Top Banner

of 12

3.calcul dinamic

Oct 18, 2015

Download

Documents

gamonamarth91
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
  • 4. CALCULUL DINAMIC AL MECANISMULUI

    BIEL-MANIVEL

    n timpul unui ciclu forele datorit presiunii gazelor variaz dup aceeai lege ca i variaia presiunii din cilindru, funcie de unghiul . Pentru a determina variaia presiunii funcie de unghiul , se folosete diagrama indicat. Prin calculul dinamic se urmrete determinarea mrimii i caracterului variaiei sarcinilor care acioneaz asupra pieselor motorului, calcul ce este necesar n vederea stabilirii soluiilor de echilibrare i de fixare pe asiu, pentru studiul vibraiilor motorului i ale structurii pe care acesta este montat.

    4.1. Forele care acioneaz n mecanismul biel - manivel

    4.1.1. Fora datorat presiunii gazelor din cilindru: Presiunea exercitat pe capul pistonului determin fora de presiune care este dat de relaia:

    4D)pp(F2

    0cilg

  • Fora i momentul datorit presiunii gazelor

    4.1.2. Fora de inerie a maselor aflate n micare de translaie: Forele de inerie sunt produse de masele cu micare accelerat ale mecanismului biel manivel: grupa biel, grupa piston ,i arbore cotit. F = m a

    masa elementului n miscarem acceleratiaa

    n scopul simplificrii calculului dinamic real se va folosi un sistem de mase ecivalent. Dup felul micrii piesele macanismului motor distingem urmtoartele grupe:

    - grupul piston compus din piston segmeni bol , grup ce execut o micare de translaie;

    - grupa bielei format din biel capac uruburi cuzinei de biel grup ce execut o micare compex plan paralel;

    - arborele cotit care execut o micare de rotaie. Forele de inerie care acioneaz n mecanismul motor le vom grupa n dou clase:

  • a) Fore de inerie ale maselor mj care au o micare de translaie sau o micare alternativ, notat prescurtat Fj.

    b) Fore de inerie ale maselor mr care au o micare de rotaie, notat prescurtat Fr.

    4.1.3. Forele de ineie ale maselor n micare de translaie ( Fj )

    Masa mj care execut micare de translaie accelerat este:

    gp 1jm m m kg - mgp este masa grupului piston compus din piston, bol i segmeni; mas

    considerat centrat n axa bolului. gp P bo segm m m m kg

    Masapistonului( Pm ) 3D - masa pistonului [ ]P pm kg

    - D - alezajul [mm] Pentru pistoane fabricate din aliaj de aluminiu , fr segmeni i bol, densitatea aparent

    are urmtoarele valori orientative: - pentru M.A.S n 2 timpi avem:

    - 3(0,8.....1,0) [kg/dm ]p

  • - pentru M.A.S n 4 timpi avem: - 3(0,5.....0,8) [kg/dm ]p

    - pentru M.A.C n 4 timpi avem: - 3(1,2.....1,4) cu camer de ardere unitar [kg/dm ]p - 3(0,2.....1,2) cu camer de ardere divizat [kg/dm ]p

    Masa bolului ( bom ) se poate calcula cu relaia: [ ]bo b OLm V kg

    unde: - V b - volumul bolului; - (7,6 ..... 7,8)OL densitatea oelului [kg/dm3] 2 2

    b

    V =

    4ex in

    bd

    D Dl

    Masa segmenilor ( segm ) se adopt constructiv:

    - (20 ..... 60) - pentru D = 60 ...... 90 mm [ ]segm g - (60 ..... 150) - pentru D = 90 ...... 120 mm [ ]segm g

    [ ]gp P bo segm m m m g Masa 1m este masa din partea bielei ( Bm ), care se consider c efectueaz numai

    micare de translaie i este concentrat n piciorul bielei. Descompunerea masei bielei se face aadar n dou mase; una m1, deja menionate,

    iarcealalta m2, considerat concentrat n axa fusului maneton i care execut o micare de rotaie, identic cu a manetonului ca n figura 6,3.

    ll

    l

    m1

    m 2

    21

    GG

    de unde rezult:

    llmm B 21

    llmm B 12

    Pentru ca efectele forei de inerie ale celor dou mase s fie identice cu cele ale masei a bielei, descompunerea se face respectnd urmtoarele condiii:

    Suma celor dou mase s fie egal cu masa bielei ( ). Momentele statice ale celor dou mase s fie egale.

