Creeaza.com - informatii profesionale despre


Simplitatea lucrurilor complicate - Referate profesionale unice
Acasa » tehnologie » tehnica mecanica
Dinamica mecanismului motor

Dinamica mecanismului motor


Dinamica mecanismului motor

1 Generalitati. Clasificari ale fortelor din mecanismul motor

In timpul functionarii motorului, in elementele mecanismului motor iau nastere o serie de eforturi determinate de fortele ce apar in mecanismul motor, eforturi a caror cunoastere este necesara pentru efectuarea calculelor de rezistenta, pentru calculul  variatiei momentului motor si dimensionarea volantului, pentru studiul vibratiilor.

In mecanismul motor apar patru tipuri de forte, impartite in functie de fenomenul fizic care le produce:

fortele de presiune (FP) datorate presiunii gazelor ce evolueaza in cilindrii motorului;



fortele de inertie (Fj, Fr) datorate maselor pieselor in miscare accelerata de rotatie sau de translatie;

fortele de frecare (Ff) aparute intre piesele aflate in miscare relativa una fata de cealalta datorate fortelor ce se transmit intre aceste piese;

fortele de greutate (Fg) datorate maselor pieselor.

Dintre aceste forte, cele de frecare si de greutate au valori mici in raport cu celelalte doua categorii. De aceea pentru calcule prezinta importanta doar fortele de presiune si cele de inertie.

2 Forta de presiune a gazelor

Presiunea exercitata pe suprafata capului pistonului de catre gazele care evolueaza in cilindru determina o forta de presiune, a carei determinare se face cu relatia:

(1)

unde:

D=92 mm - alezajul cilindrului

pcil [Mpa] -presiunea gazelor din cilindru

pcart [Mpa] - presiunea gazelor din carter care lucreaza la partea inferioara a capului pistonului (pcart=0,1MPa).

Forta de presiune are o alura de variatie in timp proportionala cu cea a presiunii fluidului.

In ceea ce priveste directia acestei forte ea este intotdeauna paralela cu directia axei cilindrului iar sensul este prezentat in fig 1: cand FP >0 ea este orientata spre axa de rotatie a arborelui cotit, iar cand FP <0 este orientata spre chiulasa.

Fig. 1 Calculul variatiei fortei FP se face prin puncte.

3 Fortele de inertie

Fortele de inertie sunt produse de masele cu miscare accelerata ale mecanismului biela- manivela si anume: grupul piston, grupul bielei si arborele cotit.

Pentru simplificarea calcului dinamic se trece la un sistem de mase echivalent care sa inlocuiasca sistemul real al maselor in miscare.

Se considera astfel ca piesele mecanismului motor executa doar urmatoarele doua tipuri de miscari

miscare de translatie a grupului piston si a unei parti (m1) din masa bielei;

miscare de rotatie a arborelui cotit si a celeilalte parti (m2) din masa bielei.

Fortele de inertie care actioneaza in mecanismul motor sunt deci de doua feluri:

fortele de inertie ale maselor mj aflate in miscare de translatie (Fj);

fortele de inertie ale maselor mr aflate in miscare de rotatie (Fr).

3.1 Fortele de inertie ale maselor in miscare de translatie

Masa care executa miscare de translatie accelerata este:

mj = mgp +m1 [kg] (2)

unde  mgp este masa grupului piston compus din piston, bolt si segmenti, masa care se considera concentrata in axa boltului.

mgp= mp +mb +mseg  [kg] (3)

in care mp - masa pistonului

mb - masa boltului

mseg - masa segmentilor.

Masa pistonului se poate determina aproximativ cu relatia:

Fig. 2

mp = p D3= 0,6(0,92)3 = 0,4672 kg (4)

in care p =0,6 kg/dm3 - densitatea aparenta a pistonului (p =0,50,8 kg/dm3)

Masa boltului se poate calcula cu relatia:

mb= Vb OL = 0,0206 7,7 = 0,1586 kg (5)

cu

(5')

in care

deb=(0,240,28)D sau deb=(0,24.0,28)92= 22,08.25,76= 24 mm

dib=(0,650,75)deb sau dib=(0,65.0,75)24 = 15,6.18 = 16 mm

l=(0,880,93)D sau l=(0,88.0,93)92= 80,96.85,56 = 82 mm

dimensiunile principale ale boltului.

OL =7,6.7,8 kg/dm3  - densitatea otelului se adopta OL =7,7kg/dm3

Masa segmentilor se adopta conform indicatiilor din [5] pag.56 in domeniul mseg=60150g. Se adopta:

mseg= 60 g=0,060 kg.

Ca urmare masa grupului piston va fi:

mgp= mp +mb +mseg = 0,4672 + 0,1586 + 0,060 = 0,6858 kg (3')

Masa bielei se poate determina cunoscand ca masa raportata a bielei are valori in intervalul:

(4)

Se adopta:

Rezulta:

(4')

Aceasta masa se descompune in cele doua mase: m1 concentrata in axa boltului si care efectueaza miscare de translatie si masa m2 concentrata in axa fusului maneton, care executa o miscare de rotatie.

Intre cele doua mase (m1 si m2 ) si masa bielei exista urmatoarele relatii:

m1=(0,20,3) mB

si (7)

m2=(0,70,8) mB.

Se adopta

m1 = 0,275 mB=0,275 0,6647= 0,1827 kg

(7')

m2 = 0,725 mB=0,725 0,6647= 0,4816 kg

In concluzie, tinand cont de cele de mai sus, se poate calcula masa in miscare de translatie:

mj = mgp +m1 = 0,6858 +0,1827 = 0,8685 kg (2')

Cunoscand aceasta masa se poate determina forta de inertie a maselor aflate in miscare de translatie:

Fj=-mjap=-mjr2(cos + cos2) [N] (8)

Directia acestei forte este intotdeauna paralela cu axa cilindrului, iar sensul este cel din fig.3: cand Fj>0 este orientata spre axa de rotatie a arborelui cotit iar cand Fj<0 este orientata spre chiulasa.

Fig. 3

3.2 Forta de inertie a maselor in miscare de rotatie

Masa totala aflata in miscare de rotatie, pentru un singur fus maneton care da nastere fortei de inertie, este formata din masa neechilibrata a cotului (mk) arborelui cotit si masa (m2) corespunzatoare bielei articulate pe fusul maneton :

mr = mk + m2 [kg] (9)

in care

mk = mM +mbr [kg] (10)

adica masa neechilibrata a unui cot este compusa din masa fusului maneton (mM) al carui centru de grutate se afla la distanta r=S/2 de axa de rotatie a arborelui cotit si din masele bratelor (mbr) ale caror centre de greutate se afla la o distanta r fata de aceeasi axa.

Aceste mase dau forte de inertie cu punctul de aplicatie in pozitii diferite fata de axa de rotatie a arborelui cotit (vezi fig. 4)

Se poate scrie deci, ca:

Fig. 4 Fr = FRM +2Frbr +FRB [N] (11)

in care

FRM = mM r 2 [N]

FRbr = mbr 2 [N] (12)

FRB =2 m2 r 2[N]

Forta de inertie a maselor in rotatie Fr este o forta rotitoare de marime constanta care actioneaza intr-un plan normal pe axa de rotatie a arborelui cotit

4 Fortele rezultante din mecanismul motor

Considerand actiunea simultana a fortei de presiune a gazelor si a fortelor de inertie se obtine schema fortelor (fig 5) unde se admite conventia de semn precizata in figura.

Forta rezultana F care actioneaza asupra pistonului este:

F=FP +Fj [N]  (13)

Forta F se descompune in componentele N, care aplica pistonul pe cilindru si B care actioneaza asupra bielei:

Fig. 5

N = F tg (14)

B=F/cos (15)

Deplasand forta B, ca vector alunecator in centrul fusului maneton (punctul M) si descompunand-o dupa doua directii ,una normala la maneton - forta Z- si cealalta tangenta la maneton - forta T- , se obtin fortele care actioneaza asupra fusului maneton si fusului palier:

(16)

(17)

Pentru a pune in evidenta momentul motor se procedeaza in felul urmator: in centul de rotatie al arborelui cotit se plaseaza doua forte T' si T" egale si de sens contrar si paralele si egale in modul cu forta T; in acelasi centru, se deplaseaza forta Z pe linia ei de actiune (notata Z').

Fortele T" si Z' dau rezultanta B' care se descompune in componentele F' si N' egale cu F si respectiv cu N.

Fortele T si T' produc un cuplu al carui moment M reprezinta momentul motor al cilindrului care poate fi calculat cu expresia:

(18)

Fortele N si N' alcatuiesc un cuplu al carui moment Mr se numeste moment de rasturnare egal si de sens contrar cu momentul motor:

Mr= -N h= -h F tg=

(19)

= - T r= -M

Momentul motor M se transmite rotilor motoare, iar momentul reactiv se transmite reazemelor motorului.

In tabelul urmator sunt prezentate valorile ce definesc dinamica mecanismului motor pe intinderea unui ciclu de functionare.`

Tabelul 1

alfa

Fp

Fj

F

N

B

Z

T

M






Politica de confidentialitate


creeaza logo.com Copyright © 2024 - Toate drepturile rezervate.
Toate documentele au caracter informativ cu scop educational.