นดังนั้นในเครื่องยนต์รถยนต์ λ จึงถูกนำมาจาก 0.23 เป็น 0.3

ค่าของ λ สำหรับเครื่องยนต์รถยนต์และรถแทรกเตอร์บางรุ่นแสดงไว้ในตาราง 11.1.

ตารางที่ 11 1. ค่าของพารามิเตอร์ λ สำหรับเครื่องยนต์ต่างๆ

ที่ ดีแอกเชียล KShM(รูปที่ 11.2) แกนของกระบอกสูบไม่ตัดกับแกนของเพลาข้อเหวี่ยงและถูกชดเชยโดยสัมพันธ์กับระยะทาง เอ.

ข้าว. 11.2. แบบแผนของเดแอกเชียล KShM

เพลาข้อเหวี่ยง Deaxial มีข้อดีบางประการเมื่อเทียบกับเพลาข้อเหวี่ยงส่วนกลาง:

เพิ่มระยะห่างระหว่างเพลาข้อเหวี่ยงและเพลาลูกเบี้ยว ส่งผลให้มีพื้นที่มากขึ้นในการเคลื่อนหัวส่วนล่างของก้านสูบ

การสึกหรอที่สม่ำเสมอมากขึ้นของกระบอกสูบเครื่องยนต์

ที่มีค่าเท่ากัน R และ λ จังหวะมากขึ้น ซึ่งช่วยลดปริมาณสารพิษในไอเสียของเครื่องยนต์

ความจุของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้น

ในรูป 11.3 แสดงแล้ว KShM พร้อมก้านต่อพ่วงก้านสูบซึ่งเชื่อมต่อโดยตรงกับวารสารเพลาข้อเหวี่ยงเรียกว่าแกนหลักและก้านสูบซึ่งเชื่อมต่อกับแกนหลักโดยใช้หมุดที่อยู่บนหัวเรียกว่ารถพ่วง แบบแผน KShM ดังกล่าวใช้กับเครื่องยนต์ที่มีกระบอกสูบจำนวนมากเมื่อต้องการลดความยาวของเครื่องยนต์ลูกสูบที่เชื่อมต่อกับก้านสูบหลักและก้านสูบของรถพ่วงไม่มีจังหวะเดียวกัน เนื่องจากแกนของหัวข้อเหวี่ยงของก้านสูบของรถพ่วงระหว่างการทำงานจะอธิบายวงรี ซึ่งครึ่งแกนหลักจะมีค่ามากกว่ารัศมีของข้อเหวี่ยง . ในเครื่องยนต์ D-12 สิบสองสูบรูปตัววี ความแตกต่างของจังหวะลูกสูบคือ 6.7 มม.

ข้าว. 11.3. KShM พร้อมก้านสูบแบบต่อท้าย: 1 - ลูกสูบ; 2 - แหวนอัด; 3 - พินลูกสูบ; 4 - ปลั๊กของขาลูกสูบ; 5 - บูชหัวส่วนบนของก้านสูบ 6 - ก้านสูบหลัก 7 - ก้านต่อพ่วง; 8 - บูชหัวล่างของก้านสูบรถพ่วง 9 - หมุดยึดของคันเบ็ด 10 - ค้นหาพิน; 11 - ซับ; 12- พินรูปกรวย

11.2. จลนศาสตร์ของเพลาข้อเหวี่ยงกลาง

ในการวิเคราะห์จลนศาสตร์ของเพลาข้อเหวี่ยง จะถือว่าความเร็วเชิงมุมของเพลาข้อเหวี่ยงนั้นคงที่ หน้าที่ของการคำนวณจลนศาสตร์คือการกำหนดการเคลื่อนที่ของลูกสูบ ความเร็วของการเคลื่อนที่และความเร่ง

11.2.1. การเคลื่อนไหวของลูกสูบ

การกระจัดของลูกสูบขึ้นอยู่กับมุมการหมุนของข้อเหวี่ยงสำหรับเครื่องยนต์ที่มีเพลาข้อเหวี่ยงตรงกลางคำนวณโดยสูตร

การวิเคราะห์สมการ (11.1) แสดงให้เห็นว่าการกระจัดของลูกสูบสามารถแสดงเป็นผลรวมของการกระจัดสองแบบ:

x 1 - การกระจัดของลำดับแรกสอดคล้องกับการกระจัดของลูกสูบด้วยก้านสูบที่ยาวไม่สิ้นสุด (L = ∞ ที่ λ = 0):

x 2 - การกระจัดของลำดับที่สองคือการแก้ไขความยาวสุดท้ายของก้านสูบ:

ค่าของ x 2 ขึ้นอยู่กับ λ สำหรับ λ ที่กำหนด ค่าสูงสุด x 2 จะเกิดขึ้นถ้า

นั่นคือภายในหนึ่งรอบ ค่าสุดขั้ว x 2 จะสอดคล้องกับมุมการหมุน (φ) 0; 90; 180 และ 270 °

การกระจัดจะถึงค่าสูงสุดที่ φ = 90° และ φ = 270 ° เช่น เมื่อ сos φ = -1 ในกรณีเหล่านี้ การกระจัดที่แท้จริงของลูกสูบจะเป็น

ค่าลอาร์/2, เรียกว่าการแก้ไข Brix และเป็นการแก้ไขความยาวปลายของก้านสูบ

ในรูป 11.4 แสดงการพึ่งพาการเคลื่อนที่ของลูกสูบกับมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง เมื่อข้อเหวี่ยงหมุน 90° ลูกสูบจะเคลื่อนที่มากกว่าครึ่งหนึ่งของระยะชัก นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเมื่อหมุนข้อเหวี่ยงจาก TDC เป็น BDC ลูกสูบจะเคลื่อนที่ภายใต้การกระทำของการเคลื่อนที่ของก้านสูบตามแกนของกระบอกสูบและการเบี่ยงเบนจากแกนนี้ ในช่วงไตรมาสแรกของวงกลม (จาก 0 ถึง 90°) ก้านสูบจะเบี่ยงเบนจากแกนของกระบอกสูบพร้อมๆ กันกับการเคลื่อนที่ไปทางเพลาข้อเหวี่ยง และการเคลื่อนไหวของก้านสูบทั้งสองจะสอดคล้องกับการเคลื่อนที่ของลูกสูบในลักษณะเดียวกัน ทิศทางและลูกสูบเดินทางมากกว่าครึ่งหนึ่งของเส้นทางของมัน เมื่อข้อเหวี่ยงเคลื่อนที่ในไตรมาสที่สองของวงกลม (จาก 90 ถึง 180 °) ทิศทางการเคลื่อนที่ของก้านสูบและลูกสูบจะไม่ตรงกัน ลูกสูบจะเคลื่อนที่ในเส้นทางที่สั้นที่สุด

ข้าว. 11.4. การพึ่งพาการเคลื่อนที่ของลูกสูบและส่วนประกอบในมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง

การกระจัดของลูกสูบสำหรับมุมการหมุนแต่ละมุมสามารถกำหนดได้แบบกราฟิก ซึ่งเรียกว่าวิธีบริกซ์เมื่อต้องการทำเช่นนี้ จากจุดศูนย์กลางของวงกลมที่มีรัศมี R=S/2 การแก้ไข Brix จะถูกฝากไปที่ BDC จะพบจุดศูนย์กลางใหม่ อู๋หนึ่ง . จากศูนย์กลาง อู๋ 1 ถึงค่าบางอย่างของ φ (เช่น ทุกๆ 30 °) เวกเตอร์รัศมีจะถูกวาดจนกระทั่งตัดกับวงกลม การคาดการณ์ของจุดตัดบนแกนของกระบอกสูบ (เส้น TDC-BDC) ให้ตำแหน่งที่ต้องการของลูกสูบสำหรับค่าที่กำหนดของมุม φ การใช้เครื่องมือคำนวณอัตโนมัติที่ทันสมัยช่วยให้คุณได้รับการพึ่งพาอย่างรวดเร็ว x=ฉ(φ).

11.2.2. ความเร็วลูกสูบ

อนุพันธ์ของการกระจัดลูกสูบ - สมการ (11.1) เกี่ยวกับเวลาการหมุนให้ความเร็วการกระจัดของลูกสูบ:

เช่นเดียวกับการเคลื่อนที่ของลูกสูบ ความเร็วของลูกสูบสามารถแสดงได้ในรูปแบบของสององค์ประกอบ:

ที่ไหน วี 1 เป็นส่วนประกอบของความเร็วลูกสูบของลำดับแรก:

วี 2 - ส่วนประกอบความเร็วลูกสูบของลำดับที่สอง:

ส่วนประกอบ วี 2 แทนความเร็วของลูกสูบที่ก้านสูบที่ยาวเป็นอนันต์ ส่วนประกอบ วี 2 คือการแก้ไขความเร็วลูกสูบสำหรับความยาวสุดท้ายของก้านสูบ การพึ่งพาการเปลี่ยนแปลงความเร็วของลูกสูบในมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงจะแสดงในรูปที่ 11.5.

