OBLICZANIE KINEMATYKI I DYNAMIKI

UKŁADU TŁOKOWO KORBOWEGO

SILNIKÓW SPALINOWYCH

W celu kontroli przyswojonego przez uczniów materiału z Budowy Pojazdów Samochodowych w zakresie silników spalinowych przedstawiam tok obliczeń kinematyki i dynamiki układu tłokowo-korbowego.

Tok obliczeń w przypadku gdy mamy podane następujące wielkości:

Prędkość obrotową silnika n [obr/min]

Średnice cylindra D [mm]

Skok tłoka S [mm]

1. Należy obliczyć promień korby:

2. Wybrać z zakresu wielkość stosunku
   

λ - mieści się w granicach od (0,24÷0,31)

3. Obliczyć drogę tłoka x, harmoniczną pierwszego rzędu x' i harmoniczna drugiego rzędu x'' stosując wzory:

x = x' + x'' [mm]

4. Obliczyć prędkość kątową wału korbowego ω:

5. Obliczyć prędkość tłoka c, prędkość pierwszego rzędu c' i prędkość drugiego rzędu c''

6. Obliczyć przyspieszenie tłoka b, przyspieszenie pierwszego rzędu b', przyspieszenie drugiego rzędu b''

W dalszej części należy dokonać redukcji mas

7. Obliczyć lub wybrać korzystając z poniższej tabeli masę konstrukcyjną kompletnego tłoka, korbowodu i niewyrównoważonej części ramion korby.

TYP SILNIKA	mt'[kg/m^3]	mk'[kg/m^3]	mw'[kg/m^3]
ZL n < 4500 obr/min wzór Zakres	(1,2 - 1,3)D 100 - 170	(1,5 - 1,6)D 90 - 150	Silnik ZI 200 - 300 wał stalowy
ZL n > 4500 obr/min wzór Zakres	(1,3 - 1,4)D 100 - 170	(1,8 - 2,0)D 90 - 150	Silnik ZI 100 - 200 wał żeliwny
ZS samochodowe wzór Zakres	(2,0 - 2,2)D 180 - 280	(2,3 - 2,5)D 250 - 360	Silnik ZS 250 - 350 wał stalowy silnik ZS 150 - 350 wał żeliwny
ZS ciągnikowe wzór zakres	(2,2 - 2,4)D 180 - 280	(2,5 - 2,8)D 250 - 360

Dla silnika o znamionowej prędkości obrotowej n [obr/min] oraz o żeliwnym wale korbowym można przyjąć na podstawie tabeli następujące wzory:

8. Obliczyć powierzchnię czynną tłoka

9. Przeliczam masę konstrukcyjną na rzeczywistą

10. Obliczając masę korbowodu wykonującą ruch postępowo - zwrotny przy wstępnych obliczeniach można skorzystać z poniższej tabeli lub z zakresu m._kp = (0,20÷0,34)m_k

Pojazd Silnik	STAR 359	NYSA,ŻUK S21	FIAT 125p 115C	FIAT 126p A126	Motocykl WSK 125
m.ko/mk	0,692	0,751	0,786	0,813	0,610
m.kp/mk	0,308	0,249	0,214	0,187	0,390

11. Obliczyć masę korbowodu wykonującą ruch obrotowy

12. Obliczyć zredukowana całkowitą masę wykonującą ruch postępowo - zwrotny

13. Obliczyć zredukowaną masę wykonującą ruch obrotowy

14. Obliczyć siłę odśrodkową

15. Obliczyć siłę bezwładności mas w ruchu postępowo - zwrotnym pierwszego rzędu P_P' i drugiego rzędu P_P'' dla α = 10⁰

16. Obliczyć wskaźnik skokowości

17. Obliczyć średnią prędkość tłoka

PRZYKŁAD OBLICZEŃ

Tok obliczeń w przypadku gdy mamy podane następujące wielkości:

Prędkość obrotową silnika n = 6500 [obr/min]

Średnice cylindra D = 82 [mm]

Skok tłoka S = 83,5 [mm]

18. Należy obliczyć promień korby:

19. Wybrać z zakresu wielkość stosunku
    

λ - mieści się w granicach od (0,24÷0,31), przyjmujemy do obliczeń λ = 0,280

20. Obliczyć drogę tłoka x, harmoniczną pierwszego rzędu x' i harmoniczna drugiego rzędu x'' stosując wzory:

x = x' + x'' = 0,000667 + 0,000178 = 0,00084[m.] = 0,84[mm]

21. Obliczyć prędkość kątową wału korbowego ω:

22. Obliczyć prędkość tłoka c, prędkość pierwszego rzędu c' i prędkość drugiego rzędu c''

23. Obliczyć przyspieszenie tłoka b, przyspieszenie pierwszego rzędu b', przyspieszenie drugiego rzędu b''

W dalszej części należy dokonać redukcji mas

24. Obliczyć lub wybrać korzystając z poniższej tabeli masę konstrukcyjną kompletnego tłoka, korbowodu i niewyrównoważonej części ramion korby.

TYP SILNIKA	mt'[kg/m^3]	mk'[kg/m^3]	mw'[kg/m^3]
ZL n < 4500 obr/min wzór zakres	(1,2 - 1,3)D 100 -170	(1,2 - 1,3)D 100 -170	(1,2 - 1,3)D 100 -170
ZL n > 4500 obr/min wzór zakres	(1,2 - 1,3)D 100 -170	(1,2 - 1,3)D 100 -170	(1,2 - 1,3)D 100 -170
ZS samochodowe wzór zakres	(1,2 - 1,3)D 100 -170	(1,2 - 1,3)D 100 -170	(1,2 - 1,3)D 100 -170
ZS ciągnikowe wzór zakres	(1,2 - 1,3)D 100 -170	(1,2 - 1,3)D 100 -170	(1,2 - 1,3)D 100 -170

Dla silnika o znamionowej prędkości obrotowej n = 6500[obr/min] oraz o żeliwnym wale korbowym można przyjąć na podstawie tabeli następujące wzory:

25. Obliczyć powierzchnię czynną tłoka

26. Przeliczam masę konstrukcyjną na rzeczywistą

27. Obliczając masę korbowodu wykonującą ruch postępowo - zwrotny przy wstępnych obliczeniach można skorzystać z poniższej tabeli lub z zakresu m._kp = (0,20÷0,34)m_k

Pojazd Silnik	STAR 359	NYSA,ŻUK S21	FIAT 125p 115C	FIAT 126p A126	Motocykl WSK 125
m.ko/mk	0,692	0,751	0,786	0,813	0,610
m.kp/mk	0,308	0,249	0,214	0,187	0,390

Dla danego silnika można przyjąć

[kg]

28. Obliczyć masę korbowodu wykonującą ruch obrotowy

29. Obliczyć zredukowana całkowitą masę wykonującą ruch postępowo - zwrotny

30. Obliczyć zredukowaną masę wykonującą ruch obrotowy

Można zacząć obliczyć siły w mechanizmie korbowym

31. Obliczyć siłę odśrodkową

32. Obliczyć siłę bezwładności mas w ruchu postępowo - zwrotnym pierwszego rzędu P_P' i drugiego rzędu P_P'' dla α = 10⁰

33. Obliczyć wskaźnik skokowości

34. Obliczyć średnią prędkość tłoka

---