    Deci se poate scrie:

  • Dac se dispune de biel, poziia centrului de greutate G, se poate determina prin cntrire. De obicei la proiecte nu se dispune de biel i de aceea se adopt masa m; iar apoi se calculeaz.

    1 B 1 Bm (0.2 ..... 0.3)m (se alege de frecvent m = 0.275 m ) 2 B 1 Bm (0.7 ..... 0.8)m (se alege de frecvent m = 0.725 m )

    2 B 1m =m - m

    1 ..... [ ]m kg 2 ..... [ ]m kg

    Exemplu:

    Rezult:

    2

    4BDm X kg

    Avnd adoptate i determinate masele n micare de translaie, se poate calcula mj cu

    relaia: 1 [ ]j p bo segm m m m m kg

    Cunoscnd expresia acceleraieie n micare de translaie se poate calcula apoi, fora de inerie Fj cu relaia: NamF Pjj

    unde: Pa - acceleraia pistonului. n ceeea ce privete direcia forei Fj, ea este ntotdeauna paralel cu axa cilindrului, iar

    sensul este precizat n figura 6,4; cnd Fj >0 ea este orientat spre axa de rotaie a arborelui cotit, iar cnd Fj

  • Fora liber i momentele datorit forei de inerie a maselor cu micare de translaie

    Tabelul 4.1 Fora de inerie 0 Fj1=-mjR2cos Fj2 = -mjR2 dcos2 Fj = Fj1 + Fj2 0 10 20 30 40

  • 50 60 70 80 90 100 110 120 130

    .

    . ..

    . 360

    4.2. Forele rezultante din mecanismul motor

    jg FFF

    tgFN

    cosFS

    Fig.4.3.Forelerezultantedinmecanismulmotor

  • Tabelul4.2Forelerezultante Fg Fj F 0 10 20 30 40 50 60 . . . .

    720

    tgFN

    40000

    20000

    0

    20000

    40000

    60000

    80000

    100000

    120000

    140000

    160000

    180000

    0 100 200 300 400 500 600 700 800

    Axis

    Title

    AxisTitle

    Fg[N]Ft[N]F[N]

  • cosFS

    cos)cos()cos(' FSZ

    cos)sin()sin(' FST

    Tabelul 4.3. Forele rezultante 0 N S Z T 0 N S Z T 0 210

    10 .

    20 .

    30 .

    40 .

    50 420

    60 430

    70 440

    80 450

    90 460

    100 470

    110 480

    120 490

    130 500

    140 .

    150 .

    160 .

    170 .

    180 .

    190 .

    200 720

  • 15000

    10000

    5000

    0

    5000

    10000

    15000

    20000

    0 90 180 270 360 450 540 630 720

    N,B

    [N]

    alfa[RAC]

    N

    B

  • 4.3. Forele care acioneaz asupra fusurilor arborelui cotit Pentru a determina rezultanta forelor care acioneaz asupra fusurilor arborelui cotit se utilizeaz metoda diagramei polare sau vectoriale. Cu ajutorul diagramei polare se construiete diagrama de uzur n ipoteza c uzura este proporional cu forele care acioneaz asupra fusului maneton. La construirea diagramei de uzur, convenional se consider c rezultanta forelor care solicit la un moment dat fusul se distribuie pe suprafaa lui la 600, de ambele pri ale punctului de aplicaie. Pentru construirea diagramei se traseaz un cerc care reprezint seciunea fusului. La periferia acestui cerc sunt aduse forele rezultante Rm luate din diagrama polar. De la direcia fiecrei fore la 600 n ambele pri se duc n interiorul cercului fii circulare a cror nlime este proporional cu mrimea forei. n mod treptat suprafaa cumulat reprezint nsi diagrama de uzur. Diagrama astfel obinut indic zona celor mai mici presiuni exercitate asupra fusului i deci locul unde trebuie practicat orificiul pentru debitarea uleiului.

    4.4. Momentul motor

    40000

    20000

    0

    20000

    40000

    60000

    80000

    100000

    120000

    140000

    100 0 100 200 300 400 500 600 700 800

    forta[

    N]

    gradeRAC

    Z[N]T[N]

  • Momentul motor al monocilindrului M se calculeaz cu expresia: Rcos

    sinFRTM

    Tabelul 4.3 Momentul motor i a forei ce acioneaz asupra fusurilor

    0 M Zm=Z+Zb Rm- Rm+ 0 10 20 30 40 50 60 . . .

    690 700 710 720