ข้าว. 11.5. การพึ่งพาความเร็วของลูกสูบกับมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง

ความเร็วถึงค่าสูงสุดที่มุมเพลาข้อเหวี่ยงน้อยกว่า 90 และมากกว่า 270 °ค่าที่แน่นอนของมุมเหล่านี้ขึ้นอยู่กับค่าของ λ สำหรับ λ จาก 0.2 ถึง 0.3 ความเร็วลูกสูบสูงสุดจะสอดคล้องกับมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงตั้งแต่ 70 ถึง 80° และตั้งแต่ 280 ถึง 287°

ความเร็วลูกสูบเฉลี่ยคำนวณได้ดังนี้:

ความเร็วลูกสูบเฉลี่ยในเครื่องยนต์รถยนต์มักจะอยู่ระหว่าง 8 ถึง 15 เมตร/วินาทีค่าความเร็วลูกสูบสูงสุดที่มีความแม่นยำเพียงพอสามารถกำหนดได้ดังนี้

11.2.3. การเร่งความเร็วลูกสูบ

ความเร่งของลูกสูบถูกกำหนดให้เป็นอนุพันธ์อันดับที่หนึ่งของความเร็วเทียบกับเวลา หรือเป็นอนุพันธ์อันดับสองของการกระจัดของลูกสูบเทียบกับเวลา:

ที่ไหนและ - ส่วนประกอบฮาร์มอนิกของลำดับที่หนึ่งและสองของการเร่งลูกสูบตามลำดับ เจ 1 และ j2 ในกรณีนี้ ส่วนประกอบแรกแสดงการเร่งความเร็วของลูกสูบด้วยก้านสูบที่ยาวไม่สิ้นสุด และส่วนประกอบที่สองแสดงการแก้ไขความเร่งสำหรับความยาวจำกัดของก้านสูบ

การพึ่งพาการเปลี่ยนแปลงในการเร่งความเร็วของลูกสูบและส่วนประกอบในมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงจะแสดงในรูปที่ 11.6.

ข้าว. 11.6. ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงในการเร่งความเร็วของลูกสูบและส่วนประกอบ
จากมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง

การเร่งความเร็วถึงค่าสูงสุดเมื่อลูกสูบอยู่ที่ TDC และค่าต่ำสุดอยู่ที่ BDC หรือใกล้ BDCการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในเส้นโค้ง j ในพื้นที่จาก 180 ถึง ±45° ขึ้นอยู่กับค่าของ λ ที่ λ > 0.25 เส้นโค้ง j จะมีรูปร่างเว้าไปทางแกน φ (อาน) และความเร่งจะถึงค่าต่ำสุดสองครั้ง ที่ λ = 0.25 เส้นโค้งความเร่งจะเป็นนูน และความเร่งจะถึงค่าลบสูงสุดเพียงครั้งเดียว ความเร่งสูงสุดของลูกสูบในเครื่องยนต์สันดาปภายในรถยนต์คือ 10,000 ม./วินาที 2 จลนศาสตร์ของเพลาข้อเหวี่ยงและเพลาข้อเหวี่ยงแบบเดแอกเชียลที่มีก้านต่อแบบลากจะค่อนข้างแตกต่างไปจากจลนศาสตร์ของเพลาข้อเหวี่ยงส่วนกลางและไม่นำมาพิจารณาในเอกสารนี้

11.3. อัตราส่วนจังหวะลูกสูบต่อเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบ

อัตราส่วนโรคหลอดเลือดสมองส ถึงเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบดี เป็นหนึ่งในพารามิเตอร์หลักที่กำหนดขนาดและน้ำหนักของเครื่องยนต์ ในเครื่องยนต์ยานยนต์เอส/ดี จาก 0.8 ถึง 1.2 เครื่องยนต์ที่มี S/D > 1 เรียกว่า long-stroke และเครื่องยนต์ที่มี S/D< 1 - короткоходными. อัตราส่วนนี้ส่งผลโดยตรงต่อความเร็วของลูกสูบ และด้วยเหตุนี้กำลังของเครื่องยนต์ เมื่อค่า S/D ลดลง ข้อดีดังต่อไปนี้จะเห็นได้ชัดเจน:

ความสูงของเครื่องยนต์ลดลง

โดยการลดความเร็วลูกสูบโดยเฉลี่ย การสูญเสียทางกลจะลดลงและการสึกหรอของชิ้นส่วนลดลง

เงื่อนไขสำหรับตำแหน่งของวาล์วได้รับการปรับปรุงและสร้างข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการเพิ่มขนาด

มันเป็นไปได้ที่จะเพิ่มขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของวารสารหลักและก้านสูบซึ่งจะเพิ่มความแข็งแกร่งของเพลาข้อเหวี่ยง

อย่างไรก็ตาม ยังมีจุดลบ:

เพิ่มความยาวของเครื่องยนต์และความยาวของเพลาข้อเหวี่ยง

โหลดของชิ้นส่วนจากแรงดันแก๊สและจากแรงเฉื่อยเพิ่มขึ้น

ความสูงของห้องเผาไหม้ลดลงและรูปร่างแย่ลงซึ่งในเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของแนวโน้มที่จะระเบิดและในเครื่องยนต์ดีเซลจะเสื่อมสภาพในสภาพของการก่อตัวของส่วนผสม

ถือว่าสมเหตุสมผลที่จะลดค่าลงเอส/ดี ด้วยความเร็วของเครื่องยนต์ที่เพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับเครื่องยนต์รูปตัววี ซึ่งการเพิ่มระยะชักสั้นช่วยให้คุณได้รับมวลและประสิทธิภาพโดยรวมที่เหมาะสม

ค่า S/D สำหรับเครื่องยนต์ต่างๆ:

เครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์ - 0.7-1;

เครื่องยนต์ดีเซลความเร็วปานกลาง - 1.0-1.4;

ดีเซลความเร็วสูง - 0.75-1.05

เมื่อเลือกค่า S/D ควรคำนึงว่าแรงที่กระทำต่อเพลาข้อเหวี่ยงนั้นขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของกระบอกสูบมากกว่าและในจังหวะลูกสูบน้อยกว่า

ค่าเริ่มต้นเมื่อเลือกขนาดของลิงค์ KShM คือค่าของจังหวะเต็มของตัวเลื่อนซึ่งกำหนดโดยมาตรฐานหรือด้วยเหตุผลทางเทคนิคสำหรับเครื่องจักรประเภทนั้นที่ไม่ได้ระบุจังหวะสูงสุดของตัวเลื่อน (กรรไกร ฯลฯ .)

การกำหนดต่อไปนี้ถูกนำมาใช้ในรูป: dО, dА, dВ คือเส้นผ่านศูนย์กลางของนิ้วในบานพับ e คือค่าของความเยื้องศูนย์ R คือรัศมีของข้อเหวี่ยง L คือความยาวของก้านสูบ ω คือความเร็วเชิงมุมของการหมุนของเพลาหลัก α คือมุมของข้อเหวี่ยงเข้าหา CNP β คือมุมเบี่ยงเบนของก้านสูบจากแกนตั้ง S - ค่าของจังหวะเต็มของตัวเลื่อน

ตามค่าที่กำหนดของจังหวะตัวเลื่อน S (m) รัศมีของข้อเหวี่ยงจะถูกกำหนด:

สำหรับกลไกข้อเหวี่ยงในแนวแกน หน้าที่ของการเคลื่อนที่ของตัวเลื่อน S, ความเร็ว V และความเร่ง j จากมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง α ถูกกำหนดโดยนิพจน์ต่อไปนี้:

S = R, (ม.)

วี = ω R , (m/s)

j \u003d ω 2 R, (m / s 2)

สำหรับกลไกข้อเหวี่ยง deaxial หน้าที่ของการเคลื่อนที่ของตัวเลื่อน S, ความเร็ว V และความเร่ง j จากมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง α ตามลำดับ:

S = R, (ม.)

วี = ω R , (m/s)

j \u003d ω 2 R, (m / s 2)

โดยที่ λ คือสัมประสิทธิ์ของก้านสูบซึ่งค่าของการกดสากลจะถูกกำหนดในช่วง 0.08 ... 0.014
ω คือความเร็วเชิงมุมของการหมุนของข้อเหวี่ยง ซึ่งประเมินตามจำนวนจังหวะของตัวเลื่อนต่อนาที (s -1):

ω = (πn) / 30

แรงที่ระบุไม่ได้แสดงแรงจริงที่พัฒนาโดยไดรฟ์ แต่แสดงถึงความแข็งแกร่งสูงสุดของชิ้นส่วนกดที่สามารถนำไปใช้กับตัวเลื่อนได้ แรงเล็กน้อยสอดคล้องกับมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด สำหรับข้อเหวี่ยงแบบกดครั้งเดียวที่มีการขับเคลื่อนทางเดียว แรงเล็กน้อยจะถูกนำมาเป็นแรงที่สอดคล้องกับมุมของการหมุน α = 15 ... 20 o นับจากจุดศูนย์กลางตายด้านล่าง

จลนศาสตร์และไดนามิกของกลไกข้อเหวี่ยงกลไกข้อเหวี่ยงเป็นกลไกหลักของเครื่องยนต์ลูกสูบซึ่งรับรู้และส่งน้ำหนักจำนวนมาก ดังนั้นการคำนวณความแข็งแรงของ KShM จึงมีความสำคัญ ในทางกลับกัน การคำนวณชิ้นส่วนเครื่องยนต์หลายๆ ชิ้นก็ขึ้นอยู่กับจลนศาสตร์และไดนามิกของเพลาข้อเหวี่ยง การวิเคราะห์จลนศาสตร์ของเพลาข้อเหวี่ยงกำหนดกฎการเคลื่อนที่ของข้อต่อ โดยหลักคือลูกสูบและก้านสูบ เพื่อให้การศึกษาเพลาข้อเหวี่ยงง่ายขึ้น เราพิจารณาว่าข้อเหวี่ยงของเพลาข้อเหวี่ยงหมุนอย่างสม่ำเสมอ กล่าวคือ ด้วยความเร็วเชิงมุมคงที่

กลไกข้อเหวี่ยงมีหลายประเภทและหลากหลาย (รูปที่ 2.35) สิ่งที่น่าสนใจที่สุดจากมุมมองของจลนศาสตร์คือแกนกลาง (แนวแกน) ออฟเซ็ต (ดี-แอกเชียล) และก้านต่อพ่วง

กลไกข้อเหวี่ยงกลาง (รูปที่ 2.35.a) เป็นกลไกที่แกนกระบอกสูบตัดกับแกนของเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์

มิติทางเรขาคณิตที่กำหนดของกลไกคือรัศมีของข้อเหวี่ยงและความยาวของก้านสูบ อัตราส่วนเป็นค่าคงที่สำหรับกลไกข้อเหวี่ยงส่วนกลางที่คล้ายคลึงกันทางเรขาคณิตทั้งหมดสำหรับเครื่องยนต์รถยนต์สมัยใหม่ .

ในการศึกษาจลนศาสตร์ของกลไกข้อเหวี่ยง จังหวะลูกสูบ มุมข้อเหวี่ยงของการหมุน มุมเบี่ยงเบนของแกนก้านสูบในระนาบของการแกว่งจากแกนกระบอกสูบมักจะนำมาพิจารณา (ความเบี่ยงเบนในทิศทางการหมุนของเพลา ถือว่าเป็นค่าบวกและในทางกลับกัน - ลบ) ความเร็วเชิงมุม จังหวะลูกสูบและความยาวของก้านสูบเป็นพารามิเตอร์การออกแบบหลักของกลไกข้อเหวี่ยงส่วนกลาง

จลนศาสตร์ของเพลาข้อเหวี่ยงกลางหน้าที่ของการคำนวณจลนศาสตร์คือการค้นหาการพึ่งพาเชิงวิเคราะห์ของการกระจัด ความเร็ว และความเร่งของลูกสูบในมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง ตามการคำนวณทางจลนศาสตร์ การคำนวณแบบไดนามิกจะดำเนินการ และกำหนดแรงและโมเมนต์ที่กระทำต่อชิ้นส่วนเครื่องยนต์

ในการศึกษาจลนศาสตร์ของกลไกข้อเหวี่ยง สันนิษฐานว่ามุมการหมุนของเพลานั้นแปรผันตามเวลา ดังนั้นปริมาณจลนศาสตร์ทั้งหมดจึงสามารถแสดงเป็นฟังก์ชันของมุมการหมุนของข้อเหวี่ยงได้ ตำแหน่งของลูกสูบที่ TDC ถือเป็นตำแหน่งเริ่มต้นของกลไก การกระจัดของลูกสูบขึ้นอยู่กับมุมการหมุนของข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ที่มีเพลาข้อเหวี่ยงตรงกลางคำนวณโดยสูตร (หนึ่ง)

บรรยาย 7การเคลื่อนไหวของลูกสูบสำหรับแต่ละมุมของการหมุนสามารถกำหนดได้แบบกราฟิกซึ่งเรียกว่าวิธี Brix ในการทำเช่นนี้ การแก้ไข Brix จะถูกฝากจากจุดศูนย์กลางของวงกลมโดยมีรัศมีไปทาง BDC มีศูนย์ใหม่ จากจุดศูนย์กลาง ผ่านค่าบางอย่าง (เช่น ทุกๆ 30 °) เวกเตอร์รัศมีจะถูกวาดจนกระทั่งตัดกับวงกลม การคาดการณ์ของจุดตัดบนแกนของกระบอกสูบ (เส้น TDC-BDC) ให้ตำแหน่งที่ต้องการของลูกสูบสำหรับค่ามุมที่กำหนด .

รูปที่ 2.36 แสดงการพึ่งพาการเคลื่อนที่ของลูกสูบกับมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง

ความเร็วลูกสูบอนุพันธ์ของการกระจัดลูกสูบ - สมการ (1) เทียบกับเวลา

การหมุนให้ความเร็วของลูกสูบ: (2)

เช่นเดียวกับการเคลื่อนที่ของลูกสูบ ความเร็วของลูกสูบสามารถแสดงได้ในรูปแบบของสององค์ประกอบ: โดยที่ส่วนประกอบของความเร็วลูกสูบอันดับแรก ซึ่งกำหนดโดย ; เป็นองค์ประกอบความเร็วลูกสูบอันดับสอง ซึ่งกำหนดโดย ส่วนประกอบคือความเร็วลูกสูบพร้อมก้านสูบที่ยาวไม่สิ้นสุด ส่วนประกอบ วี 2คือการแก้ไขความเร็วลูกสูบสำหรับความยาวสุดท้ายของก้านสูบ การพึ่งพาการเปลี่ยนแปลงความเร็วของลูกสูบในมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงแสดงในรูปที่ 2.37 ความเร็วถึงค่าสูงสุดที่มุมเพลาข้อเหวี่ยงน้อยกว่า 90 และมากกว่า 270 ° ค่าความเร็วลูกสูบสูงสุดที่มีความแม่นยำเพียงพอสามารถกำหนดได้ดังนี้

การเร่งความเร็วลูกสูบถูกกำหนดให้เป็นอนุพันธ์อันดับที่หนึ่งของความเร็วเทียบกับเวลาหรือเป็นอนุพันธ์อันดับสองของการกระจัดลูกสูบเทียบกับเวลา: (3)

ที่ไหนและ - ส่วนประกอบฮาร์มอนิกของลำดับที่หนึ่งและสองของการเร่งความเร็วลูกสูบตามลำดับ ในกรณีนี้ ส่วนประกอบแรกแสดงการเร่งความเร็วของลูกสูบด้วยก้านสูบที่ยาวไม่สิ้นสุด และส่วนประกอบที่สองแสดงการแก้ไขความเร่งสำหรับความยาวจำกัดของก้านสูบ การพึ่งพาการเปลี่ยนแปลงในการเร่งความเร็วของลูกสูบและส่วนประกอบในมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงจะแสดงในรูปที่ 2.38

การเร่งความเร็วถึงค่าสูงสุดเมื่อลูกสูบอยู่ที่ TDC และค่าต่ำสุดอยู่ที่ BDC หรือใกล้ BDC เส้นโค้งเหล่านี้จะเปลี่ยนในพื้นที่จาก 180 เป็น ±45° ขึ้นอยู่กับค่า .

อัตราส่วนจังหวะลูกสูบต่อเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์หลักที่กำหนดขนาดและน้ำหนักของเครื่องยนต์ ในเครื่องยนต์ยานยนต์ ค่ามีตั้งแต่ 0.8 ถึง 1.2 เครื่องยนต์ที่มี > 1 เรียกว่าการตียาวและด้วย < 1 - จังหวะสั้น อัตราส่วนนี้ส่งผลโดยตรงต่อความเร็วของลูกสูบ และด้วยเหตุนี้กำลังของเครื่องยนต์ เมื่อค่าลดลง จะเห็นข้อดีดังต่อไปนี้: ความสูงของมอเตอร์ลดลง โดยการลดความเร็วลูกสูบโดยเฉลี่ย การสูญเสียทางกลจะลดลงและการสึกหรอของชิ้นส่วนลดลง เงื่อนไขสำหรับตำแหน่งของวาล์วได้รับการปรับปรุงและสร้างข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการเพิ่มขนาด มันเป็นไปได้ที่จะเพิ่มขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของวารสารหลักและก้านสูบซึ่งจะเพิ่มความแข็งแกร่งของเพลาข้อเหวี่ยง

อย่างไรก็ตาม ยังมีจุดลบคือ ความยาวของเครื่องยนต์และความยาวของเพลาข้อเหวี่ยงเพิ่มขึ้น โหลดของชิ้นส่วนจากแรงดันแก๊สและจากแรงเฉื่อยเพิ่มขึ้น ความสูงของห้องเผาไหม้ลดลงและรูปร่างแย่ลงซึ่งในเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของแนวโน้มที่จะระเบิดและในเครื่องยนต์ดีเซลจะเสื่อมสภาพในสภาพของการก่อตัวของส่วนผสม

ขอแนะนำให้ลดค่าด้วยการเพิ่มความเร็วของเครื่องยนต์

ค่าสำหรับเครื่องยนต์ต่างๆ: เครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์ - ; เครื่องยนต์ดีเซลความเร็วปานกลาง -; ดีเซลความเร็วสูง

เมื่อเลือกค่า ควรคำนึงว่าแรงที่กระทำในเพลาข้อเหวี่ยงนั้นขึ้นอยู่กับขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของกระบอกสูบที่มากขึ้น และระดับที่น้อยกว่าในจังหวะลูกสูบ

