3. Руху центру підшипника
Химия

3. Руху центру підшипника


3. Руху центру підшипника

3.1 Рівняння руху

Принциповою особливістю роботи підшипників колінчастого валу двигуна внутрішнього згоряння є постійна зміна зовнішніх навантажень. Отже, ці підшипники не можуть працювати у стаціонарному режимі. Розрахунок у квазістаціонарному режимі також не слід рекомендувати, бо, як показано вище, вплив швидкості руху дуже великий і багатогранний. Тому є тільки один вихід — рахувати динаміку руху центру на основі
РІВНЯННЯ РУХУ.

У координатній формі рівняння руху має вигляд:

             Jx=(R кр - Px сум)/Gx*98100                       3.1.1
Jy=(T кр - Py сум)/Gy*98100 3.1.2

Для вирішення даних диференційних рівнянь використовуємо чисельний метод РУНГЕ-КУТТА другого порядку. Для цього рівняння 3.1.1 і 3.1.2 перетворимо наступним чином:

             dVx/df = 98100/6n*(R к - Px сум)/Gx                3.1.3
dX /df = Vx/6n 3.1.4
dVy/df = 98100/6n*(T к - Py сум)/Gy 3.1.5
dY /df = Vy/6n 3.1.6
где: X и Y [мм] - координаты центра смещенной втулки,
Vx=dX/dt [мм/сек] - скорость смещения центра "
Vy=dY/dt " " " " ,
Jx=dVx/dt[мм/сек ]- ускорение " " "
Jy=dVy/dt " " " " " ,
Gx [КГ] - масса подвижного элемента вдоль оси x,
Gy [КГ] - масса подвижного элемента вдоль оси y,
R к [КГ] - радиальная сила,
T к [КГ] - тангенциальная сила, Px сум[КГ] - составляющие гидродинамических сил
Py сум[КГ] (внутренних сил в слое смазки),
f [ град] - угол поворота коленчатого вала,
n [об/мин] - частота вращения,
98100 мм/сек -ускорение силы тяжести.

3.2 Маса рухомого елемента

При розрахунку шатунного підшипника слід враховувати, що при русі вздовж осі шатуна інертною масою є маса комплектного поршня і шатуна, а при русі перпендикулярно до осі шатуна інертною масою є маса приведена до нижньої голівки шатуна.

Існують два методи приведення маси шатуна до нижньої голівки: — Маса шатуна поділяється на дві частини (широко поширений спосіб, що вимагає розважування на двох вагах) і — Маса шатуна поділяється на три частини (спосіб вимагає визначення моменту інерції шатуна).

Далі буде використано перший спосіб.

Оскільки система координат пов’язана з нерухомим елементом — шийкою колінчастого валу і щодо цього елемента визначаються зовнішні та внутрішні сили, то інерційні маси мають бути визначені щодо цієї нерухомої системи координат.

Однак, на даному етапі роботи це питання не розглянуте та при розрахунках динаміки руху маси прийняті рівними.

3.3 Реакція масляного шару. Внутрішня сила

ВНУТРІШНЯ СИЛА квазістатичні поля Внутрішня сила визначає несучу здатність підшипника. Складові цієї сили визначені у параграфі 2.2, формули 2.2.5 та 2.2.6.

Однак, як показали попередні розрахунки, з точки зору прискорення розрахунку, з-за можливості уникнути надзвичайно дрібного дроблення кроку, раціональніше попередньо отримати квазістатичні поля, що становлять несучої здатності гідродинамічного шару мастила, а потім інтерполяцією з них отримувати відповідну величину несучої здатності. Під квазістатичними полями маються на увазі тривимірні залежності несучої здатності від: зміщення, швидкості зміщення у напрямку зміщення та швидкості зміщення перпендикуляртного зміщення.

Приклади впливу цих трьох факторів наведено у розділі 2.

На підставі попередніх розрахунків встановлено, що за зміщенням інтерполяція має бути квадратичною, інтерполяція за швидкостями руху центру може бути лінійною.

3.4 Зовнішнє навантаження

Зовнішнє навантаження на підшипник визначається традиційним динамічним розрахунком двигуна. Тому в даному параграфі наведені кінцеві формули для визначення зовнішніх зусиль, що діють уздовж осі радіусу кривошипу, так звана радіальна сила R кіль, і перпендикулярно радіусу кривошипу тангенціальна сила T кас.

Сила, що діє вздовж шатуна

                   P шат =(P пост - P газ)/ tg(b)               3.4.1
Радиальная сила, действующая на кривошип
R кол = P шат*cos(f+b) + P вр 3.4.2
Тангенциальная сила
T кас = P шат *sin(f+b) 3.4.3
где: P пост - сила инерции поступательно движущихся масс,
P газ - сила давления газов,
P вр - сила инерции вращательно движущихся масс шатуна,
b - угол отклонения шатуна,
f - угол поворота кривошипа

3.5 Приклад визначення траєкторії руху

У цьому параграфі наведено такий режим навантаження, у якому сухе тертя немає. Питання розрахунку сухого тертя буде розглянуто надалі.

На рис. 3.5.1 наведено приклад руху центру підшипника за умов відсутності сухого тертя. Центр може рухатися в межах кола окресленого радіусом радіального зазору (як приклад використаний перший цикл розрахунку). На цьому малюнку представлений розрахунок на режимі n = 2000 об/хв.

На графіку чітко видно початкову точку розрахунку. Для цієї точки вибираються довільні початкові умови. Найпростіше як початкові умови прийняти стаціонарне співвісне становище центрів:

                     X=0,   Y=0,   Vx=0,    Vy=0              3.5.1

Далі видно, що через 60 градусів зміщення виходить на квазистаціонарний режим, тобто. для точного визначення початкових умов достатньо одного циклу розрахунку.

На рис. 3.5.2 дано розгорнуті по кутку повороту колінчастого валу діаграми мінімальних зазорів у підшипнику та максимальних гідродинамічних тисків для того ж випадку розрахунку, що і на рис. 3.5.1. Як видно з графіка, максимальні гідродинамічні тиски на даному режимі можуть перевищувати 600 кг/см2.

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *