1 / 58

Motori 3. predavanje

Motori 3. predavanje. KINEMATIKA I DINAMIKA KOLJENASTOGA MEHANIZMA. Osnovne veličine koljenastoga mehanizma.  D. V c. s = 2 r stapaj (hod klipa) r radius koljena D promjer cilindra Stapajni volumen: Kompresijski volumen: V c Maksimalni volumen: V max = V s + V c

florence-chan
Download Presentation

Motori 3. predavanje

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Motori 3. predavanje

  2. KINEMATIKA I DINAMIKA KOLJENASTOGA MEHANIZMA

  3. Osnovne veličine koljenastoga mehanizma D Vc s = 2r stapaj (hod klipa) r radius koljena D promjer cilindra Stapajni volumen: Kompresijski volumen: Vc Maksimalni volumen: Vmax = Vs + Vc Trenutni volumen cilindra: GMT (gornja mrtva točka) Vmax s=2r VS DMT (donja mrtva točka) l  r 2r

  4. Geometrijski stupanj kompresije: Izvedeni volumeni: Stupnjevi kompresije:  Ottovi motori: 2T motori = 6.5 ... 10 4T motori s 2 ventila  = 8 ... 10 4T motori s 4 ventila  = 9 ... 11 4T motori s dir. ubrizgavanjem  = 11 ... 14 Dizelski motori, 2T, sporokretni = 12 ... 14 4T, DI, brzo- i srednjekretni = 15 ... 18 4T, IDI, brzokretni  = 20 ... 25 Omjer s/d s/d = 1 kvadratični motor s/d < 1 podkvadratični motor s/d > 1 nadkvadratični motor

  5. Brzina vrtnje: n Vrijeme jednog okretaja: Srednja brzina klipa (srednja stapna brzina) cs = 6 ..... 25 m/s (većinom 8 ... 10 m/s) Kutna brzina: Vrijeme za prijelaz kuta : Brzina na koljenu: Ubrzanje na koljenu:

  6. KINEMATIKA KOLJENASTOGA MEHANIZMA

  7. Hod klipa (opći slučaj) Položaj mehanizma za gornju mrtvu točku Položaj mehanizma za donju mrtvu točku Ukupni hod klipa (stapaj)

  8. Hod klipa (za e = 0) xA

  9. Točna jednadžba Približna jednadžba: Približna jednadžba

  10. Brzina klipa Točna jednadžba Približna jednadžba

  11. Ubrzanje klipa Točna jednadžba Približna jednadžba

  12. Harmonijske komponente ubrzanja klipa

  13. Prikaz harmonijskih komponenti ubrzanja klipa NAPOMENA: Ubrzanja su kao vektori prikazana u prostoru kompleksnih brojeva gdje je realna os vertikalna, a imaginarna os horizontalna. Projekcije vektora na realnu os daju trenutnu vrijednost ubrzanja. Komponenta ubrzanja klipa 1. reda (plava) je u dijagramu uvijek usmjerena u pravcu koljena i vrti se zajedno s njime. Komponenta 2. reda (zelena) vrti se dvostruko brže od koljena. Njihova vektorska suma predstavlja vektor ukupnog ubrzanja (crveno) Realna os  - kut koljena  2 Imaginarna os  = 0  = /2  =   = 3/2 Prikaz ubrzanja za četiri položaja koljena

  14. DINAMIKA KOLJENASTOG MEHANIZMA

  15. Sile u koljenastom mehanizmu (za 1 cilindar) Inercijska translacijska sila - sila tlaka plinova (crvena), u smjeru duž osi cilindra, - inercijska translacijska sila (zelena), u smjeru osi cilindra, - centrifugalna sila (ljubičasta), uvijek u smjeru koljena. U točki A grupirane su mase koje izvode translacijsko oscilatorno gibanje. U točki B grupirane su mase koje se gibaju po kružnici radiusa r. Amplituda inercijskih (translacijskih i centrifugalnih) sila proporcionalna je kvadratu brzine vrtnje A Sila tlaka plinova l Centrifugalna sila  B r O

  16. D Sila tlaka plinova D p1() p() Jednoradni stroj A p2() p0 d Fpl A p0 Dvoradni stroj l l   B B r r O O

  17. Inercijska translacijska sila Inercijska translacijska sila Fin,A A l Otvoreno pitanje je što sve čini masu točke A?  B r O

  18. Masu dijelova koncentriranu u točki A kod klipnog mehanizma čine: • Masa klipa (komplet s klipnim prstenima i osovinicom), • Reducirana masa ojnice u točki A A Stap Stapajica • Masu dijelova koncentriranu u točki A kod stapnog mehanizma čine: • Masa stapa (komplet s klipnim prstenima), • Masa stapajice, • Masa križne glave • Reducirana masa ojnice u točki A Križna glava A Ojnica

  19. Masa u točki A (nastavak) • Mase dijelova koji izvode čistu translaciju (klip s klipnim prstenima i osovinicom, stap, stapajica, križna glava) određujemo vaganjem dijelova. • Dio reducirane mase ojnice u točki A, koja izvodi translacijsko gibanje, odrediti ćemo zamjenom ojnice sustavom od dvije točkaste mase. • Za ojnicu su nam potrebni sljedeći podaci: • Masa ojnice moj, • Duljina ojnice l (od osi ležaja male pesnice do osi ležaja velike pesnice ojnice), • Položaj težišta ojnice, • Moment inercije ojnice Joj oko težišta u ravnini gibanja mehanizma.

  20. Zamjena ojnice sustavom dvije mase Ukupna ojnica se zamjenjuje sustavom dvije točkaste mase moj,A i moj,B (bez vlastitih momenata inercije) i zaostalim momentom inercije Joj,B u točki B Očuvanje mase ojnice: moj = moj,A + moj,B Očuvanje položaja težišta ojnice: moj,A a = moj,B b Očuvanje momenta inercije ojnice: Joj = moj,A a2 + moj,B b2 + Joj,B Težište A B moj Joj A B Joj,B Joj,B moj,A moj,B b a l

  21. Praktične veličine kod ojnica Ojnice 4T motora Ojnica velikih 2T motora

  22. Centrifugalna sila Centrifugalna sila uvijek djeluje u smjeru koljena u ravnini gibanja koljenastoga mehanizma. Za konstantnu brzinu vrtnje, njena veličina je konstantna. Ona se tada ne mijenja po veličini već samo po smjeru u kojemu djeluje. Njena se veličina mijenja proporcionalno kvadratu brzine vrtnje. A l Centrifugalna sila  FR B r O

  23. SILE U KOLJENASTOM MEHANIZMU JEDNOGA CILINDRA

  24. Inercijska translacijska sila Sile u točki A U točki A djeluje sila tlaka plinova i inercijska sila translacijskih masa: Fin,A A Fpl Sila tlaka plinova l  B r O

  25. Ukupna sila FA koja djeluje u točki A rastavlja se na silu Foj koja se prenosi duž ojnice i silu FN kojom se klip (ili križna glava) oslanja na kliznu površinu. Pritom se sila trenja zanemaruje. Ojnica je od neutralnog položaja (položaj mehanizma u GMT) otklonjena za kut . Sila koja se prenosi duž ojnice je: Sila kojom se klip oslanja na kliznu stazu je: A FN A FA FA Foj Foj l    FN B r O

  26. Primjer polarnog dijagrama sila u maloj pesnici ojnice za mali 4T dizelski motor. Brzina vrtnje n = 3000 min-1 

  27. Normalna sila Tangencijalna sila na koljenu GMT 3000 min-1 Djelimično opterećenje stapaj Puno opterećenje 3000 min-1 FN DMT Promjena sile FN za 2T motor duž stapaja 6000 min-1 Puno opterećenje Promjena sile FN za 4T motor duž stapaja i po kutu koljena za brzine vrtnje 3000 i 6000 min-1 Kut koljena

  28. Sile u točki B A • Sile koje djeluju u točki B su sljedeće: • Sila Foj koja se od točke A prenosi duž ojnice, • Centrifugalna sila FR,oj koja djeluje na reduciranoj masi ojnice u točki B i koja ima smjer koljena.  l FR,oj B  Foj O r  + 

  29. FB – rezultanta sila u točki B (suma sila Foj i FR,oj) FB,T– tangencijalna komponenta sile FB, FB,R – radijalna komponenta sile FB  - kut otklona sile FB od osi ojnice  FR,oj FB,R B  FB r Foj  FB,T O  +  Moment na koljenastom vratilu:

  30. Polarni dijagram sile FBu koordinatnom sustavu koljena Polarni dijagram sile FBu koordinatnom sustavu motora Polarni dijagram sile FBu koordinatnom sustavu ojnice

  31. Tangencijalna sila na koljenu jednog cilindra brodskog 2T dizelskog motora

  32. Tangencijalna sila na koljenu jednog cilindra 4T dizelskog motora (Torpedo – KHD)

  33. Reducirana masa koljena mko,B mko,B r mko rko,T O Težište mase koljena

  34. Sile u točki O • Sile koje djeluju u točki O su sljedeće: • Sila FB koja se od točke B prenosi duž na temeljni ležaj, • Centrifugalna sila FR,ko koja djeluje na masi koljena reduciranoj u točki B i koja ima smjer koljena. A A   l l rezultantna sila u točki O FR,ko FR,ko   B B r r FO   O O FB FB

  35. Polarni dijagram sila FO iz susjednih cilindara, koje djeluju na temeljni rukavac u koordinatnom sustavu koljenastoga vratila. Pomoću ovog dijagrama može se odrediti položaj ulaza otvora za dovod ulja za podmazivanje iz glavnog ležaja kroz koljenasto vratilo do letećeg ležaja.

  36. Rastavljanje sile FO na glavne rukavce A,1 Koljeno se vrti oko uzdužne osi koljenastoga vratila i oslonjeno je na svoje susjedne glavne rukavce. Sila FO se rastavlja na komponente koje djeluju na glavnim rukavcima. Na istome rukavcu će kod motora s više cilindara djelovati komponente sile FO od oba susjedna cilindra. Rezultantna sila na glavnom rukavcu Glavni rukavac FO,1 Koljeno FO,1,a B,1 O,2 FO,2,a FO,1,b FO,2 O,1 B,2 a1 FO,2,b a2 Susjedni cilindar

  37. URAVNOTEŽENJE INERCIJSKIH SILA

  38. Inercijske sile djeluju samo na dijelove u gibanju. Njima se ne suprotstavlja nikakva sila u kućištu motora. Zbog toga ove sile nazivamo neuravnoteženima (ili slobodnim silama) Sile tlaka plinova djeluju na klip i na cilindarsku glavu. Sila s klipa se prenosi na temeljni ležaj, a uravnotežuje je sila koja se s cilindarske glave prenosi kroz kućište motora na nosače ležaja. Na kućištu se samo javlja reakcija na pogonski moment

  39. Inercijske sile u mehanizmu jednog cilindra A Inercijska sila masa u translaciji, FT, stalno se prostire samo duž pravca gibanja točke A. Ona je čas pozitivna, čas negativna i mijenja svoju veličinu s kutom koljena, no stalno djeluje samo duž pravca. Centrifugalna sila FR djeluje uvijek u smjeru koljena. Ako je brzina vrtnje koljenastoga vratila konstantna, tada je i centrifugalna sila konstantna. Pri svojoj rotaciji, zajedno s koljenom, vrh vektora ove sile opisuje kružnicu u ravnini gibanja mehanizma. FT FR B O Ravnina gibanja koljenastoga mehanizma

  40. PRIKAZ UKUPNIH INERCIJSKIH SILA ZA 1 CILINDAR Rezultanta  O O O  O  2 Prikaz u polju imaginarnih brojeva, promatra se samo projekcija na (vertikalnu) realnu os Polarni dijagram inercijskih sila

  41. URAVNOTEŽENJE INERCIJSKIH SILA ZA 1 CILINDAR • Uravnoteženje 1 protuutegom na koljenu • Uravnoteženje parovima protuutega

  42. Uravnoteženje inercijskih sila rotirajućih masa protuutegom A A   l l FR     B r O rp mp

  43. Dodatno uravnoteženje inercijskih sila translacijskih masa protuutegom A A  = 0.3 do 0.5   l l Neuravnoteženo Dodatno uravnotežen dio translacijskih sila Uravnotežene samo centrifugalne sile FR   B r O rp  mp

More Related