พลวัตของกลไกข้อเหวี่ยงเมื่อเครื่องยนต์ทำงาน แรงและโมเมนต์จะกระทำในเพลาข้อเหวี่ยง ซึ่งไม่เพียงแต่ส่งผลกระทบต่อชิ้นส่วนเพลาข้อเหวี่ยงและส่วนประกอบอื่นๆ แต่ยังทำให้เครื่องยนต์ทำงานไม่สม่ำเสมออีกด้วย แรงเหล่านี้รวมถึง: แรงดันแก๊สมีความสมดุลในตัวเครื่องยนต์และไม่ถูกถ่ายโอนไปยังส่วนรองรับ แรงเฉื่อยถูกนำไปใช้กับจุดศูนย์กลางของมวลลูกสูบและชี้ไปตามแกนของกระบอกสูบผ่านแบริ่งของเพลาข้อเหวี่ยงที่พวกเขากระทำบนตัวเรือนเครื่องยนต์ทำให้สั่นสะเทือนบนฐานรองรับในทิศทางของแกนของ กระบอก; แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจากมวลที่หมุนไปจะพุ่งตรงไปตามข้อเหวี่ยงในระนาบกลาง โดยกระทำผ่านตลับลูกปืนเพลาข้อเหวี่ยงบนเรือนเครื่องยนต์ ทำให้เครื่องยนต์สั่นบนส่วนรองรับในทิศทางของข้อเหวี่ยง นอกจากนี้ยังมีแรงอย่างเช่น แรงกดบนลูกสูบจากห้องข้อเหวี่ยง และแรงโน้มถ่วงของเพลาข้อเหวี่ยง ซึ่งไม่ได้นำมาพิจารณาด้วยขนาดที่ค่อนข้างเล็ก แรงทั้งหมดที่กระทำในเครื่องยนต์มีปฏิกิริยากับความต้านทานของเพลาข้อเหวี่ยง แรงเสียดทาน และรับรู้โดยแท่นยึดเครื่องยนต์ ในแต่ละรอบการทำงาน (720 องศาสำหรับเครื่องยนต์สี่จังหวะและ 360 องศาสำหรับเครื่องยนต์สองจังหวะ) แรงที่กระทำต่อเพลาข้อเหวี่ยงจะเปลี่ยนขนาดและทิศทางอย่างต่อเนื่อง และเพื่อสร้างลักษณะของการเปลี่ยนแปลงของแรงเหล่านี้จากมุมของการหมุน ของเพลาข้อเหวี่ยงจะถูกกำหนดทุก ๆ 10 ÷ 30 0 สำหรับตำแหน่งที่แน่นอนของเพลาข้อเหวี่ยง

แรงดันแก๊สกระทำต่อลูกสูบ ผนัง และฝาสูบ เพื่อลดความซับซ้อนของการคำนวณแบบไดนามิก แรงดันแก๊สจะถูกแทนที่ด้วยแรงเดี่ยวที่พุ่งไปตามแกนของกระบอกสูบและนำไปใช้กับแกนของหมุดลูกสูบ

แรงนี้กำหนดสำหรับแต่ละช่วงเวลา (มุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง) ตามแผนภาพตัวบ่งชี้ที่ได้รับจากการคำนวณความร้อนหรือนำมาจากเครื่องยนต์โดยตรงโดยใช้การติดตั้งแบบพิเศษ รูปที่ 2.39 แสดงไดอะแกรมตัวบ่งชี้โดยละเอียดของแรงที่กระทำต่อเพลาข้อเหวี่ยง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การเปลี่ยนแปลงของแรงดันแก๊ส () ที่มุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง แรงเฉื่อย.เพื่อตรวจสอบแรงเฉื่อยที่กระทำต่อเพลาข้อเหวี่ยง จำเป็นต้องทราบมวลของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว เพื่อให้การคำนวณมวลของชิ้นส่วนเคลื่อนที่ง่ายขึ้น เราจะแทนที่ด้วยระบบมวลตามเงื่อนไขที่เทียบเท่ากับมวลในชีวิตจริง การแทนที่นี้เรียกว่าการลดมวล นำมวลของชิ้นส่วนของ KShMตามลักษณะของการเคลื่อนที่ของมวลของชิ้นส่วน เพลาข้อเหวี่ยงสามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม: ชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่แบบลูกสูบ (กลุ่มลูกสูบและส่วนบนของก้านสูบ) ชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่แบบหมุน (เพลาข้อเหวี่ยงและหัวก้านสูบล่าง) ชิ้นส่วนที่ทำให้การเคลื่อนที่ขนานกับระนาบซับซ้อน (ร็อดร็อด)

มวลของกลุ่มลูกสูบ () ถือว่ากระจุกตัวอยู่ที่แกนของหมุดลูกสูบและจุด (รูปที่ 2.40.a) ฉันแทนที่มวลของกลุ่มก้านสูบด้วยสองมวล: - เน้นที่แกนของหมุดลูกสูบที่จุด , - บนแกนของข้อเหวี่ยงที่จุด . ค่าของมวลเหล่านี้หาได้จากสูตร:

;

ความยาวของก้านสูบอยู่ที่ไหน - ระยะห่างจากจุดศูนย์กลางของข้อเหวี่ยงถึงจุดศูนย์ถ่วงของก้านสูบ สำหรับเครื่องยนต์ที่มีอยู่ส่วนใหญ่อยู่ในขีดจำกัดและ ในขีด จำกัด ค่าสามารถกำหนดได้จากมวลโครงสร้างที่ได้รับบนพื้นฐานของข้อมูลทางสถิติ มวลที่ลดลงของข้อเหวี่ยงทั้งหมดถูกกำหนดโดยผลรวมของมวลที่ลดลงของวารสารก้านสูบและแก้ม:

หลังจากนำมวลแล้ว กลไกข้อเหวี่ยงสามารถแสดงเป็นระบบที่ประกอบด้วยมวลเข้มข้นสองก้อนที่เชื่อมต่อกันด้วยการเชื่อมต่อที่ไม่มีน้ำหนักที่เข้มงวด (รูปที่ 2.41.b) มวลกระจุกตัวที่จุดและบาดแผลที่ตอบสนอง . มวลเข้มข้นที่จุดหนึ่งและหมุนบาดแผล . สำหรับการกำหนดค่าโดยประมาณ , และสามารถใช้มวลเชิงสร้างสรรค์ได้

การหาค่าแรงเฉื่อยแรงเฉื่อยที่กระทำใน KShM ตามลักษณะของการเคลื่อนที่ของมวลที่ลดลง แบ่งออกเป็นแรงเฉื่อยของมวลที่เคลื่อนที่ตามการแปลและแรงเหวี่ยงของความเฉื่อยของมวลหมุน แรงเฉื่อยจากการเคลื่อนตัวของมวลเคลื่อนที่สามารถหาได้จากสูตร (4) เครื่องหมายลบแสดงว่าแรงเฉื่อยมีทิศตรงข้ามกับความเร่ง แรงเหวี่ยงของความเฉื่อยของมวลหมุนมีค่าคงที่และพุ่งออกจากแกนของเพลาข้อเหวี่ยง ค่าของมันถูกกำหนดโดยสูตร (5) ภาพที่สมบูรณ์ของโหลดที่กระทำในส่วนของเพลาข้อเหวี่ยงสามารถรับได้เฉพาะอันเป็นผลมาจากการรวมกันของการกระทำของกองกำลังต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์

แรงทั้งหมดที่กระทำใน KShMแรงที่กระทำในเครื่องยนต์สูบเดียวดังแสดงในรูปที่ 2.41 ใน KShM แรงดันแก๊สจะทำหน้าที่ , แรงเฉื่อยของมวลลูกสูบและแรงเหวี่ยง . แรงและถูกนำไปใช้กับลูกสูบและกระทำตามแกนของมัน เมื่อบวกแรงทั้งสองนี้ เราจะได้แรงทั้งหมดที่กระทำตามแกนของทรงกระบอก: (6) แรงเคลื่อนตัวที่อยู่ตรงกลางของสลักลูกสูบแบ่งออกเป็นสองส่วน: - แรงพุ่งไปตามแกนของก้านสูบ - แรงตั้งฉากกับผนังกระบอกสูบ ความแข็งแกร่ง พี่หนุ่ยรับรู้ได้จากพื้นผิวด้านข้างของผนังกระบอกสูบ และทำให้เกิดการสึกหรอของลูกสูบและกระบอกสูบ ความแข็งแกร่ง , นำไปใช้กับวารสารก้านสูบแบ่งออกเป็นสององค์ประกอบ: (7) - แรงสัมผัสสัมผัสกับวงกลมรัศมีข้อเหวี่ยง; (8) - แรงตั้งฉาก (แนวรัศมี) กำกับตามรัศมีของข้อเหวี่ยง แรงบิดตัวบ่งชี้ของหนึ่งกระบอกถูกกำหนดโดยค่า: (9) แรงตั้งฉากและแรงสัมผัสที่ถ่ายโอนไปยังศูนย์กลางของเพลาข้อเหวี่ยงสร้างแรงผลลัพธ์ซึ่งขนานกันและมีขนาดเท่ากับแรง . แรงโหลดแบริ่งหลักของเพลาข้อเหวี่ยง ในทางกลับกัน แรงสามารถแบ่งออกเป็นสององค์ประกอบ: แรง พี"นตั้งฉากกับแกนของทรงกระบอกและแรง อาร์",ทำหน้าที่ตามแนวแกนของกระบอกสูบ กองกำลัง พี" นู๋และ พี่หนุ่ยก่อตัวเป็นคู่ของแรง ซึ่งเรียกว่าโมเมนต์พลิกกลับ ค่าของมันถูกกำหนดโดยสูตร (10) ช่วงเวลานี้เท่ากับแรงบิดของตัวบ่งชี้และชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม: . แรงบิดจะถูกส่งผ่านระบบส่งกำลังไปยังล้อขับเคลื่อน และโมเมนต์การพลิกกลับจะถูกยึดโดยแท่นเครื่องยนต์ ความแข็งแกร่ง อาร์"เท่ากับกำลัง อาร์และในทำนองเดียวกัน มันสามารถแสดงเป็น . ส่วนประกอบมีความสมดุลโดยแรงดันแก๊สที่ใช้กับฝาสูบ และเป็นแรงที่ไม่สมดุลอิสระที่ส่งไปยังแท่นยึดเครื่องยนต์

