活塞式创信娱乐登录力學模型及性能分析

2018-01-26  來自: 永嘉縣创信平台自動化儀表有限公司瀏覽次數:385

 创信娱乐登录從起動到轉速穩定下來后, 在任一時刻排氣量都等于進氣量, 表示為, q 排=q 進。由此利用能量守恒原理, 定量研究發動機穩態時, 阻力矩和轉速的關系。

  顯然, 四個活塞缸是按一定順序依次對曲軸發生作用, 四個活塞缸對曲軸旋轉的“貢獻”是一致的, 要研究發動機整體, 可以先研究單個活塞對曲軸的作用原理。如圖2 所示, 把典型的“曲柄連桿機構”, 作為研究單個活塞對曲軸作用的力學模型。

  

曲柄連桿機構示意圖


  旋轉半徑r 和曲軸偏心距一致, 連桿長度l 和滾圈半徑一致, p 為活塞對滾圈的壓力, F 表示排氣過程對旋轉的阻力, M表示旋轉負荷即阻力矩。取曲柄的轉角! 為廣義坐標, 則滑塊B 的坐標xB 可用廣義坐標! 表示如下:

  χB=rcosφ+√l2- r2sin2φ

  而廣義虛位移δφ與滑塊B 相應產生的虛位移δχB 之間的關系可由上式變分求得, 即

  

公式1


  令:

  

公式2


  根據式( 1) 有

  

公式3


  也可表示為v=f(φ)ω,式中v 為活塞的推動速度, ω為曲軸的角速度。我們知道, 活塞虛位移產生的主動元功W主

  W主=pq=psv

  式中, s 為活塞的截面積, v 為活塞速度, p 為创信娱乐登录的給定氣壓, q 為排氣量。

  曲軸轉動形成的約束元功W轉為

  W轉=Mω

  式中, M為曲軸的阻力矩( 負荷)氣缸排氣形成的約束元功W排為

  W排= Δpq

  式中, Δp 表示氣缸排氣需要的壓力, 在排氣口結構大小確定以后, 與排氣量的平方成正比, 即, Δp=Kq2 于是有, W排=Kq3=K( ps) 3。K 是表征排氣口結構大小的常數。

  根據功能平衡原理(忽略所有構件的重量、摩擦力和泄漏):

  W主=W轉+W排

  于是, psv=Mω+K( sv) 3

  psf( φ) ω=Mω+Ks3f3( φ) ω3

  因為總有ω>0 , 所以有

  

公式33


  ( 3)

  分析式( 3) 知道, 角速度ω隨著φ變化, 發動機在不同位置有不同的速度, 同時, 因為總有ω>0,因此有psf( φ) - M>0, 滿足這一關系的是一個開區間, 設為( α, β) , 并稱( α, β) 為有效作用區間, 這里會出現兩種情況: ( 1) β- α>π/2; ( 2) β- α<π/2。

  

曲軸在不同位置的角速度圖


  圖3表達了兩種情況下, 曲軸在不同位置的角速度。這里需要特別指出的是, 當β- α>π/2 時, 會有兩個氣缸同時對曲軸旋轉起作用, 發動機的配氣閥在這時增加一個排氣口。設第一個氣缸的排氣量為q1, 第二個為q2, 如果只有一個出口, W 排=K( q1+q2) 3>>Kq13+Kq23, 但增加一個排氣口后, 基本能實現,W排=W1+W2, 從而能各自使用公式( 3) 分別計算出ω1、ω2, 這時曲軸的總的角速度ω=ω1+ω2。再看β-α<π/2 的情況要簡單一些。我們很容易推斷出, 不管哪種情況, 發動機的平均角速度計算公式為:

  

公式4


  ( 4)

  發動機轉速n 為

  

公式5


  ( 5)

  式( 5) 即是活塞發動機轉速的計算公式, 從公式( 5) 知, 在發動機結構確定、氣壓給定以后, 計算在一定負荷下發動機的轉速, 首先要利用關系psf(φ)- m>0, 求取初始角α和終了角β然后根據公式( 5) 計算出轉速n。

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