15. Динамический расчет двигателя внутреннего сгорания.

Заключается в определении моментов и сил, возникающих от сил давления газов и сил инерции. Зная суммарные силы и моменты, можно рассчитать основные детали на прочность и износ, определить неравномерность крутящего момента и степень неравномерности хода двигателя.

Во время работы двигателя на соответствующие детали механизмов действуют силы инерции , центробежные силы ,давление на поршень со стороны картера (приблизительно равное атмосферному давлению), силы тяжести (в динамическом расчете обычно не учитываются). В каждый момент времени вышеперечисленные силы меняются как по направлению, так и по значению.

Все силы воспринимаются полезным сопротивлением на конечном валу силами трения и опорами двигателя.

Поэтому для определения характера изменения этих сил по углу поворота коленчатого вала их величины определяют для ряда отдельных положений вала обычно через каждые 10 – 30 градусов. Результаты динамического расчета сводят в таблицы.

1. Силы давления газов. Силы давления газов, действующие на площадь поршня, для упрощения динамического расчета заменяют одной силой, направленной по оси цилиндра и приложенной к оси поршневого пальца. Её определяют для каждого момента времени (угла φ) по действительной диаграмме, построенной на основании теплового расчета. Проводят перестроение индикаторной диаграммы в развернутую по углу поворота коленчатого вала обычно осуществляют по методу проф. Ф. А. Брикса. Для этого под индикаторной диаграммой строят вспомогательную полуокружность радиусом , далее от центра полуокружности а сторону н. м. т. откладывают поправку Брикса . На развернутой диаграмме показывают избыточное давление над поршнем .

Сила давления на поршень (МН):

2. Силы инерции. Силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме, в соответствии с характером движения приведенных масс подразделяют на силы инерции поступательного движущихся масс и центробежные силы инерции вращающихся масс .

знак минус показывает, что сила инерции направлена в сторону, противоположную ускорению. Силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс действуют по оси цилиндра и как силы давления газов, являются положительными, если они направлены к оси коленчатого вала, и отрицательными, если они направлены от коленчатого вала.

3. Суммарные силы, действующие в КШМ. Суммарные силы (кН), действующие в КШМ, определяют алгебраическим сложением сил давления газов и сил возвратно-поступательно масс: . При проведении динамических расчетов двигателей целесообразно пользоваться не полными, а удельными силами.

Сила (кН), действующая перпендикулярно оси цилиндра, наз-ся нормальной силой и воспринимается стенками цилиндра. Она считается положительной, если создаваемый ею момент относительно оси коленчатого вала направлен противоположно направлению вращения вала двигателя.

Сила , действующая вдоль шатуна, воздействует на него и далее передается кривошипу. Она считается положительной, если сжимает шатун, и отрицательной, если его растягивает. От действия силы S на шатунную шейку возникают две составляющие силы: сила, направленная по радиусу кривошипа и тангенциальная сила, направленная по касательной к окружности радиуса кривошипа (кН): . Сила K считается положительной, если она сжимает щеки колена, сила Т принимается положительной, если направление создаваемого ею момента совпадает с направлением вращения коленчатого вала. По данным, полученным в результате решения этих уравнений, строят изменения полных или удельных сил . Точность построения кривой силы Т проверяют по уравнению . По величине Т определяют крутящий момент одного цилиндра . При графическом построении кривой крутящих моментов кривую одного цилиндра разбивают на число участков, равное . Средний крутящий момент .