แรงเฉื่อยของแรงเหวี่ยงถูกนำไปใช้กับวารสารก้านสูบของข้อเหวี่ยงและถูกนำออกจากแกนของเพลาข้อเหวี่ยง เช่นเดียวกับแรงที่ไม่สมดุลและถูกส่งผ่านตลับลูกปืนหลักไปยังแท่นเครื่องยนต์

แรงกระทำต่อวารสารเพลาข้อเหวี่ยงข้อเหวี่ยงอยู่ภายใต้แรงรัศมี Z แรงสัมผัส ตู่และแรงเหวี่ยงจากมวลหมุนของก้านสูบ กองกำลัง Zและถูกกำกับไปตามเส้นตรงเส้นเดียว ดังนั้น ผลลัพธ์ของพวกเขาหรือ (11)

ผลลัพธ์ของแรงทั้งหมดที่กระทำต่อวารสารก้านสูบคำนวณโดยสูตร (12) แรงทำให้เกิดการสึกหรอบนขาจาน แรงที่เกิดขึ้นกับวารสารเพลาข้อเหวี่ยงจะพบเป็นภาพกราฟิกเมื่อแรงที่ส่งมาจากเพลาข้อเหวี่ยงที่อยู่ติดกันสองอัน

การวิเคราะห์และการแสดงกราฟิกของแรงและโมเมนต์การวิเคราะห์แทนแรงและโมเมนต์ที่กระทำใน KShM แสดงโดยสูตร (4) - (12)

ชัดเจนยิ่งขึ้นการเปลี่ยนแปลงของแรงที่กระทำในเพลาข้อเหวี่ยงขึ้นอยู่กับมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงสามารถแสดงเป็นไดอะแกรมแบบขยายที่ใช้ในการคำนวณความแข็งแรงของชิ้นส่วนเพลาข้อเหวี่ยงประเมินการสึกหรอของพื้นผิวการถูของชิ้นส่วน วิเคราะห์ความสม่ำเสมอของจังหวะและกำหนดแรงบิดรวมของเครื่องยนต์หลายสูบ ตลอดจนการสร้างไดอะแกรมโพลาร์ไดอะแกรมของโหลดบนคอเพลาและตลับลูกปืน

ในเครื่องยนต์หลายสูบ แรงบิดผันแปรของกระบอกสูบแต่ละกระบอกจะรวมเข้ากับความยาวของเพลาข้อเหวี่ยง ส่งผลให้มีแรงบิดรวมที่ปลายเพลา ค่าของช่วงเวลานี้สามารถกำหนดได้แบบกราฟิก เมื่อต้องการทำเช่นนี้ การฉายภาพของเส้นโค้งบนแกน x จะถูกแบ่งออกเป็นส่วนเท่าๆ กัน (จำนวนส่วนเท่ากับจำนวนกระบอกสูบ) แต่ละส่วนแบ่งออกเป็นหลายส่วนเท่า ๆ กัน (ที่นี่ 8) สำหรับแต่ละจุด abscissa ที่ได้รับ ฉันจะหาผลรวมเชิงพีชคณิตของพิกัดของเส้นโค้งสองเส้น (เหนือ abscissa ของค่าที่มีเครื่องหมาย "+" ด้านล่าง abscissa ของค่าที่มีเครื่องหมาย "-") ค่าที่ได้รับจะถูกพล็อตตามลำดับในพิกัด , และจุดผลลัพธ์จะเชื่อมต่อกันด้วยเส้นโค้ง (รูปที่ 2.43) เส้นโค้งนี้เป็นเส้นโค้งแรงบิดที่เกิดขึ้นสำหรับรอบเครื่องยนต์หนึ่งรอบ

ในการกำหนดค่าแรงบิดเฉลี่ย พื้นที่ที่จำกัดโดยเส้นโค้งแรงบิดและแกน y จะถูกคำนวณ (เหนือแกนเป็นค่าบวก ด้านล่างเป็นค่าลบ: ความยาวของไดอะแกรมตามแนวแกน x อยู่ที่ไหน -มาตราส่วน.

เนื่องจากความสูญเสียภายในเครื่องยนต์ไม่ได้นำมาพิจารณาในการพิจารณาแรงบิด ดังนั้น การแสดงแรงบิดที่มีประสิทธิภาพผ่านตัวบ่งชี้ เราจึงได้ ประสิทธิภาพเชิงกลของเครื่องยนต์อยู่ที่ไหน

ลำดับการทำงานของกระบอกสูบเครื่องยนต์ ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของข้อเหวี่ยงและจำนวนกระบอกสูบในเครื่องยนต์หลายสูบ ตำแหน่งของข้อเหวี่ยงของเพลาข้อเหวี่ยงต้อง ประการแรก ให้แน่ใจว่าจังหวะของเครื่องยนต์สม่ำเสมอ และประการที่สอง ให้แน่ใจว่าสมดุลร่วมกันของแรงเฉื่อยของมวลหมุนและมวลลูกสูบ เพื่อให้แน่ใจว่าจังหวะที่สม่ำเสมอ จำเป็นต้องสร้างเงื่อนไขสำหรับการกะพริบสลับในกระบอกสูบในช่วงเวลาเท่ากันของมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง ดังนั้นสำหรับเครื่องยนต์แถวเดียว มุมที่สอดคล้องกับช่วงเชิงมุมระหว่างวาบในวงจรสี่จังหวะจึงคำนวณโดยสูตร โดยที่ ผม-จำนวนกระบอกสูบและแบบสองจังหวะตามสูตร ความสม่ำเสมอของการสลับไฟกะพริบในกระบอกสูบของเครื่องยนต์หลายแถว นอกเหนือจากมุมระหว่างข้อเหวี่ยงของเพลาข้อเหวี่ยง ยังได้รับผลกระทบจากมุมระหว่างแถวของกระบอกสูบด้วย เพื่อตอบสนองความต้องการด้านความสมดุล จำเป็นต้องมีจำนวนกระบอกสูบในแถวเดียวและจำนวนข้อเหวี่ยงของเพลาข้อเหวี่ยงจึงเท่ากัน และข้อเหวี่ยงจะต้องอยู่ในตำแหน่งสมมาตรสัมพันธ์กับตรงกลางของเพลาข้อเหวี่ยง การจัดเรียงของข้อเหวี่ยงที่สมมาตรสัมพันธ์กับตรงกลางของเพลาข้อเหวี่ยงเรียกว่า "กระจกเงา" เมื่อเลือกรูปร่างของเพลาข้อเหวี่ยงนอกเหนือจากความสมดุลของเครื่องยนต์และความสม่ำเสมอของจังหวะแล้วยังคำนึงถึงลำดับการทำงานของกระบอกสูบด้วย รูปที่ 2.44 แสดงลำดับการทำงานของกระบอกสูบของเครื่องยนต์แถวเดี่ยว (a) และรูปตัววี (b) สี่จังหวะ

ลำดับการทำงานของกระบอกสูบที่เหมาะสมที่สุด เมื่อจังหวะถัดไปเกิดขึ้นในกระบอกสูบที่ไกลที่สุดจากอันก่อนหน้า ช่วยลดภาระของตลับลูกปืนหลักของเพลาข้อเหวี่ยงและปรับปรุงการระบายความร้อนของเครื่องยนต์

การทรงตัวของเครื่องยนต์แรงและโมเมนต์ที่ทำให้เครื่องยนต์ไม่สมดุลแรงและโมเมนต์ที่กระทำใน KShM มีการเปลี่ยนแปลงขนาดและทิศทางอย่างต่อเนื่อง ในเวลาเดียวกัน การกระทำบนแท่นเครื่องยนต์ ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนของเฟรมและยานพาหนะทั้งหมด อันเป็นผลมาจากการเชื่อมต่อที่ยึดจะอ่อนลง การปรับหน่วยและกลไกถูกละเมิด การใช้เครื่องมือวัดเป็นเรื่องยาก และ ระดับเสียงจะเพิ่มขึ้น ผลกระทบด้านลบนี้จะลดลงในรูปแบบต่างๆ ในรวมถึงการเลือกจำนวนและตำแหน่งของกระบอกสูบ รูปร่างของเพลาข้อเหวี่ยง ตลอดจนการใช้อุปกรณ์ปรับสมดุล ตั้งแต่การถ่วงน้ำหนักแบบธรรมดาไปจนถึงกลไกการปรับสมดุลที่ซับซ้อน

การกระทำที่มุ่งขจัดสาเหตุของการสั่นสะเทือน กล่าวคือ ความไม่สมดุลของเครื่องยนต์ เรียกว่า การทรงตัวของเครื่องยนต์

การปรับสมดุลของเครื่องยนต์จะลดลงจนถึงการสร้างระบบที่แรงลัพธ์และโมเมนต์มีค่าคงที่หรือเท่ากับศูนย์ เครื่องยนต์จะถือว่ามีความสมดุลอย่างสมบูรณ์หากภายใต้การทำงานในสภาวะคงที่ แรงและโมเมนต์ที่กระทำกับส่วนรองรับมีขนาดและทิศทางคงที่ เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบทั้งหมดมีแรงบิดรีแอกทีฟซึ่งอยู่ตรงข้ามกับแรงบิดซึ่งเรียกว่าการพลิกคว่ำ ดังนั้นจึงไม่สามารถบรรลุความสมดุลที่แน่นอนของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบได้ อย่างไรก็ตาม ขึ้นอยู่กับขอบเขตที่สาเหตุของความไม่สมดุลของเครื่องยนต์ถูกขจัดออกไป เครื่องยนต์มีความโดดเด่นว่าสมดุลเต็มที่ สมดุลเพียงบางส่วน และไม่สมดุล เครื่องยนต์ที่สมดุลคือเครื่องยนต์ที่แรงและโมเมนต์ทั้งหมดมีความสมดุล

