1 / 57

KINEMATIKA I DINAMIKA KOLJENASTOGA MEHANIZMA

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

sasha-owens
Download Presentation

KINEMATIKA I DINAMIKA KOLJENASTOGA MEHANIZMA

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. KINEMATIKA I DINAMIKA KOLJENASTOGA MEHANIZMA

  2. Osnovne veličine koljenastoga mehanizma D Vc s = 2r stapaj (hod klipa) r radijus 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

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

  4. Brzina vrtnje: n Vrijeme jednog okretaja: Srednja brzina klipa (srednja stapna brzina) cs = 6 ..... 15 m/s (većinom 8 ... 10 m/s) Kutna brzina: Vrijeme za prijelaz kuta : Brzina na koljenu: Ubrzanje na koljenu:

  5. KINEMATIKA KOLJENASTOGA MEHANIZMA

  6. Hod klipa (za e = 0) xA

  7. Točna jednadžba Približna jednadžba: Približna jednadžba

  8. Brzina klipa Točna jednadžba Približna jednadžba

  9. Ubrzanje klipa Točna jednadžba Približna jednadžba

  10. Harmonijske komponente ubrzanja klipa

  11. 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

  12. DINAMIKA KOLJENASTOG MEHANIZMA

  13. 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

  14. 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

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

  16. 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

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

  18. 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

  19. SILE U KOLJENASTOM MEHANIZMU JEDNOGA CILINDRA

  20. 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

  21. 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

  22. 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  + 

  23. 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:

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

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

  26. URAVNOTEŽENJE INERCIJSKIH SILA

  27. 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

  28. 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

  29. 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

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

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

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

  33. Lancasterovi protuutezi    rp rp mp mp  Parom jednakih protuutega (Lancasterovi protuutezi), koji se vrte u suprotnom smjeru jednakom kutnom brzinom, moguće je dobiti silu čija se vrijednost harmonijski mijenja i djeluje po pravcu, kao rezultantu centrifugalnih sila oba protuutega.

  34. Lancasterovi protuutezi Protuutezi I reda     rp,1 rp,1 mp,1 mp,1 Protuutezi II reda 2 2 2 2 mp,2 mp,2 rp,2 rp,2

  35. Potpuno uravnoteženi koljenasti mehanizam A l A Proizvoljni položaj koljenastoga mehanizma B B   Položaj koljenastoga mehanizma za kut  = 0 r O l l rp Protuuteg na koljenu za uravnoteženje centrifugalne sile mp    mp,1 mp,1   Par protuutega 1. reda za uravnoteženje translacijskih inercijskih sila 1. reda rp,1 rp,1   mp,1 mp,1 O rp,1 rp,1 r rp mp mp,2 mp,2 2 2 2 2 Par protuutega 2. reda za uravnoteženje translacijskih inercijskih sila 2. reda rp,2 rp,2 2 2 mp,2 rp,2 rp,2 mp,2

  36. MOTORI S VIŠE CILINDARA

  37. STANDARDNO OZNAČAVANJE CILINDARA MOTORA (ISO 1205, ISO 2276) 8 7 B6 A6 6 A5 B5 5 B4 A4 4 B3 A3 3 B2 A2 2 Desna strana 1 A1 B1 Lijeva strana Pogonska strana Pogonska strana Lijevi Desni Smjer odbrojavanja Određivanje smjera vrtnje (gledano prema spojci motora)

  38. IZNIMNO OZNAČAVANJE CILINDARA VOZILSKIH MOTORA (DIN 73021) 1 2 Smjer odbrojavanja 3 4 5 6 7 8 Pogonska strana Zbog ovoga je potrebno na početku razgovora s partnerom uskladiti sistem označavanja cilindara, kako bi bili sigurni da razgovaramo o istome cilindru.

  39. RAZLOZI IZVEDBE MOTORA S VIŠE CILINDARA • Izvedba motora u širokom području snaga, primjenom različitog broja jednakih cilindara, • Ujednačavanje izlaznog momenta motora, • Unutarnje uravnoteženje inercijskih sila motora

  40. Koncept raspodjele procesa pojedinih cilindara po periodi procesa jednoga cilindra A • Pretpostavka je da imamo motor u izvedbi s 4 jednaka cilindra, u kojima se odvija jednaki proces. • Rasporedom koljena na koljenastom vratilu pokušati će se dobiti ujednačeni moment na spojci motora. • Četverotaktni proces koji se odvija u jednom cilindru je pojednostavnjen radi boljega poimanja načina rješavanja problema. Zbog jednostavnosti izlaganja je pretpostavljeno da dobivamo pogonski moment samo tijekom ekspanzije u cilindru M B Moment Mmax O 0  0 360 540 720 180 Kut koljena

  41. M Za 4 cilindra Mmax Moment Za 1 cilindar Msr 0  0 360 540 720 180 Kut koljena Pretpostavka: Svi cilindri pale istovremeno M M Za 1 cilindar Moment Za 4 cilindra Mmax Msr 0 0   0 0 360 360 540 540 720 720 180 180 Kut koljena Pretpostavka: Po dva cilindra pale istovremeno tijekom svakog okretaja. Obzirom na 4T proces paljenje u jednom cilindru se vrši tek svaki drugi okretaj.

  42. M M Za 1 cilindar Moment Moment Za 4 cilindra Mmax = Msr 0 0   0 0 360 360 540 540 720 720 180 180 Kut koljena Kut koljena Pretpostavka: Po jedan cilindar pali svako pola okretaja, tj. jednoliko raspoređeno po periodi jednoga procesa Rezultat: Pogonski moment na spojci je jednolik, a maksimalni moment ne odstupa suviše od srednje vrijednosti momenta Preporuka: Kut razmaka paljenja među cilindrima treba biti: gdje je:  - taktnost procesa ( = 2 ili 4) z - broj cilindara u redu ili koljena na koljenastom vratilu

  43. M Nm Promjena momenta na spojci koljenastoga vratila za motor s različitim broj cilindara z (od 1 do 12) Kut koljena

  44. Promjena momenta na spojci koljenastoga vratila za različite izvedbe i broj cilindara

  45. RASPORED KOLJENA I REDOSLIJED PALJENJA

  46. KUT IZMEĐU DVA UZASTOPNA PALJENJA Već smo imali prilike vidjeti da će rezultirajući ukupni moment na spojci motora biti najravnomjerniji ako su procesi u pojedinim cilindrima jednoliko raspodijeljeni po jednoj periodi procesa. Kut periode jednoga procesa je: 2  = 360o za dvotaktni proces (2T) 4  = 720o za četverotaktni proces (4T) Ako uvedemo oznaku za taktnost procesa:  = 2 ili 4 za 2T ili 4T proces tada je kut periode procesa jednak   Kut između dva uzastopna paljenja kod motora s z cilindara bi trebao biti:

More Related