เงื่อนไขสำหรับความสมดุลของเครื่องยนต์ที่มีกระบอกสูบจำนวนเท่าใดก็ได้: ก) แรงลำดับที่หนึ่งของผลลัพธ์ของมวลเคลื่อนที่เชิงแปลและโมเมนต์ของพวกมันจะเท่ากับศูนย์ b) แรงที่เกิดจากแรงเฉื่อยของลำดับที่สองของมวลเคลื่อนที่เชิงแปลและโมเมนต์ของพวกมันมีค่าเท่ากับศูนย์ c) แรงเหวี่ยงจากแรงเฉื่อยของมวลที่หมุนและโมเมนต์มีค่าเท่ากับศูนย์

ดังนั้น การแก้ปัญหาการทรงตัวของเครื่องยนต์จึงลดลงเหลือเพียงกำลังและโมเมนต์ที่สำคัญที่สุดเท่านั้น

วิธีการปรับสมดุลแรงเฉื่อยของคำสั่งแรกและอันดับสองและโมเมนต์ของพวกมันสมดุลกันโดยการเลือกจำนวนกระบอกสูบที่เหมาะสมที่สุด ตำแหน่ง และการเลือกเลย์เอาต์ของเพลาข้อเหวี่ยงที่เหมาะสม หากยังไม่เพียงพอ แรงเฉื่อยจะสมดุลด้วยน้ำหนักถ่วงที่อยู่บนเพลาเพิ่มเติมที่มีการเชื่อมต่อทางกลกับเพลาข้อเหวี่ยง นี้นำไปสู่ความซับซ้อนที่สำคัญของการออกแบบเครื่องยนต์และดังนั้นจึงไม่ค่อยได้ใช้

แรงเหวี่ยงความเฉื่อยของมวลหมุนสามารถปรับสมดุลในเครื่องยนต์ที่มีกระบอกสูบจำนวนเท่าใดก็ได้โดยการติดตั้งถ่วงน้ำหนักบนเพลาข้อเหวี่ยง

ความสมดุลที่ออกแบบโดยผู้ออกแบบเครื่องยนต์สามารถลดลงเป็นศูนย์ได้หากไม่เป็นไปตามข้อกำหนดต่อไปนี้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนเครื่องยนต์ การประกอบและการปรับส่วนประกอบต่างๆ: ความเท่าเทียมกันของมวลของกลุ่มลูกสูบ ความเท่าเทียมกันของมวลและตำแหน่งเดียวกันของจุดศูนย์ถ่วงของแท่งเชื่อมต่อ สมดุลแบบสถิตและไดนามิกของเพลาข้อเหวี่ยง

ในระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ จำเป็นต้องมีกระบวนการทำงานที่เหมือนกันในกระบอกสูบทั้งหมดในลักษณะเดียวกัน และขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของส่วนผสม เวลาจุดระเบิดหรือการฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง การเติมกระบอกสูบ สภาวะทางความร้อน การกระจายตัวของส่วนผสมทั่วกระบอกสูบ เป็นต้น

การปรับสมดุลเพลาข้อเหวี่ยงเพลาข้อเหวี่ยง เช่นเดียวกับมู่เล่ ซึ่งเป็นชิ้นส่วนขนาดใหญ่ที่เคลื่อนที่ได้ของกลไกข้อเหวี่ยงจะต้องหมุนอย่างสม่ำเสมอโดยไม่มีจังหวะ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ การปรับสมดุลจะดำเนินการ ซึ่งประกอบด้วยการระบุความไม่สมดุลของเพลาที่สัมพันธ์กับแกนของการหมุน และการเลือกและการยึดตุ้มน้ำหนักที่สมดุล การปรับสมดุลของชิ้นส่วนที่หมุนได้แบ่งออกเป็นแบบคงที่และแบบไดนามิก ร่างกายจะถือว่าสมดุลทางสถิตหากจุดศูนย์กลางมวลของร่างกายอยู่บนแกนหมุน การปรับสมดุลแบบสถิตบนชิ้นส่วนรูปจานหมุนซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าความหนา

พลวัตการปรับสมดุลนั้นขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของการทรงตัวแบบสถิตและการปฏิบัติตามเงื่อนไขที่สอง - ผลรวมของโมเมนต์ของแรงเหวี่ยงของมวลหมุนที่สัมพันธ์กับจุดใด ๆ ของแกนเพลาจะต้องเท่ากับศูนย์ เมื่อตรงตามเงื่อนไขทั้งสองนี้ แกนของการหมุนจะตรงกับแกนหลักของความเฉื่อยของร่างกาย การปรับสมดุลไดนามิกเกิดขึ้นเมื่อเพลาหมุนบนเครื่องปรับสมดุลพิเศษ การปรับสมดุลแบบไดนามิกให้ความแม่นยำมากกว่าการปรับสมดุลแบบคงที่ ดังนั้น เพลาข้อเหวี่ยงซึ่งอยู่ภายใต้ข้อกำหนดที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับความสมดุล จึงต้องมีการปรับสมดุลแบบไดนามิก

การปรับสมดุลไดนามิกจะดำเนินการบนเครื่องปรับสมดุลพิเศษ

เครื่องปรับสมดุลได้รับการติดตั้งอุปกรณ์วัดพิเศษ - อุปกรณ์ที่กำหนดตำแหน่งที่ต้องการของน้ำหนักที่สมดุล มวลของสินค้าจะถูกกำหนดโดยตัวอย่างที่ต่อเนื่องกัน โดยเน้นที่การอ่านค่าเครื่องมือ

ระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ แรงในแนวดิ่งและปกติที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องและเป็นระยะจะกระทำกับข้อเหวี่ยงของเพลาข้อเหวี่ยงแต่ละตัว ทำให้เกิดการบิดเบี้ยวและการบิดเบี้ยวที่แปรผันในระบบยืดหยุ่นของชุดเพลาข้อเหวี่ยง การแกว่งเชิงมุมสัมพัทธ์ของมวลที่กระจุกตัวอยู่บนเพลาทำให้เกิดการบิดตัวของส่วนต่างๆ ของเพลา เรียกว่า การสั่นสะเทือนแบบบิดภายใต้เงื่อนไขบางประการ ความเค้นสลับที่เกิดจากแรงสั่นสะเทือนจากการบิดงอและการบิดงอสามารถนำไปสู่ความล้มเหลวเมื่อยล้าของเพลาได้

การสั่นสะเทือนแบบบิดของเพลาข้อเหวี่ยงนั้นมาพร้อมกับการสูญเสียกำลังของเครื่องยนต์และส่งผลเสียต่อการทำงานของกลไกที่เกี่ยวข้อง ดังนั้นเมื่อออกแบบเครื่องยนต์ตามกฎแล้วเพลาข้อเหวี่ยงจะถูกคำนวณสำหรับการสั่นสะเทือนแบบบิดและหากจำเป็นการออกแบบและขนาดขององค์ประกอบเพลาข้อเหวี่ยงจะเปลี่ยนไปเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งและลดโมเมนต์ความเฉื่อย หากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ไม่ได้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการ คุณสามารถใช้ตัวหน่วงการสั่นสะเทือนแบบพิเศษ - แดมเปอร์ งานของพวกเขาอยู่บนพื้นฐานของสองหลักการ: พลังงานของการสั่นสะเทือนไม่ถูกดูดซับ แต่ถูกลดทอนลงเนื่องจากการกระทำแบบไดนามิกในแอนติเฟส พลังงานสั่นสะเทือนถูกดูดซับ

บนหลักการประการแรก แดมเปอร์สั่นสะเทือนแบบบิดเบี้ยวเป็นพื้นฐาน ซึ่งทำในรูปแบบของเครื่องถ่วงน้ำหนักและเชื่อมต่อกับผ้าพันแผลที่ติดตั้งบนแก้มของหัวเข่าแรกโดยใช้หมุด แดมเปอร์ลูกตุ้มไม่ดูดซับพลังงานของการสั่นสะเทือน แต่จะสะสมเฉพาะในระหว่างการบิดของเพลาและปล่อยพลังงานที่เก็บไว้เมื่อคลายไปยังตำแหน่งที่เป็นกลาง

แดมเปอร์สั่นสะเทือนแบบบิดเกลียวที่ทำงานด้วยการดูดซับพลังงานทำหน้าที่ส่วนใหญ่ผ่านการใช้แรงเสียดทานและแบ่งออกเป็นกลุ่มต่อไปนี้: แดมเปอร์เสียดทานแบบแห้ง แดมเปอร์เสียดทานของเหลว ตัวดูดซับแรงเสียดทานระดับโมเลกุล (ภายใน)

ตัวดูดซับเหล่านี้มักจะเป็นมวลอิสระที่เชื่อมต่อกับระบบเพลาในโซนที่มีการสั่นแบบบิดมากที่สุดโดยการเชื่อมต่อที่ไม่แข็งกระด้าง

จลนศาสตร์ของกลไกข้อเหวี่ยง

ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน autotractor ส่วนใหญ่จะใช้กลไกข้อเหวี่ยง (KShM) สองประเภท: ศูนย์กลาง(แกน) และ พลัดถิ่น(deaxial) (รูปที่ 5.1) กลไกออฟเซ็ตสามารถสร้างขึ้นได้หากแกนกระบอกสูบไม่ตัดกับแกนของเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์สันดาปภายในหรือออฟเซ็ตสัมพันธ์กับแกนของขาลูกสูบ เครื่องยนต์สันดาปภายในหลายสูบถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของโครงร่างที่ระบุของเพลาข้อเหวี่ยงในรูปแบบของการออกแบบเชิงเส้น (ในบรรทัด) หรือหลายแถว

ข้าว. 5.1. ไดอะแกรมจลนศาสตร์ของ KShM ของเครื่องยนต์ออโตแทรคเตอร์: เอ- เส้นตรงส่วนกลาง ข- ออฟเซ็ตเชิงเส้น

กฎการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนต่างๆ ของเพลาข้อเหวี่ยงได้รับการศึกษาโดยใช้โครงสร้าง พารามิเตอร์ทางเรขาคณิตหลักของการเชื่อมโยง โดยไม่คำนึงถึงแรงที่ก่อให้เกิดการเคลื่อนที่ และแรงเสียดทาน ตลอดจนในกรณีที่ไม่มีช่องว่างระหว่างองค์ประกอบเคลื่อนที่ที่ผสมพันธุ์ และความเร็วเชิงมุมคงที่ของข้อเหวี่ยง

พารามิเตอร์ทางเรขาคณิตหลักที่กำหนดกฎการเคลื่อนที่ขององค์ประกอบของศูนย์กลาง KShM คือ (รูปที่ 5.2 ก): นายรัศมีเพลาข้อเหวี่ยง; / w - ความยาวก้านสูบ พารามิเตอร์ A = กรัม/1 วัตต์เป็นเกณฑ์สำหรับความคล้ายคลึงจลนศาสตร์ของกลไกส่วนกลาง ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน autotractor จะใช้กลไกที่มี A = 0.24 ... 0.31 ในเพลาข้อเหวี่ยงแบบ de-axial (รูปที่ 5.2 ข)ปริมาณการผสมของแกนของกระบอกสูบ (นิ้ว) เทียบกับแกนของเพลาข้อเหวี่ยง (ก)ส่งผลต่อจลนศาสตร์ของมัน สำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในของออโตแทรคเตอร์ การกระจัดสัมพัทธ์ ถึง = a/g= 0.02...0.1 - เกณฑ์ความคล้ายคลึงกันของจลนศาสตร์เพิ่มเติม

ข้าว. 5.2. รูปแบบการคำนวณของ KShM: เอ- ศูนย์กลาง; ข- พลัดถิ่น

จลนศาสตร์ขององค์ประกอบเพลาข้อเหวี่ยงอธิบายไว้เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ โดยเริ่มจาก TDC ถึง BDC และข้อเหวี่ยงหมุนตามเข็มนาฬิกาตามกฎการเปลี่ยนแปลงของเวลา (/) ของพารามิเตอร์ต่อไปนี้:

• ? การกระจัดของลูกสูบ - x;
• ? มุมข้อเหวี่ยง - (p;
• ? มุมเบี่ยงเบนของก้านสูบจากแกนของกระบอกสูบ - (3.

การวิเคราะห์จลนศาสตร์ของเพลาข้อเหวี่ยงดำเนินการที่ ความมั่นคงความเร็วเชิงมุมของข้อเหวี่ยงข้อเหวี่ยงร่วมหรือความเร็วในการหมุนเพลาข้อเหวี่ยง (") ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยความสัมพันธ์ร่วม \u003d kp/ 30.

ในระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน องค์ประกอบที่เคลื่อนที่ของเพลาข้อเหวี่ยงจะทำการเคลื่อนไหวดังต่อไปนี้:

• ? การเคลื่อนที่แบบหมุนของข้อเหวี่ยงของเพลาข้อเหวี่ยงที่สัมพันธ์กับแกนนั้นพิจารณาจากการขึ้นต่อกันของมุมการหมุน cp, co ของความเร็วเชิงมุม และความเร่ง e ตรงเวลา ทีในกรณีนี้ cp \u003d w/ และมีความคงตัวของ w - e \u003d 0;
• ? การเคลื่อนที่แบบลูกสูบของลูกสูบนั้นอธิบายโดยอาศัยการกระจัด x ความเร็ว v และความเร่ง เจจากมุมการหมุนของข้อเหวี่ยง cf.

ย้ายลูกสูบของส่วนกลาง KShM เมื่อข้อเหวี่ยงหมุนด้วยมุม cp ถูกกำหนดเป็นผลรวมของการกระจัดจากการหมุนของข้อเหวี่ยงโดยมุม cp (Xj) และจากการเบี่ยงเบนของก้านสูบด้วยมุม p (x p) (ดูรูปที่ 5.2):

การพึ่งพาอาศัยกันนี้โดยใช้ความสัมพันธ์ X = กรัม/1 วัตต์,ความสัมพันธ์ระหว่างมุม cp และ p (Asincp = sinp) สามารถแสดงเป็นผลรวมของฮาร์โมนิกที่เป็นทวีคูณของความเร็วเพลาข้อเหวี่ยง ตัวอย่างเช่น สำหรับ X= 0.3 แอมพลิจูดฮาร์มอนิกแรกสัมพันธ์กันเป็น 100:4.5:0.1:0.005 จากนั้นด้วยความแม่นยำที่เพียงพอสำหรับการปฏิบัติ คำอธิบายของการกระจัดของลูกสูบสามารถจำกัดให้อยู่ในสองฮาร์โมนิกแรกได้ จากนั้นสำหรับ cp = co/

ความเร็วลูกสูบกำหนดเป็น และประมาณ

การเร่งความเร็วลูกสูบคำนวณตามสูตร และประมาณ

ในเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ทันสมัย ​​v max \u003d 10 ... 28 m / s, y max \u003d 5000 ... 20,000 m / s 2 ด้วยความเร็วลูกสูบที่เพิ่มขึ้น การสูญเสียความเสียดทานและการสึกหรอของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้น

สำหรับ KShM ที่เลื่อน การพึ่งพาอาศัยกันโดยประมาณจะมีรูปแบบ

การพึ่งพาอาศัยกันเหล่านี้เมื่อเปรียบเทียบกับเพลาข้อเหวี่ยงส่วนกลางนั้นแตกต่างกันในระยะเพิ่มเติมตามสัดส่วน เคเคเนื่องจากสำหรับเครื่องยนต์สมัยใหม่ คุณค่าของมันอยู่ที่ kk= 0.01...0.05 ดังนั้นอิทธิพลที่มีต่อจลนศาสตร์ของกลไกจึงมีน้อย และในทางปฏิบัติมักถูกละเลย

จลนศาสตร์ของการเคลื่อนที่แบบขนานระนาบที่ซับซ้อนของก้านสูบในระนาบของการแกว่งประกอบด้วยการเคลื่อนที่ของหัวส่วนบนด้วยพารามิเตอร์จลนศาสตร์ของลูกสูบและการเคลื่อนที่แบบหมุนที่สัมพันธ์กับจุดประกบของก้านสูบกับลูกสูบ .

หน้าที่ของการคำนวณจลนศาสตร์คือการหาการกระจัด ความเร็ว และความเร่งขึ้นอยู่กับมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง ตามการคำนวณทางจลนศาสตร์ การคำนวณแบบไดนามิกและการปรับสมดุลของเครื่องยนต์จะดำเนินการ

ข้าว. 4.1. แบบแผนของกลไกข้อเหวี่ยง

เมื่อคำนวณกลไกข้อเหวี่ยง (รูปที่ 4.1) อัตราส่วนระหว่างการกระจัดของลูกสูบ S x และมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง b ถูกกำหนดดังนี้:

ส่วนนั้นเท่ากับความยาวของก้านสูบและส่วนนั้นเท่ากับรัศมีของข้อเหวี่ยง R โดยคำนึงถึงสิ่งนี้เช่นเดียวกับการแสดงส่วนและผ่านผลิตภัณฑ์และ R ตามลำดับโดยโคไซน์ของ มุม b และ c เราเรียนรู้:

จากสามเหลี่ยมและเราพบหรือดังนั้น

เราขยายนิพจน์นี้เป็นอนุกรมโดยใช้ทวินามของนิวตัน และเราได้

สำหรับการคำนวณเชิงปฏิบัติ ความถูกต้องที่จำเป็นมีให้โดยสมบูรณ์ในสองเงื่อนไขแรกของชุดข้อมูล นั่นคือ

โดยคำนึงถึงความจริงที่ว่า

สามารถเขียนได้ในรูป

จากนี้เราได้รับนิพจน์โดยประมาณสำหรับกำหนดขนาดของจังหวะลูกสูบ:

การแยกความแตกต่างของสมการผลลัพธ์ตามเวลา เราได้รับสมการสำหรับกำหนดความเร็วลูกสูบ:

ในการวิเคราะห์จลนศาสตร์ของกลไกข้อเหวี่ยง เชื่อกันว่าความเร็วของการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงจะคงที่ ในกรณีนี้

โดยที่ u คือความเร็วเชิงมุมของเพลาข้อเหวี่ยง

เมื่อคำนึงถึงสิ่งนี้ เราจะได้รับ:

แยกความแตกต่างตามเวลา เราได้รับนิพจน์สำหรับกำหนดความเร่งของลูกสูบ:

S - จังหวะลูกสูบ (404 มม.);

S x - เส้นทางลูกสูบ;

มุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง

มุมเบี่ยงเบนของแกนก้านสูบจากแกนของกระบอกสูบ

R - รัศมีข้อเหวี่ยง

ความยาวก้านสูบ = 980 มม.

l คืออัตราส่วนของรัศมีของข้อเหวี่ยงต่อความยาวของก้านสูบ

ยู - ความเร็วเชิงมุมของการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง

การคำนวณแบบไดนามิกของ KShM

การคำนวณแบบไดนามิกของกลไกข้อเหวี่ยงดำเนินการเพื่อกำหนดแรงรวมและโมเมนต์ที่เกิดจากแรงดันของก๊าซและจากแรงเฉื่อย ผลของการวิเคราะห์ไดนามิกใช้ในการคำนวณชิ้นส่วนเครื่องยนต์เพื่อความแข็งแรงและการสึกหรอ

ในแต่ละรอบการทำงาน แรงที่กระทำต่อกลไกข้อเหวี่ยงจะเปลี่ยนขนาดและทิศทางอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นสำหรับธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงของแรงตามมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง ค่าของพวกมันจะถูกกำหนดสำหรับตำแหน่งต่างๆ ของเพลาทุกๆ 15 องศาของ PKV

เมื่อสร้างแผนภาพแรง ค่าเริ่มต้นคือแรงรวมจำเพาะที่กระทำกับนิ้ว ซึ่งเป็นผลรวมเชิงพีชคณิตของแรงแรงดันแก๊สที่กระทำต่อก้นลูกสูบและแรงเฉื่อยจำเพาะของมวลของชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่แบบลูกสูบ

ค่าความดันก๊าซในกระบอกสูบจะพิจารณาจากแผนภาพตัวบ่งชี้ซึ่งสร้างขึ้นจากผลการคำนวณเชิงความร้อน

รูปที่ 5.1 - วงจรสองมวลของเพลาข้อเหวี่ยง

นำมวลของข้อเหวี่ยง

เพื่อให้การคำนวณแบบไดนามิกง่ายขึ้น ให้แทนที่ KShM จริงด้วยระบบที่เทียบเท่าแบบไดนามิกของมวลเข้มข้นและ (รูปที่ 5.1)

ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวแบบโต้ตอบ

มวลของชุดลูกสูบอยู่ที่ไหน ;

ส่วนหนึ่งของมวลของกลุ่มก้านสูบซึ่งอ้างถึงศูนย์กลางของหัวบนของก้านสูบและลูกสูบเคลื่อนที่แบบลูกสูบ

ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวแบบหมุน

โดยที่ - ส่วนหนึ่งของมวลของกลุ่มก้านสูบซึ่งอ้างถึงศูนย์กลางของหัวล่าง (ข้อเหวี่ยง) และเคลื่อนที่แบบหมุนไปพร้อมกับศูนย์กลางของวารสารก้านสูบของเพลาข้อเหวี่ยง

ส่วนที่ไม่สมดุลของข้อเหวี่ยงเพลาข้อเหวี่ยง

โดยที่:

ความหนาแน่นของวัสดุของเพลาข้อเหวี่ยงอยู่ที่ไหน

เส้นผ่านศูนย์กลางขาข้อเหวี่ยง,

ความยาวขาข้อเหวี่ยง,

มิติทางเรขาคณิตของแก้ม เพื่อความสะดวกในการคำนวณ ให้นำแก้มเป็นแนวขนานกับขนาด: ความยาวแก้ม ความกว้าง ความหนา

แรงและโมเมนต์ที่กระทำต่อข้อเหวี่ยง

แรงจำเพาะความเฉื่อยของชิ้นส่วน KShM ที่เคลื่อนที่แบบลูกสูบนั้นพิจารณาจากการพึ่งพา:

เราป้อนข้อมูลที่ได้รับด้วยขั้นตอนในตาราง 5.1

แรงเหล่านี้กระทำตามแกนของกระบอกสูบ และเช่นเดียวกับแรงของแรงดันแก๊ส ถือว่าเป็นค่าบวกหากพุ่งตรงไปยังแกนของเพลาข้อเหวี่ยง และค่าลบหากพุ่งออกจากเพลาข้อเหวี่ยง

รูปที่ 5.2 แผนผังของแรงและโมเมนต์ที่กระทำต่อเพลาข้อเหวี่ยง

แรงดันแก๊ส

แรงของแรงดันแก๊สในกระบอกสูบเครื่องยนต์ ขึ้นอยู่กับจังหวะลูกสูบ ถูกกำหนดโดยแผนภาพตัวบ่งชี้ ซึ่งสร้างขึ้นตามข้อมูลการคำนวณความร้อน

แรงกดแก๊สบนลูกสูบทำหน้าที่ตามแกนของกระบอกสูบ:

ความดันก๊าซในกระบอกสูบเครื่องยนต์อยู่ที่ไหนซึ่งกำหนดตำแหน่งที่สอดคล้องกันของลูกสูบตามแผนภาพตัวบ่งชี้ที่ได้รับเมื่อทำการคำนวณความร้อน ในการถ่ายโอนไดอะแกรมจากพิกัดไปยังพิกัดเราใช้วิธี Brix

ในการทำเช่นนี้ เราสร้างครึ่งวงกลมเสริม จุดนั้นสอดคล้องกับจุดศูนย์กลางทางเรขาคณิต จุดจะถูกเลื่อนตามค่า (การแก้ไข Brix) ตามแกน y ไปทาง BDC ส่วนนี้สอดคล้องกับความแตกต่างในการกระจัดที่ลูกสูบสร้างขึ้นในช่วงไตรมาสแรกและไตรมาสที่สองของการหมุนเพลาข้อเหวี่ยง

เมื่อวาดจากจุดตัดของพิกัดที่มีเส้นไดอะแกรมตัวบ่งชี้ขนานกับแกน abscissa ถึงจุดตัดกับพิกัดที่มุม เราจะได้จุดของขนาดในพิกัด (ดูแผนภาพ 5.1)

แรงดันเหวี่ยง;

บริเวณลูกสูบ

ผลลัพธ์ถูกป้อนในตาราง 5.1

ความแข็งแกร่งทั้งหมด:

แรงทั้งหมดเป็นผลรวมเชิงพีชคณิตของแรงที่กระทำต่อแกนของทรงกระบอก:

แรงตั้งฉากกับแกนของกระบอกสูบ

แรงนี้สร้างแรงกดด้านข้างบนผนังกระบอกสูบ

มุมเอียงของก้านสูบสัมพันธ์กับแกนของกระบอกสูบ

แรงกระทำตามแกนของก้านสูบ

แรงกระทำตามข้อเหวี่ยง:

แรงบิด:

แรงบิดต่อสูบ:

เราคำนวณแรงและโมเมนต์ที่กระทำต่อเพลาข้อเหวี่ยงทุกๆ 15 รอบของข้อเหวี่ยง ผลลัพธ์ของการคำนวณถูกป้อนในตาราง 5.1

การสร้างแผนภาพขั้วของแรงที่กระทำต่อขาจาน

เราสร้างระบบพิกัดโดยมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่จุด 0 ซึ่งแกนลบจะพุ่งขึ้นไปข้างบน

ในตารางผลการคำนวณแบบไดนามิก แต่ละค่า b=0, 15°, 30°…720° จะสัมพันธ์กับจุดที่มีพิกัด มาวางจุดเหล่านี้บนเครื่องบินกันเถอะ เชื่อมต่อจุดต่างๆ อย่างสม่ำเสมอ เราจะได้แผนภาพเชิงขั้ว เวกเตอร์ที่เชื่อมต่อจุดศูนย์กลางกับจุดใดๆ บนไดอะแกรมระบุทิศทางของเวกเตอร์และขนาดของมันในระดับที่เหมาะสม

เราสร้างจุดศูนย์กลางใหม่โดยเว้นระยะห่างจากแกนตามค่าของแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจำเพาะจากมวลหมุนของส่วนล่างของก้านสูบ ในศูนย์นี้คอของก้านสูบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งอยู่ตามเงื่อนไข

เวกเตอร์ที่เชื่อมต่อจุดศูนย์กลางกับจุดใดๆ ของแผนภาพที่สร้างขึ้นจะระบุทิศทางของแรงบนพื้นผิวของข้อเหวี่ยงและขนาดของมันในระดับที่เหมาะสม

ในการกำหนดผลลัพธ์เฉลี่ยต่อรอบ เช่นเดียวกับค่าสูงสุดและต่ำสุด ไดอะแกรมขั้วจะถูกสร้างขึ้นใหม่ในระบบพิกัดสี่เหลี่ยมตามฟังก์ชันของมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง ในการทำเช่นนี้บนแกน abscissa สำหรับแต่ละตำแหน่งของเพลาข้อเหวี่ยงเราพล็อตมุมของการหมุนของข้อเหวี่ยงและบนแกนพิกัดค่าที่นำมาจากแผนภาพขั้วในรูปแบบของการฉายบนแกนตั้ง . เมื่อลงจุดแผนภูมิ ค่าทั้งหมดถือเป็นค่าบวก

ดัชนีความแรงทางความร้อนของมอเตอร์

บ้าน » แชสซี » การคำนวณจลนศาสตร์และไดนามิกของ kshm zil 130 การคำนวณจลนศาสตร์และไดนามิกของ kshm เพลาข้อเหวี่ยงสามประเภทใช้ในเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบ