Реферат кривошипно шатунный механизм: : — 740-10 — BestReferat.ru

Содержание

Кривошипно-шатунный механизм — реферат, курсовая работа, диплом, 2017

Заказать реферат
(курсовую, диплом или отчёт) без рисков, напрямую у автора.

Похожие работы:


Кривошипно-шатунный механизм автомобиля

11.01.2010/курсовая работа

Определение наибольшего сопряжения в системе поршень – гильза (цилиндр) в автомобилях отечественных и зарубежных марок, их сравнительная характеристика и отличительные черты. Методика вычисления выступания поршня над уплотнительным буртом гильзы.

Кривошипно-шатунный механизм ВАЗ 21081

10.04.2009/реферат

Назначение, состав, типы и виды кривошипно-шатунных механизмов, конструктивное исполнение его деталей: цилиндр, гильзы теплоотвода, поршень поступательного движения, кольца, шатун, коленчатый вал. Строение двигателя ВАЗ 21081, условия его смазки.

Кривошипно-шатунный механизм двигателя ВАЗ 21081

23.04.2009/реферат

Преобразование прямолинейного возвратно-поступательного движения поршней. Назначение, типы, виды и состав кривошипно-шатунного механизма двигателя. Подвижные и неподвижные детали. Конструктивное исполнение деталей. Коленчатый вал двигателя с маховиком.

Кривошипно-шатунный механизм двигателя Камаза 740-10

5.01.2009/реферат

Изучение кривошипно-шатунного механизма двигателя КамАЗа 740.10. Описание конструкции механизма. Техническая характеристика двигателя, экологические показатели. Необходимые рекомендации завода-изготовителя по регулировкам двигателя и его систем.

Назначение и характеристика кривошипно-шатунного механизма двигателя Д–240

3.02.2010/курсовая работа

Назначение, устройство, анализ условий работы и дефекты коленчатого вала двигателя марки Д-240. Способы восстановления коленчатого вала. Проектирование технологического процесса восстановления коленчатого вала. Выбор рационального способа восстановления.

Приспособление для дефектации шатуна в кривошипно-шатунном механизме трактора

30.08.2010/дипломная работа

Инструкционно-технологическая карта устранения возможных неисправностей кривошипно-шатунного механизма двигателя Д-240. Разработка приспособления для дефектации шатуна на смещение верхней головки относительно нижней. Расчеты затрат на изготовление.

Устройство кривошипно-шатунного механизма двигателя

27.07.2010/реферат

Характеристика конструктивного оформления, предназначения и принципа работы блока цилиндров двигателя легкового автомобиля. Ознакомление с устройством кривошипно-шатунного механизма. Рассмотрение строения коренных вкладышей и шатунных подшипников.

Аналітичне дослідження кривошипно-шатунного механізма автомобільних двигунів

24.09.2010/дипломная работа

Термодинамічний і дійсний цикли поршневих двигунів внутрішнього згорання (ДВЗ). Дослідження, кінематика та динаміка кривошипно-шатунного механізма двигуна ВАЗ-2106. Шлях поршня, його швидкість та прискорення. Дійсний цикл поршневих ДВЗ. Сили тиску газів.

Технічне обслуговування та ремонт кривошипно-шатунного механізму

17.09.2010/контрольная работа

Призначення та будова кривошипно-шатунного механізму тракторів, його основні елементи та їх взаємодія. Деталі групи остова, поршня та шатуна, колінчастого вала. Можливі несправності даного механізму, особливості його технічного обслуговування та ремонту.

Механизмы автомобильного двигателя

24.01.2010/реферат

Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы двигателя. Назначение и типы механизмов, их общее устройство, принцип действия и характеристики. Устройство деталей, материалы, из которых они изготовлены. Способы крепление автомобильных двигателей.

Двигатели внутреннего сгорания

3.06.2008/практическая работа

Изучение конструкции деталей кривошипно-шатунного механизма двигателя, размеров монтажных зазоров между юбкой поршня и цилиндром, поршневых пальцев и верхней головкой шатуна, поршневым пальцем и бобышкой поршня, конструкцией поршневых колец и шатуном.

Двигатели внутреннего сгорания

8.01.2010/курсовая работа

Цикл работы четырехтактного дизельного двигателя по мере происходящих в нем процессов, расчет параметров цикла и построение индикаторной диаграммы. Расчет и построение внешней характеристики двигателя. Проектирование кривошипно-шатунного механизма.

Двигатель

6.03.2009/реферат

Карбюраторные поршневые двигатели. Кривошипно-шатунный механизм. Газораспределительный механизм. Система питания, выпуска отработавших газов, зажигания, охлаждения, смазки двигателя. Электронная бесконтактная система зажигания. Работа масляного насоса.

Двигатель автомобиля ВАЗ-2106

18.07.2010/контрольная работа

Механизмы и системы двигателя автомобиля, техническое обслуживание. Назначение, устройство и работа кривошипно-шатунного механизма. Механизм газораспределения, его составные части. Назначение системы питания. Устройство системы смазки и охлаждения.

Перейти в список рефератов, курсовых, контрольных и дипломов по

        
дисциплине
Транспорт

Кривошипно-шатунный механизм двигателя Камаза 740-10 (Реферат)

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 2

1.
Общее устройство и техническая
характеристика двигателя КамАЗа 740.10
3

2.
Устройство кривошипно-шатунного
механизма
5

3.
Разборка, ремонт и сборка шатунно-поршневой
группы
15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 23

СПИСОК
ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
24

ВВЕДЕНИЕ

Акционерное общество (АО)
КамАЗ выпускает автомобили с колесными
формулами 6×4, 4×2 и 6×6, различающиеся
мощностными, размерными и весовыми
параметрами. Массовое производство
автомобилей семейства КамАЗ и их
поступление в автотранспортный комплекс
страны началось в 1976 г. В ходе производства
совершенствовалась конструкция
автомобилей и их составных частей,
повышалось их качество, накапливался
и изучался передовой опыт эксплуатации
и ремонта.

В данной курсовой работе
подробно описана конструкция
кривошипно-шатунного механизма в
двигатели 740.10 автомобиля КамАЗ.
Техническая характеристика двигателя
приведена в табл. 1. По своим экологическим
показателям двигатель 740.10 соответствуют
требованиям правил ЕЭК ООН уровня
EVRO-2. Приведены все необходимые рекомендации
завода-изготовителя по регулировкам
двигателя и его систем, основным
неисправностям, методам их обнаружения
и устранения.

Целью курсовой работы является
изучение устройства кривошипно-шатунного
механизма двигателя КамАЗа 740.10

1.
Общее устройство и техническая
характеристика двигателя КамАЗа 740.10

На автомобилях КамАЗ
устанавливаются восьмицилиндровые,
V-образные, четырехтактные дизели модели
740 с жидкостным охлаждением.

Блок-картер двигателя отлит
из чугуна и снизу закрыт штампованным
поддоном. В расточках блоков установлены
гильзы цилиндров «мокрого» типа.
Сверху гильзы закрыты индивидуальными
головками. Механизм газораспределения
верхнеклапанный. В нижней части развала
блока установлен распределительный
вал. Под ним в коренных опорах — коленчатый
вал.

В передней части блока с
коленчатым валом установлена гидромуфта
привода вентилятора. С правой стороны
блока крепятся центробежный фильтр
очистки масла, масляный фильтр,
маслозаливная горловина и щуп для
контроля уровня масла в поддоне. С левой
стороны нижней части блока установлен
электростартер [3, с.25].

С наружной стороны боковых
поверхностей головок цилиндров крепятся
выпускные трубопроводы, с внутренней
стороны — впускные трубопроводы и
водоотводящие трубы. Сверху к впускным
трубопроводам крепится фильтр тонкой
очистки топлива. На передних концах
водоотводящих труб установлены термостаты
системы охлаждения двигателя.

В развале блок-картера
размещены топливный насос высокого
давления, компрессор и насос гидроусилителя
рулевого управления.

Указанные конструктивные
решения, а также применение автоматической
гидромуфты в приводе вентилятора и двух
термостатов в системе охлаждения,
эффективная очистка масла, топлива и
воздуха обеспечивают высокую долговечность
деталей и узлов двигателя.

Основные параметры двигателя
модели 740. 10 приведены в технической
характеристике (табл.1)

Таблица
1.

Техническая характеристика

Модель
двигателя

740.10

Тип
двигателя

С
воспламенением от сжатия

Число
тактов

Четыре

Число
цилиндров

Восемь

Расположение
цилиндров

V-образное

Угол
развала

90°

Порядок
работы цилиндров

1-5-4-2-6-3-7-8

Диаметр
цилиндра и ход поршня, мм

120×120

Рабочий
объем, л

10,85

Номинальная
мощность брутто, кВт (л. с)

176(240)

Максимальный
крутящий момент брутто.Н. м (кгс. м)

833(85)

Частота
вращения коленчатого вала, мин:


номинальная

— при
максимальном крутящем моменте

— на
холостом ходу, не более:

минимальная

максимальная

2200

1200-1600

600±50

2930

Модель
ТНВД

337-40

Модель
форсунки

273-30

Давление
начала подъема иглы форсунки, МПа
(кгс/см): — в эксплуатации, не менее —
новой (заводской регулировки)

19,61 (200)

21,37-22,36(218-228)

Высокая литровая мощность и
низкий удельный расход топлива достигнуты
форсированием двигателя по частоте
вращения, применением совершенного
смесеобразования, высокой степени
сжатия и использованием тороидальной
камеры сгорания.

Трудоемкость технического
обслуживания двигателя в процессе
эксплуатации значительно снижена
благодаря применению закрытой системы
охлаждения с всесезонной специальной
охлаждающей жидкостью, высококачественных
моторных масел двухступенчатого
воздухоочистителя сухого типа, эффективных
топливных и масляных фильтров.

Высокие пусковые качества
двигателя при низких температурах
обеспечены применением аккумуляторных
батарей повышенной емкости, мощного
стартера, маловязкого моторного масла
и системы предпускового разогрева
двигателя.

Двигатель состоит из
кривошипно-шатунного механизма и
механизма газораспределения и систем
смазки, охлаждения, разогрева, питания
топливом, питания воздухом и выпуска
отработавших газов.

Конструктивные особенности КШМ (кривошипно-шатунный механизм) двигателей автомобилей и тракторов.

Фрагмент работы

Введение

Содержание

Список литературы

Заключение

Строение кривошипно-шатунных механизмов для автомобилей и тракторов имеет множество особенностей и конструктивных тонкостей. Для правильной и четкой работы двигателей внутреннего сгорания исправность КШМ имеет принципиальное значение, а потому его устройство и способы диагностирования и устранения неполадок являются неотъемлемой частью процесса изучения строения двигателей и автотранспортных средств в целом.
В работе рассмотрены конструктивные особенности КШМ автомобилей и тракторов, бензиновых двигателей и дизельных, а так же способы проверки технического состояния кривошипно-шатунных механизмов и техника безопасности при проведении работ.
Таким образом, цель работы достигнута.

Введение

Колесный транспорт является наиболее стабильным, массовым и удобным видом транспорта, обладающим большой маневренностью, хорошей проходимостью и приспособленностью для работы в различных климатических и географических условиях. Он является эффективным средством как для перевозки грузов и пассажиров – автомобилями, так и для обработки почвы и иных тяжелых работ — тракторами.
Знание особенностей устройства, работы, обслуживания и ремонта как транспорта в целом, так и его систем и агрегатов, позволит организовать технически грамотную эксплуатацию транспортных средств. Именно поэтому вопросы, связанные с глубоким изучением составных частей автомобильной техники, являются актуальными.
Целью контрольной работы является изучение конструктивных особенностей кривошипно-шатунного механизм
Показать все
а автомобилей и тракторов.

Скрыть

Оглавление

Введение 3
1. Общее предназначение и строение КШМ 4
2. Проверка технического состояния КШМ 7
3. Охрана труда и техника безопасности на рабочем месте 11
Заключение 12
Список использованной литературы 13

Список использованной литературы

1. Аринин И. Н., Коновалов С. И., Баженов Ю. В. Техническая эксплуатация автомобилей: Учебное пособие – М: Феникс, 2007. – 328 с.
2. Богатырев А.В. и др. Автомобили / А.В. Богатырев, Ю.К. Есеновский-Лашков, М.Л. Насоновский, В.А. Чернышев. Под. ред. А.В. Богатырева. – М.:, КолосС, 2004. – 496 с.
3. Гроэ Х., Русс Г. Бензиновые и дизельные двигатели – М.: За рулем, 2013. – 272 с
4. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн.1. Теория рабочих процессов: Учеб./ В.Н. Луканина, К.А. Морозов, А.С. Хачиян и др.; под ред. В.Н. Луканина. – М.: Высшая школа, 2005. – 479 с.
5. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей: учебник для вузов / Алексеев В. П., Воронин В. Ф., Грехов Л. В. [и др.]; общ. ред. Орлин А. С., Кругл
Показать все
ов М. Г. – 4-е изд., перераб. и доп. – М. : Машиностроение, 1990. – 283 с
6. Дмитриевский А.В. Автомобильные бензиновые двигатели – М.: ООО Изд-во Астрель, 2003. – 128 с
7. Дьяченко В.Г. Теория двигателей внутреннего сгорания. Учебник. — Харьков: ХНАДУ, 2009. – 500 с.
8. Стуканов В.А. Основы теории автомобильных двигателей и автомобиля. Учебное пособие. – М.: Форум-ИНФРА-М, 2005. – 368 с
9. Туревский, И.С. Теория автомобиля; Учеб. пособие / И.С.Туревский, – М.: Высш. шк. 2005. – 240 с.
10. Туревский И.С. Техническое обслуживание автомобилей. – М.: «Форум-Инфра», 2005. – 256 с.
Скрыть

Что такое двигатель Найта? — ДРАЙВ

Шестицилиндровая двухдверка Willys-Knight Great Six 1930 года — один из самых массовых автомобилей, когда-либо использовавших двигатель Найта. Всего с 1914 по 1932 год включительно под маркой Willys-Knight были выпущены сотни тысяч автомобилей нескольких моделей с бесклапанными ДВС на 4, 6 и 8 цилиндров.

В 1903–1905 годах американский изобретатель Чарльз Найт построил и испытал экспериментальный четырёхтактный ДВС, в котором за газораспределение отвечали не клапаны, а концентрическая пара подвижных гильз, вложенных в рабочий цилиндр. Уже внутри этой пары гильз двигался рабочий поршень. Каждая гильза была снабжена крупными окнами с одного края. При смещении гильзы вверх и вниз эти вырезы периодически совпадали с впускным или выпускным окном в боковой стенке цилиндра. В движение гильзы приводили кривошипно-шатунный механизм и газораспределительный эксцентриковый вал, заменивший кулачковый.

Образец мотора с газораспределительным механизмом типа «Тихий Найт» или «Бесшумный механизм Найта» (Silent Knight), 1919 год.

На Чикагском автошоу 1906 года Найт и его деловой партнёр Лаймен Кильбурн представили автомобиль Silent Knight с четырёхцилиндровым 40-сильным бесклапанным мотором. В соответствии с названием, главным преимуществом новичка в сравнении с тогдашними самобеглыми колясками был несравненно более низкий уровень шума. Эта машина поначалу не слишком заинтересовала покупателей, но зато незамедлительно вызвала большой интерес в самой индустрии и в последующие годы породила целую волну подражаний по обе стороны Атлантики, волну, спавшую только после Второй мировой войны.

Шестицилиндровый ДВС Willys Knight 1928 года (слева) и его развитие — бесклапанный мотор родстера Willys Knight Great Six 1930 года (шесть цилиндров, объём 4180 см³, мощность 87 л.с.).

Разные вариации двигателей с гильзовым золотниковым распределением начали проектировать и строить не только в США, но и в Европе, в основном — в Великобритании и Франции. Такие моторы компании создавали по лицензии Найта и нередко при его же непосредственном участии (в конце первого десятилетия XX века изобретатель несколько лет проработал в Европе, а потом вернулся на родину).

Гильзовый газораспределительный механизм фирмы Argyll (конструкция Барта и Макколлума). Использовался в автомобилях Argyll в 1912–1914 годах. Позже он был перенят в авиадвигателестроении.

В разные годы моторами с гильзовым газораспределением оснащались легковушки марок Daimler, Willys, Mercedes, Peugeot, Voisin, Panhard-Levassor и ещё нескольких других. При этом идея Найта развивалась, а механизм совершенствовался. Так, в моторах шотландской компании Argyll применялся оригинальный вариант бесклапанного распределения с единственной подвижной гильзой, которая по мере прохождения рабочих тактов одновременно и сдвигалась вверх-вниз, и совершала неполный поворот вокруг продольной оси. Благодаря этому она одна могла отвечать и за впуск и за выпуск.

Во время Второй мировой войны двигатели с гильзовой системой газораспределения совершили экскурс в авиацию. Такие многоцилиндровые моторы (рядные и звездообразные) строили компании Napier (слева), Rolls-Royce и Bristol (справа). Они нашли применение на нескольких винтовых истребителях и бомбардировщиках 1940-х и начала 1950-х годов. Мощности этих ДВС достигали 3500 л.с., и это были самые могучие моторы, построенные по принципу, изобретённому Найтом. Но вскоре они ушли в историю.

Двигатели Найта обладали рядом преимуществ перед четырёхтактными ДВС с традиционными клапанами. У бесклапанных моторов были очень крупные окна для впуска и выпуска, что улучшало газообмен. Такие механизмы не боялись высоких оборотов коленвала, тогда как клапаны в аналогичной ситуации требовали всё более и более сильных пружин, что увеличивало потери на трение в приводе. Вместе все эти особенности позволяли получать на двигателях Найта высокие по тем временам мощности. Кроме того, в начале XX века, в 1920-х и даже в 1930-х годах газораспределительные механизмы Найта были во много раз долговечнее клапанных механизмов.

Французская компания Avions Voisin возникла в 1905 году, а исчезла в пятидесятых. С 1919 года и почти до самого своего конца фирма выпускала автомобили с двигателями Найта, такие как этот кабриолет Voisin C11. На разных моделях Вуазена применялись моторы Найта с четырьмя, шестью цилиндрами и даже 12 в ряд. А на прототипах были опробованы V-образные ДВС с восемью и 12 цилиндрами, а также «звезда» о семи цилиндрах. Лишь к самому концу своей истории (то есть после Второй мировой войны) компания перешла на обычные моторы.

Однако обычные газораспределительные системы быстро совершенствовались, а вот схема Найта так и не смогла избавиться от изначально присущих ей недостатков. Среди них: проблемы с обеспечением герметичности цилиндров, проблемы с приработкой внутренней гильзы и поршневых колец, проблемы с подводом смазки ко всем частям и собственно очень высокий расход масла. Эти слабые места вынудили двигатели Найта уйти с массовой сцены, хотя на протяжении всего XX века отдельные изобретатели продолжали попытки усовершенствовать такую схему. Но дальше выпуска всякой экзотики вроде крохотных моторчиков для авиамоделей дело не пошло.

Устройство кривошипно-шатунного механизма

Основной задачей двигателей внутреннего сгорания, использующиеся на всевозможной технике, является преобразование энергии, которая выделяется при сжигании определенных веществ, в случае с ДВС – это топливо на основе нефтепродуктов или спиртов и воздуха, необходимого для горения.

Преобразование энергии производится в механическое действие – вращение вала. Далее уже это вращение передается дальше, для выполнения полезного действия.

Однако реализация всего этого процесса не такая уж и простая. Нужно организовать правильно преобразование выделяемой энергии, обеспечить подачу топлива в камеры, где производиться сжигание топливной смеси для выделения энергии, отвод продуктов горения. И это не считая того, что тепло, выделяемое при сгорании нужно куда-то отводить, нужно убрать трение между подвижными элементами. В общем, процесс преобразования энергии сложен.

Поэтому ДВС – устройство довольно сложное, состоящее из значительного количества механизмов, выполняющих определенные функции. Что же касается преобразования энергии, то выполняет его механизм, называющийся кривошипно-шатунным. В целом, все остальные составные части силовой установки лишь обеспечивают условия для преобразования и обеспечивают максимально возможный выход КПД.

Принцип действия кривошипно-шатунного механизма

Основная же задача лежит на этом механизме, ведь он преобразовывает возвратно-поступательное перемещение поршня во вращение коленчатого вала, того вала, от движения которого и производится полезное действие.

Устройство КШМ

Чтобы было более понятно, в двигателе есть цилиндро-поршневая группа, состоящая из гильз и поршней. Сверху гильза закрыта головкой, а внутри ее помещен поршень. Закрытая полость гильзы и является пространством, где производится сгорание топливной смеси.

При сгорании объем горючей смеси значительно возрастает, а поскольку стенки гильзы и головка являются неподвижными, то увеличение объема воздействует на единственный подвижный элемент этой схемы – поршень. То есть поршень воспринимает на себя давление газов, выделенных при сгорании, и от этого смещается вниз. Это и является первой ступенью преобразования – сгорание привело к движению поршня, то есть химический процесс перешел в механический.

И вот далее уже в действие вступает кривошипно-шатунный механизм. Поршень связан с кривошипом вала посредством шатуна. Данное соединение является жестким, но подвижным. Сам поршень закреплен на шатуне посредством пальца, что позволяет легко шатуну менять положение относительно поршня.

Шатун же своей нижней частью охватывает шейку кривошипа, которая имеет цилиндрическую форму. Это позволяет менять угол между поршнем и шатуном, а также шатуном и кривошипом вала, но при этом смещаться шатун вбок не может. Относительно поршня он только меняет угол, а на шейке кривошипа он вращается.

Поскольку соединение жесткое, то расстояние между шейкой кривошипа и самим поршнем не изменяется. Но кривошип имеет П-образную форму, поэтому относительно оси коленвала, на которой размещен этот кривошип, расстояние между поршнем и самим валом меняется.

За счет применения кривошипов и удалось организовать преобразование перемещения поршня во вращение вала.

Но это схема взаимодействия только цилиндро-поршневой группы с кривошипно-шатунным механизмом.

На деле же все значительно сложнее, ведь имеются взаимодействия между элементами этих составляющих, причем механические, а это значит, что в местах контакта этих элементов будет возникать трение, которое нужно по максимуму снизить. Также следует учитывать, что один кривошип неспособен взаимодействовать с большим количеством шатунов, а ведь двигатели создаются и с большим количеством цилиндров – до 16. При этом нужно же и обеспечить передачу вращательного движения дальше. Поэтому рассмотрим, из чего состоит цилиндро-поршневая группа (ЦПГ) и кривошипно-шатунный механизм (КШМ).

Начнем с ЦПГ. Основными в ней являются гильзы и поршни. Сюда же входят и кольца с пальцами.

Гильза

Съёмная гильза

Гильзы существуют двух типов – сделанные непосредственно в блоке и являющиеся их частью, и съемные. Что касается выполненных в блоке, то представляют они собой цилиндрические углубления в нем нужной высоты и диаметра.

Съемные же имеют тоже цилиндрическую форму, но с торцов они открыты. Зачастую для надежной посадки в свое посадочное место в блоке, в верхней части ее имеется небольшой отлив, обеспечивающий это. В нижней же части для плотности используются резиновые кольца, установленные в проточные канавки на гильзе.

Внутренняя поверхность гильзы называется зеркалом, потому что она имеет высокую степень обработки, чтобы обеспечить минимально возможное трение между поршнем и зеркалом.

В двухтактных двигателях в гильзе проделываются на определенном уровне несколько отверстий, которые называются окнами. В классической схеме ДВС используется три окна – для впуска, выпуска и перепуска топливной смеси и отработанных продуктов. В оппозитных же установках типа ОРОС, которые тоже являются двухтактными, надобности в перепускном окне нет.

Поршень

Поршень принимает на себя энергию, выделяемую при сгорании, и за счет своего перемещения преобразовывает ее в механическое действие. Состоит он из днища, юбки и бобышек для установки пальца.

Устройство поршня

Именно днищем поршень и воспринимает энергию. Поверхность днища в бензиновых моторах изначально была ровной, позже на ней стали делать углубления для клапанов, предотвращающих столкновение последних с поршнями.

В дизельных же моторах, где смесеобразование происходит непосредственно в цилиндре, и составляющие смеси туда подаются по отдельности, в днищах поршня выполнена камера сгорания – углубления особой формы, обеспечивающие более лучшее смешивание компонентов смеси.

Отличие дизельного двигателя от бензинового

В инжекторных бензиновых двигателях тоже стали применять камеры сгорания, поскольку в них тоже составные части смеси подаются по отдельности.

Юбка является лишь его направляющей в гильзе. При этом нижняя часть ее имеет особую форму, чтобы исключить возможность соприкосновения юбки с шатуном.

Чтобы исключить просачивание продуктов горения в подпоршневое пространство используются поршневые кольца. Они подразделяются на компрессионные и маслосъемные.

В задачу компрессионных входит исключение появления зазора между поршнем и зеркалом, тем самым сохраняется давление в надпоршневом пространстве, которое тоже участвует в процессе.

Если бы компрессионных колец не было, трение между разными металлами, из которых изготавливаются поршень и гильза было бы очень высоким, при этом износ поршня происходил бы очень быстро.

В двухтактных двигателях маслосъемные кольца не применяются, поскольку смазка зеркала производиться маслом, которое добавляется в топливо.

В четырехтактных смазка производится отдельной системой, поэтому чтобы исключить перерасход масла используются маслосъемные кольца, снимающие излишки его с зеркала, и сбрасывая в поддон. Все кольца размещаются в канавках, проделанных в поршне.

Бобышки – отверстия в поршне, куда вставляется палец. Имеют отливы с внутренней части поршня для увеличения жесткости конструкции.

Палец представляет собой трубку значительной толщины с высокоточной обработкой внешней поверхности. Часто, чтобы палец не вышел за пределы поршня во время работы и не повредил зеркало гильзы, он стопориться кольцами, размещающимися в канавках, проделанных в бобышках.

Это конструкция ЦПГ. Теперь рассмотрим устройство кривошипно-шатунного механизма.

Шатун

Итак, состоит он из шатуна, коленчатого вала, посадочных мест этого вала в блоке и крышек крепления, вкладышей, втулки, полуколец.

Шатун – это стержень с отверстием в верхней части под поршневой палец. Нижняя часть его сделана в виде полукольца, которым он садится на шейку кривошипа, вокруг шейки он фиксируется крышкой, внутренняя поверхность ее тоже выполнена в виде полукольца, вместе с шатуном они и формируют жесткое, но подвижное соединение с шейкой – шатун может вращаться вокруг ее. Соединяется шатун со своей крышкой посредством болтовых соединений.

Чтобы снизить трение между пальцем и отверстием шатуна применяется медная или латунная втулка.

По всей длине внутри шатун имеет отверстие, через которое масло подается для смазки соединения шатуна и пальца.

Коленчатый вал

Перейдем к коленчатому валу. Он имеет достаточно сложную форму. Осью его выступают коренные шейки, посредством которых он соединен с блоком цилиндров. Для обеспечения жесткого соединения, но опять же подвижного, в блоке посадочные места вала выполнены в виде полуколец, второй частью этих полуколец выступают крышки, которыми вал поджимается к блоку. Крышки к с блоком соединены болтами.

Коленвал 4-х цилиндрового двигателя

Коренные шейки вала соединены с щеками, которые являются одной из составных частей кривошипа. В верхней части этих щек располагается шатунная шейка.

Количество коренных и шатунных шеек зависит от количества цилиндров, а также их компоновки. В рядных и V-образных двигателях на вал передаются очень большие нагрузки, поэтому должно быть обеспечено крепление вала к блоку, способное правильно распределять эту нагрузку.

Для этого на один кривошип вала должно приходиться две коренные шейки. Но поскольку кривошип размещен между двух шеек, то одна из них будет играть роль опорной и для другого кривошипа. Из этого следует, что у рядного 4-цилиндрового двигателя на валу имеется 4 кривошипа и 5 коренных шеек.

У V-образных двигателей ситуация несколько иная. В них цилиндры расположены в два ряда под определенным углом. Поэтому один кривошип взаимодействует с двумя шатунами. Поэтому у 8-цилиндрового двигателя используется только 4 кривошипа, и опять же 5 коренных шеек.

Уменьшение трения между шатунами и шейками, а также блоком с коренными шейками достигается благодаря использованию вкладышей – подшипников трения, которые помещаются между шейкой и шатуном или блоком с крышкой.

Смазка шеек вала производится под давлением. Для подачи масла применяются каналы, проделанные в шатунных и коренных шейках, их крышках, а также вкладышах.

В процессе работы возникают силы, которые пытаются сместить коленчатый вал в продольном направлении. Чтобы исключить это используются опорные полукольца.

В дизельных двигателях для компенсации нагрузок используются противовесы, которые прикрепляются к щекам кривошипов.

Маховик

С одной из сторон вала сделан фланец, к которому прикрепляется маховик, выполняющий несколько функций одновременно. Именно от маховика передается вращение. Он имеет значительный вес и габариты, что облегчает вращение коленчатому валу после того, как маховик раскрутится. Чтобы запустить двигатель нужно создать значительное усилие, поэтому по окружности на маховик нанесены зубья, которые называются венцом маховика. Посредством этого венца стартер раскручивает коленчатый вал при запуске силовой установки. Именно к маховику присоединяются механизмы, которые и используют вращение вала на выполнение полезного действия. У автомобиля это трансмиссия, обеспечивающая передачу вращения на колёса.

Чтобы исключить осевые биения, коленчатый вал и маховик должны быть хорошо отбалансированы.

Другой конец коленчатого вала, противоположный фланцу маховика используется зачастую для привода остальных механизмом и систем мотора: к примеру, там может размещаться шестерня привода масляного насоса, посадочное место для приводного шкива.

Это основная схема коленчатого вала. Особо нового пока ничего не придумано. Все новые разработки направлены пока только на снижение потерь мощности в результате трения между элементами ЦПГ и КШМ.

Также стараются снизить нагрузку на коленчатый вал путем изменения углов положения кривошипов относительно друг друга, но особо значительных результатов пока нет.

Кривошипно-шатунный механизм

Пользователи также искали:



кривошипно — шатунный механизм теоретическая механика,

кривошипно,

механизма,

шатунный,

механизм,

Кривошипно — шатунный,

расчет,

своими,

руками,

ползунный,

реферат,

механика,

деталь,

шатунного,

курсовая,

работа,

теоретическая,

Кривошипно — шатунный механизм,

кривошипно — ползунный механизм,

кривошипно — шатунный механизм это,

кривошипно — шатунный механизм расчет,

кривошипно — шатунный механизм курсовая работа,

деталь кривошипно — шатунного механизма,

кривошипно — шатунный механизм теоретическая механика,

кривошипно — шатунный механизм своими руками,

кривошипно — шатунный механизм реферат,

кривошипно-шатунный механизм,

детали машин и механизмов. кривошипно-шатунный механизм,

★ Кривошипно — шатунный механизм устройство | Информация

Пользователи также искали:



кривошипно — шатунный,

кривошипно — ползунный,

деталь кривошипно — шатунного механизма,

кривошипно — шатунный механизм детали,

кривошипно — шатунный механизм расчет,

кривошипно — шатунный механизм реферат,

кривошипно — шатунный механизм двигателя,

кривошипно — шатунный механизм принцип работы,

кривошипно — ползунный механизм,

кривошипно — шатунный механизм своими руками,

кривошипно,

шатунный механизм,

устройство,

шатунного механизма,

устройство кривошипно,

шатунный,

механизмы,

кривошипно шатунный механизм,

шатунного,

механизма,

механизм,

устройства,

устройства кривошипно,

устройстве,

кривошипно шатунного механизма,

шатунному,

шатунного механизма устройство,

шатунных механизмов,

Кривошипно-кривошипный механизм | механика | Britannica

Кривошипно-скользящий механизм , расположение механических частей, предназначенных для преобразования прямолинейного движения во вращательное, как в поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением, или для преобразования вращательного движения в прямолинейное движение, как в поршневом насосе с возвратно-поступательным движением. Основную природу механизма и относительное движение частей можно лучше всего описать с помощью прилагаемого рисунка, на котором движущиеся части слегка затемнены.Темно заштрихованная часть 1, неподвижная рама или блок насоса или двигателя, содержит цилиндр, изображенный в поперечном сечении его стенками DE и FG, , в котором поршень, часть 4, скользит вперед и назад. Маленький кружок в позиции A представляет главный подшипник коленчатого вала, который также находится в части 1. Коленчатый вал, часть 2, показан как прямой элемент, идущий от коренного подшипника в позиции A до шатунного подшипника в позиции B, . который соединяет его с шатуном, часть 3.Шатун показан как прямой элемент, идущий от подшипника шатунной шейки на B до подшипника пальца на C, , который соединяет его с поршнем, часть 4, которая показана в виде прямоугольника. Три подшипника, показанные в виде окружностей на A, B, и C , позволяют соединенным элементам свободно вращаться относительно друг друга. Путь B представляет собой окружность радиуса AB; , когда B находится в точке h , поршень будет в положении H, , а когда B находится в точке j , поршень будет в положении J. На бензиновом двигателе головная часть цилиндра (где происходит взрыв бензиновоздушной смеси) находится на EG; давление, создаваемое взрывом, толкает поршень из положения H в положение J; Возвратное движение от Дж до H потребует энергии вращения маховика, прикрепленного к коленчатому валу и вращающегося вокруг подшипника, коллинеарного подшипника A . В поршневом насосе с возвратно-поступательным движением коленчатый вал приводится в движение двигателем.

Кривошипно-шатунный механизм

Encyclopædia Britannica, Inc.

(PDF) Модификация кривошипно-ползункового механизма и изучение связанных с ним кривых

68 | Стр.

МОДИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗМА СЛАЙДЕРА

И ИССЛЕДОВАНИЕ КРИВЫХ, СВЯЗАННЫХ С ЭТОМ

Samiron Neog1, Deep Singh3, Prajnyan Ballav Goswami3

1,2,3Student, B. Tech., Mechanical, Институт инженерии и технологий Университета Дибругарх, (Индия)

РЕФЕРАТ

Основная цель модифицированного кривошипно-ползункового механизма — преобразовать вращательное движение в возвратно-поступательное движение

и, таким образом, получить «замкнутую кривую» движение на возвратно-поступательном конце вместо линейного движения вперед и назад

.Делается это доработкой кривошипно-шатунного механизма. Таким образом, полученное «закрытое криволинейное» движение

можно использовать для создания полезной работы. Простое прямое, круговое движение или / даже эллиптическое движение

от звена любого механизма легко достижимо. Но наш подход состоит в том, чтобы получить замкнутое криволинейное движение от жесткого звена

механизма и изучить изменения размеров и положения жестких звеньев и опор

, вариации формы и размера замкнутой кривой вместе с изменения силы, крутящего момента, угловой скорости

и углового ускорения, связанных со звеньями в указанной модификации кривошипно-ползункового механизма

.Вышеупомянутое исследование изменений полученной кривой механизма выполнено с использованием программы

SAM — Ultimate Mechanical Designer и программы Solidworks-2012. Можно легко изменить размеры

звеньев механизма, чтобы получить желаемый размер кривой, тем самым используя его в полезной работе

по мере необходимости.

Ключевые слова: движение по замкнутой кривизне, кривошипно-ползунковый механизм, SAM-The Ultimate Mechanical

Designer Software, Solidworks-2012, вращательное движение, возвратно-поступательное движение, сила,

Крутящий момент, угловая скорость, угловое ускорение.

I. ВВЕДЕНИЕ

Кривошипно-скользящий механизм используется для преобразования вращательного движения в поступательное с помощью вращающегося коленчатого вала

, шатуна и скользящего блока. Эта статья представляет собой исследование кривых, связанных с

определенных модификаций кривошипно-шатунного механизма. Модификации включают добавление точки поворота к удлиненному шатуну

, чтобы получить набор замкнутых кривых на удлиненном конце для вращательного движения кривошипа

в дополнение к ортодоксальному поступательному движению скользящего узла.

II. КОНСТРУКЦИЯ

2.1 Модификация

В модификации кривошипно-шатунного механизма [рис. 1], 1 ’- цилиндр скользящей пары и 1 — поворотный конец кривошипа

[рис. 2]. Поршень скользящей пары, т. Е. Звено 4, в случае базового механизма, удален в

Динамический анализ и конструкция регулятора для кривошипно-ползунного механизма с пьезоэлектрическими приводами | Журнал вычислительного проектирования и инженерии

Абстрактные

Исследовано динамическое поведение кривошипно-ползункового механизма, связанного с интеллектуальной гибкой шатуной.Изучено влияние различных параметров механизмов, в том числе длины кривошипа, гибкости шатуна и массы ползуна, на динамическое поведение. Предлагаются две схемы управления для упругодинамического подавления вибрации гибкого шатуна, а также для получения постоянной угловой скорости кривошипа. Первая схема основана на подходе к линеаризации с обратной связью, а вторая — на регуляторе скользящего режима. Входные сигналы подаются электродвигателем, расположенным в месте заземления кривошипа, и двумя слоями пьезоэлектрической пленки, прикрепленными к верхней и нижней поверхностям шатуна.Оба контроллера успешно подавляют колебания упругой тяги.

Основные моменты

  • Исследуется динамическое поведение кривошипно-ползункового механизма, связанного с интеллектуальной гибкой шатуной.

  • Исследовано влияние различных параметров механизмов, в том числе длины кривошипа, гибкости шатуна и массы ползуна, на динамическое поведение.

  • Предлагаются две схемы управления для упругодинамического подавления вибрации гибкого шатуна, а также для получения постоянной угловой скорости кривошипа.

  • Контроллеры основаны на методе линеаризации с обратной связью и контроллере скользящего режима.

Абстрактное графическое изображение

Абстрактное графическое изображение

Номенклатура

    Номенклатура

  • r

  • L

  • θ

  • ψ

    Угол шатуна относительно земли

  • qi гибкий кривошипно-ползунковый механизм

  • F i

  • τ i

    приложенный крутящий момент в системе

  • 32

    Момент инерции кривошипа

  • A

    Поперечное сечение шатуна

  • Ms

  • Mc

  • 32 EI

  • H

  • d 31

  • В

    приложенное напряжение к пьезоэлементу

  • X → B

    скорость конца шатуна

1 Введение

Высокая скорость работы, превосходная надежность и точность работы — основные характеристики современного промышленного и коммерческого оборудования.Традиционный анализ твердого тела, предполагающий низкие рабочие скорости, становится недостаточным для описания характеристик таких высокоскоростных систем. Необходимо глубокое понимание динамического поведения современных машин, выполняющих высокоскоростные операции, которые основаны на многотельных системах, таких как кривошипно-шатунные механизмы. Несколько исследователей работали над разработкой подходящих составов с этими механизмами. Neubauer et al. исследовали поперечный прогиб упругого шатуна кривошипно-ползункового механизма, пренебрегая продольной деформацией, кориоло- совой, относительной тангенциальной и относительной нормальной составляющими ускорения [1].Хси и Шоу изучали нелинейный резонанс гибкого шатуна, рассматривая как продольное, так и поперечное отклонение стержня [2]. Они исследовали, что шатун ведет себя как система с смягчающим типом нелинейности, которая подвергается внешним и параметрическим возбуждениям. Чен и Чиан изучали влияние длины кривошипа на динамическое поведение демпфированного гибкого шатуна [3]. Zheng et al. и Muvengi et al. рассмотрели эффект совместного зазора, а Рейс и др. добавили эффект трения в динамический анализ механизма [4–6].Сложность динамической модели гибких механизмов и их высокая нелинейность затрудняют управление этими системами. Некоторые исследователи пытались уменьшить или устранить колебания гибких механизмов, вызванные одним или несколькими гибкими звеньями [7–9].

Каркуб и Йигит разработали контроллер для четырехзвенного механизма с гибкой муфтой. Их система с обратной связью могла отслеживать заданное движение на уровне входного звена. Контроллер PD мог перемещать механизм в желаемое положение и поглощать эластодинамические колебания [10].Каркуб также разработал контроллер на основе μ-синтеза для подавления эластодинамических колебаний кривошипно-ползункового механизма, связанного с очень гибким шатуном [11]. Санна и Смаили разработали многопараметрический оптимальный контроллер для четырехзвенного механизма с гибкой муфтой, используя динамическую модель конечных элементов. Результаты были реализованы на экспериментальном стенде с использованием пары пьезокерамических датчиков / актуаторов [12].

Здесь мы сосредоточимся на изучении влияния параметров различных механизмов на динамическое поведение и вращение кривошипа с учетом поперечного прогиба шатуна.Даже при отсутствии внешнего возбуждения вращение кривошипа возбуждает шатун и вызывает вибрацию. Мы успешно подавили колебания упругой связи с помощью двух пьезоэлектрических приводов и нелинейных регуляторов, разработанных на основе линеаризации обратной связи и скользящего режима.

2 Моделирование механизма

Уравнение движения гибкого кривошипно-шатунного механизма выводится с использованием подхода Эйлера – Лагранжа [13–17]. Предполагается, что механизм движется в горизонтальной плоскости, а продольные дефекты незначительны.Схема кривошипно-шатунного механизма с гибким шатуном представлена ​​на рис. 1. Параметры механизма определяются следующим образом: r — длина кривошипа; L — длина шатуна; θ — угол поворота коленчатого вала; ψ — угол шатуна относительно земли; x и w — координаты x и y , соответственно, любой точки на шатуне в системе координат e → `1 − e → 2.

Рис.1

Кривошипно-шатунный механизм.

Рис. 1

Кривошипно-шатунный механизм.

Расположение любой точки на гибком шатуне (рис. 1) определяется как

R → = (rcosθ + wcosψ + xcosψ) i → + (rsinθ + wsinψ − xsinψ) j →

(2) y — составляющая смещения конечной точки шатуна на x = l , которую можно получить, взяв скалярное произведение вектора смещения R → и j → равным нулю. Следовательно, используя метод суммирования мод, отклонение w определяется как где qi (t) — формы колебаний гибкого кривошипно-ползункового механизма.Для вывода модели гибкого механизма используются уравнения Эйлера – Лагранжа. Пусть L = T − U⁠, где T и U — кинетическая и потенциальная энергии системы соответственно. Уравнения движения могут быть получены с использованием следующего уравнения:

ddt (∂L∂ξ̇i) −∂L∂ξi = Fi + τi

(5) где Fi — неконсервативные силы, τi — приложенный к системе крутящий момент, и ξ → — вектор отклонения.

[ξ1, ξ2,…, ξn + 1] = [θ, q1 (t), q2 (t),…, qn (t)]

(6) Затем вычисляется кинетическая энергия системы:

T = 12Icθ̇2 + 12ρA∫0lR → ̇R → ̇dx + 12msẊB2

(7) где ms — масса ползуна, X → B — скорость конечной точки шатуна, Ic — момент инерции кривошипа, а ρ, A — плотность и поперечное сечение шатуна соответственно.

R → ̇R → ̇ = (- rθ̇sinθ + ẇcosψ + (x + w) dcosψdt) 2+ (rθ̇cosθ + ẇsinψ + (w − x) dsinψdt) 2

(8)

X → B = (- rθ̇sinθ + xdcosψdt) i →

(9) Зависимая координата ψ затем опускается с использованием голономной связи кривошипно-ползункового механизма (уравнение (3)). Потенциальная энергия механизма определяется выражением

U = 12∫0lEI (∂2w∂x2) 2dx + mcgr2sinθ

(10) Для одномодовой модели

U = q12EI2 (πl) 4∫0lsin2πxldx = q12EI.l4 (πl) 4 + mcgr2sinθ

(11) где EI — изгибная жесткость. Уравнения движения кривошипно-шатунного механизма n +1 можно записать в следующем формате.Теперь, используя определенную потенциальную и кинетическую энергии, вводя лагранжиан и взяв производные, уравнение движения кривошипно-шатунного механизма получим в таком виде

Mξ¨ + B (ξ, ξ̇) + G (ξ) + F = τ

(12) где M — матрица масс, которая является симметричной, а B включает члены кориолиева и центробежную силу, а G содержит члены силы тяжести и потенциальной энергии, а F обозначает трение, прикладываемое к механизму. и τ — приложенный крутящий момент на кривошипе.Затем уравнение движения решается численно с использованием функции ODE программного обеспечения MATLAB. Таким образом, уравнения сначала переписываются в модели пространства состояний.

3 Динамическое поведение

В этом разделе исследуется влияние параметров механизма на динамический отклик системы. Для шатуна рассматривается одиночный режим. Поскольку шатун можно смоделировать как штифт-штифт, достаточно одного режима и достаточно точного. Параметры механизмов, используемых в динамическом анализе, приведены в таблице 1.

переменная
.
Определение
.
Значение
.
R Длина кривошипа 10 см
L Длина шатуна 30 см
Mc Масса кривошипа 2 (ρ) ( π ) час
EI Гибкость 0.2
ρ Плотность материала 7850
H Радиус стержня 0,02 см
Переменный
.
Определение
.
Значение
.
R Длина кривошипа 10 см
L Длина шатуна 30 см
Ms.5 кг
Mc Масса кривошипа 2 (ρ) ( π ) час
EI Гибкость 0,2
H Радиус стержня 0,02 см
Переменный
.
Определение
.
Значение
.
R Длина кривошипа 10 см
L Длина шатуна 30 см
Mc Масса кривошипа 2 (ρ) ( π ) час
EI Гибкость 0.2
ρ Плотность материала 7850
H Радиус стержня 0,02 см
Переменный
.
Определение
.
Значение
.
R Длина кривошипа 10 см
L Длина шатуна 30 см
Ms.5 кг
Mc Масса кривошипа 2 (ρ) ( π ) час
EI Гибкость 0,2
H Радиус стержня 0,02 см

Мы изучили влияние гибкости шатуна, длины кривошипа и массы ползуна на динамическое поведение механизма.

3,1 Длина кривошипа

Малые углы поворота коленвала относительно длины шатуна приводят к меньшей амплитуде вибрации и более периодическому результату.

3,2 Масса ползуна

По мере уменьшения массы ползуна амплитуда вибрации шатуна увеличивается и получается непредсказуемый ответ как по углу поворота кривошипа механизма, так и по амплитуде вибрации.

3.3 Гибкость шатуна

Увеличение EI приводит к более жесткому механизму, и амплитуда вибрации уменьшается, как и ожидалось.Диаграмма θ в фазовой плоскости показывает более периодическую реакцию.

3,4 Постоянная угловая скорость кривошипа

Учет постоянной угловой скорости кривошипа исключает одно из дифференциальных динамических уравнений второго порядка, поскольку угол поворота кривошипа известен в каждый момент времени. В этой ситуации интерес представляет амплитуда колебаний шатуна.

Изучается частотная характеристика амплитуды вибрации в зависимости от параметров механизма при постоянной угловой скорости кривошипа.Амплитуда колебаний шатуна отложена относительно безразмерной угловой скорости кривошипа (рис. 2–4). где ω1 — первая собственная частота стержневой балки. При Ω = 1⁠ механизм резонирует. В зависимости от параметров механизма значение пика вибрации на резонансной частоте различается. Отклик в фазовой плоскости при Ω = 1 показан на рис. 5, что указывает на неустойчивый фокус и проясняет нестабильность механизма.

Рис.2

(а) диаграмма в фазовой плоскости для θ ( r = 0,003), (б) диаграмма в фазовой плоскости для θ ( r = 0,1), (в) диаграмма в фазовой плоскости для q 1 ( r = 0,003), и (d) диаграмма фазовой плоскости q 1 ( r = 0,1).

Рис.2

(а) Диаграмма в фазовой плоскости для θ ( r = 0,003), (б) диаграмма в фазовой плоскости для θ ( r = 0,1), (в) диаграмма в фазовой плоскости для q 1 ( r = 0.003), и (d) диаграмма фазовой плоскости для q 1 ( r = 0,1).

Рис.3

(a) Диаграмма в фазовой плоскости для θ (ms = 5), (b) диаграмма в фазовой плоскости для θ (ms = 0,5), (c) диаграмма в фазовой плоскости для q 1 (ms = 5), и (d) диаграмма фазовой плоскости q 1 (ms = 0,5).

Рис.3

(a) Диаграмма в фазовой плоскости для θ (ms = 5), (b) диаграмма в фазовой плоскости для θ (ms = 0,5), (c) диаграмма в фазовой плоскости для q 1 (ms = 5), и (d) диаграмма фазовой плоскости q 1 (ms = 0.5).

Рис.4

(а) диаграмма фазовой плоскости θ ( EI = 0,2), (б) диаграмма фазовой плоскости θ ( EI = 20), (в) диаграмма фазовой плоскости q 1 ( EI = 0,2), и (d) диаграмма фазовой плоскости для q 1 ( EI = 20).

Рис.4

(а) Диаграмма в фазовой плоскости для θ ( EI = 0,2), (б) диаграмма в фазовой плоскости для θ ( EI = 20), (в) диаграмма в фазовой плоскости для q 1 ( EI = 0.2) и (г) диаграмма фазовой плоскости q 1 ( EI = 20).

Рис. 5

Диаграмма амплитуды колебаний в фазовой плоскости при Ω = 1⁠.

Рис. 5

Диаграмма амплитуды колебаний в фазовой плоскости при Ω = 1⁠.

Частотная характеристика амплитуды колебаний шатуна изображена на рис. 6 для малой длины кривошипа ( r = 0,003 м и ms = 0,5 кг). С учетом параметров механизма проведено сравнительное исследование АЧХ колебаний шатуна (рис.7). Пика резонанса усиливается по мере увеличения длины кривошипа. Также достаточно большая длина кривошипа приводит к нестабильности механизма на высоких частотах. Другими словами, увеличение длины кривошипа снижает критическую угловую скорость.

Рис. 6

АЧХ функция амплитуды вибрации.

Рис. 6

АЧХ функция амплитуды колебаний.

Рис. 7

Зависимость АЧХ от параметров механизма.

Рис. 7

Зависимость АЧХ от параметров механизма.

Затем строится диаграмма амплитуды вибрации в фазовой плоскости и сравнивается для каждого Ω⁠.

4 Конструкция контроллера

Для разработки контроллера для подавления упругодинамических колебаний гибкого шатуна разработаны два типа контроллеров. Один основан на методе линеаризации с обратной связью, а другой — на контроллере скользящего режима, который представляет собой надежный метод управления.

Выше были выведены два вида динамических уравнений. В первом случае угол поворота коленчатого вала и его производные рассматриваются как состояния динамического уравнения и связаны с отклонением гибкого шатуна. Для этого случая разработан контроллер, основанный на подходе с обратной связью, и упругодинамические колебания гибкого шатуна подавляются, а угол поворота кривошипа и угловые скорости отслеживаются по желаемой синусоидальной траектории. Во втором динамическом уравнении учитывается постоянная угловая скорость кривошипа, и в уравнении неизвестны только прогиб упругого рычага и его производная.В этом случае реализован регулятор скользящего режима для устранения и подавления вибраций очень гибкого шатуна.

Считается, что входные управляющие сигналы подаются электродвигателем, созданным в месте заземления кривошипа, и двумя слоями пьезоэлектрической пленки, прикрепленными к верхней и нижней поверхностям шатуна. Пьезоэлектрические элементы оказывают на балку распределенный момент, который пропорционален приложенному к ним напряжению. Этот момент зависит от нескольких параметров, таких как диэлектрический коэффициент, упругость и толщина пьезоэлемента и шатуна.Значение момента определяется выражением [18, 19]

M1 = (Eawatatb) γγ + 6Λ, γ = EbwbtbEawataΛ = d31taV

(14) где Eb⁠, wb и tb — модуль упругости, толщина в направлении Y и толщина при Z направление алюминиевой балки соответственно. Ea⁠, wa и ta — модуль упругости и толщина пьезоактуаторов. d31⁠, — коэффициент диэлектрической проницаемости, а В, — напряжение, приложенное к пьезоэлементу.

Возвращаясь к методу Эйлера – Лагранжа при выводе динамических уравнений, этот момент возникает как момент в правой части уравнения, связанный с прогибом гибкой соединительной тяги, которая рассматривается в данном исследовании как управляющее воздействие (рис.8).

Рис. 8

Недолет при определенной угловой скорости.

Рис. 8

Недолет при определенной угловой скорости.

Отклик механизма без обратной связи при приложении постоянного входного крутящего момента к кривошипу от двигателя изображен на рис. 9, который указывает отклонение в средней точке гибкого шатуна. Крутящий момент двигателя появляется только в дифференциальном уравнении первого второго порядка, связанном с углом поворота коленчатого вала.Поскольку уравнения движения гибкого ползуна-кривошипа связаны вместе, вращение кривошипа вызывает вибрацию в шатуне.

Рис. 9

Отклик разомкнутого контура при отклонении средней точки гибкого шатуна.

Рис. 9

Отклик разомкнутого контура при отклонении средней точки гибкого шатуна.

4.1 Конструкция контроллера с использованием метода линеаризации обратной связи

Основная идея в этом методе состоит в том, чтобы исключить нелинейные члены динамического уравнения гибкого ползункового кривошипно-шатунного механизма с использованием обратной связи по состоянию и приложением соответствующего входного крутящего момента к системе.

В этом разделе он предназначен для подавления вибраций упругого рычага, помимо получения постоянной угловой скорости для кривошипа. Это означает, что кривошип предназначен для отслеживания желаемой синусоидальной траектории. Двигатель прикладывает один из моментов, вычисленных с помощью метода линеаризации с обратной связью, а другой — пьезоэлементом при подаче соответствующего напряжения.

τ1 = θ¨des-k1θ˜̇ − k2θ˜

(15) где θdes — это путь, по которому угол поворота кривошипа желательно отслеживать, а θ˜ — ошибка отслеживания.

τ2 = −k1′q̇1 − k2′q1

(16)

Желательно, чтобы q1 было равно нулю, поэтому qdes≡0, q˜1 = q1⁠.

k1, k2 — параметры управления, которые гарантируют требуемое поведение замкнутого контура отклика системы. Выбирая k1 = 4 = 2ξωn, k2 = 4 = ωn2, получаем критический отклик на демпфирование. Реакции замкнутого контура механизма показаны на рис. 10. Контроллер включается через одну секунду.

Рис.10

(a) Отклик в замкнутом контуре угла поворота коленчатого вала (через подход линеаризации обратной связи), (b) Отклик в замкнутом контуре θ̇ (через подход к линеаризации обратной связи), (c) Отклик в замкнутом контуре средней точки отклонение (через подход линеаризации обратной связи), (d) отклик q̇1 в замкнутом контуре (через подход линеаризации обратной связи), (e) диаграмма фазовой плоскости θ⁠, (f) диаграмма фазовой плоскости q1⁠.

Рис.10

(a) Отклик в замкнутом контуре угла поворота коленчатого вала (с помощью метода линеаризации обратной связи), (b) Отклик в замкнутом контуре θ̇ (через подход линеаризации с обратной связью), (c) Отклик в замкнутом контуре среднего отклонение точки (через подход линеаризации обратной связи), (d) отклик q̇1 в замкнутом контуре (через подход линеаризации обратной связи), (e) диаграмма фазовой плоскости θ⁠, (f) диаграмма фазовой плоскости q1⁠.

Замечено, что разработанный контроллер эффективно подавляет эластодинамические колебания гибкого шатуна, а угол поворота кривошипа и угловая скорость позволяют при необходимости отслеживать желаемый синусоидальный путь.Диаграмма фазовой плоскости угла поворота коленчатого вала также подтверждает периодический желаемый путь для кривошипа.

4.2 Конструкция контроллера в скользящем режиме

Управление скользящим режимом — это переменная структура, а также надежный метод управления. В этом методе введено упрощение обозначений, которое позволяет заменять задачи n-го порядка эквивалентными задачами 1-го порядка, которыми очень легко управлять.

Поверхность с ( t ), изменяющаяся во времени, определяется скалярным уравнением s (x,; t) = 0⁠, где q˜1 — ошибка слежения.При подавлении упругодинамических колебаний кривошипно-шатунного механизма желаемый q1 равен нулю.

Задача слежения за q˜1 → 0 эквивалентна приближению к поверхности скольжения и оставлению на ней. Действительно, s≡0 представляет собой линейное дифференциальное уравнение с единственной точкой равновесия q˜≡0⁠.

Положительно определенная функция Ляпанова определяется как производная от V (s), которая гарантирует стабильность и отслеживание системы. Входной управляющий сигнал затем разрабатывается так, чтобы удовлетворять приведенному ниже условию

V2 (s) = 12ddts2 = s.ṡ≤ − η | s |

(20)

Приведенное выше неравенство утверждает, что квадрат расстояния до поверхности, измеренный с помощью s2, уменьшается вдоль всех траекторий системы. Таким образом, он ограничивает траектории так, чтобы они указывали на поверхность скольжения s (t) ⁠.

Закон управления, основанный на формуле. (20) реализовано на уравнении динамики гибкого шатуна, при этом предполагается постоянная угловая скорость.

Mq¨1 + B (q1, q̇1) = τ2⇒q¨1 = F (q1, q̇1) + u

, (21) где F = −BM, а τ2 = Mu

V̇ (s) = 12ddts2 = s.ṡ ≤ − η | s | ⇒ {s <0, u = η − F − λq̇1s> 0, u = −η − F − λq̇1

(23)

Ур.(23) подразумевает несогласный закон управления для системы. Ответы замкнутого контура показали, что система по траектории приближается к поверхности скольжения и пытается удержаться на ней. Поскольку выполнение соответствующего переключения управления не происходит мгновенно, возникает дребезжание, что нежелательно на практике, поскольку оно связано с высокой управляющей активностью и выходом из строя пьезоактуаторов (рис. 11).

Рис. 11

Фазовая диаграмма упругодинамических колебаний.

Рис. 11

Фазовая диаграмма упругодинамических колебаний.

Здесь представлен новый закон управления, основанный на методе Филиппова для построения эквивалентной динамики для устранения дребезга. После выхода траекторий на поверхность скольжения к системе подается эквивалентный управляющий сигнал ueq, который можно интерпретировать как непрерывный закон управления. Отклики замкнутого контура системы, основанной на подходе скользящего режима и с учетом метода Филиппова, затем показаны на рис.12 и 13. Как показано на рисунках, вибрация устранена. В этой системе λ выбрано равным 3 и η = 0,5⁠. Угловая скорость кривошипа ω = 0,4ω1⁠.

Рис. 12

(а) реакция замкнутого контура q1, (б) реакция замкнутого контура qÀ1⁠.

Рис. 12

(a) Ответ q1⁠ в замкнутом контуре, (b) Отклик q̇1⁠ в замкнутом контуре.

Рис. 13

Диаграмма в фазовой плоскости q1 (дребезжание устранено).

Фиг.13

Диаграмма фазовой плоскости q1 (дребезжание устранено).

5 Заключение

Исследовано динамическое поведение кривошипно-шатунного механизма с гибким шатуном. Уравнения движения механизма выводятся с использованием метода Эйлера – Лагранжа и метода суммирования мод. Динамический отклик системы зависит от параметров механизмов. Мы исследовали влияние длины кривошипа, гибкости шатуна и массы ползуна на динамическое поведение системы.Увеличение длины кривошипа приводит к увеличению амплитуды вибрации и непредсказуемому движению механизма. Уменьшение массы ползуна и увеличение гибкости шатуна приводят к тем же выводам. Заметив функцию частотной характеристики, увеличение длины кривошипа увеличивает значение подрыва в резонансе, а также снижает критическую скорость, что дестабилизирует механизм. Для подавления упругодинамических колебаний гибкого шатуна используются две схемы управления.Первая схема основана на линеаризации обратной связи, а вторая — на регуляторе скользящего режима. Затем производительность контроллера скользящего режима улучшается за счет использования метода Филиппова, и дребезжание устраняется. Управляющие воздействия применяются электродвигателем к заземляющему соединению кривошипа и двумя слоями пьезоэлектрической пленки, прикрепленными к верхней и нижней поверхностям шатуна.

Список литературы

[1]

Хемили

I.

,

Romdhane

L.

Динамический анализ гибкого кривошипно-шатунного механизма с зазором

.

евро. J. Mech — A / Solids

,

2008

;

27

:

882

898

. [2]

Hsieh

S. R.

,

Shaw

S. W.

Динамическая стабильность и нелинейный резонанс гибкого шатуна: одномодовая модель

.

J. Sound Vib.

,

1994

;

170

:

25

49

.[3]

Jen-San

C.

,

Chu-Hsian

C.

Влияние длины кривошипа на динамическое поведение гибкого шатуна

.

ASME J. Vib. Акуст.

,

2001

;

123

:

318

323

. [4]

Zheng

E.

,

Zhou

X.

Моделирование гибкого кривошипно-ползункового механизма с зазором для закрытого высокоскоростного пресса система

.

мех. Мах. Теория

,

2014

;

74

:

10

30

. [5]

Reis

VL

,

Daniel

GB

,

Cavalca

KL

Динамический анализ смазываемого плоского карданного механизма с кривошипно-шатунным механизмом с учетом трения и контактные эффекты Герца

.

мех. Мах. Теория

,

, 2014,

;

74

:

257

273

. [6]

Muvengei

O.

,

Kihiu

J.

,

Ikua

B.

Численное исследование параметрических эффектов на динамический отклик плоских многофюзеляжных систем с различным расположением шарниров с вращательным зазором без трения

мех. Мах. Теория

,

2012

;

53

:

30

49

. [7]

Zhang

X.

,

Mills

JK

,

Cleghorn

WL

Экспериментальная реализация управления режимами вибрации движущегося 3- Гибкий параллельный манипулятор PRR с несколькими датчиками PZT

.

J. Vib. Control

,

2010

. [8]

Kao

CC

,

Chuang

CW

,

Fung

RF

Самонастраивающийся ПИД-регулятор в системе ползунок-кривошипно-шатунный механизм путем применения роя частиц Оптимизация

.

Мехатроника

,

2006

;

16

(

8

)

513

522

. [9]

Zhang

X.

,

Shao

C.

,

Li

S.

,

Xu

D.

,

Erdman

A. G.

Надежный контроль вибрации H∞ для систем гибкого рычажного механизма с пьезоэлектрическими датчиками и исполнительными механизмами

.

J. Sound Vib.

,

2001

;

243

(

1

)

145

155

. [10]

Mansour

A. K.

Управление эластодинамическими колебаниями гибкого кривошипно-ползункового механизма с помощью -синтеза

.

Мехатроника

,

2000

;

10

:

649

668

. [11]

Каркоуб

M.

,

Yigit

A. S.

Контроль вибрации четырехзвенного механизма с очень гибкой муфтой

.

J. Sound Vib.

,

1999

;

222

:

171

189

. [12]

Sannah

M.

,

Smaili

A.

Активное управление упругодинамическими колебаниями четырехзвенной системы механизма с интеллектуальной соединительной связью с помощью оптимальное многопараметрическое управление: экспериментальная реализация

.

Пер. ASME J. Mech. Des

,

1998

;

120

:

316

326

. [13]

Пирбодаги

T.

,

Fesanghary

M.

,

Ahmadian

MT

Нелинейный анализ вибрации ламинированных композитных пластин в состоянии покоя на нелинейно-упругих основаниях

.

J. Frankl. Inst.

,

2011

;

348

:

353

368

. [14]

Пирбодаги

Т.

,

Ахмадиан

M. T.

,

Fesanghary

M.

О методе гомотопического анализа нелинейных колебаний балок

.

мех. Res. Commun.

,

2009

;

36

:

143

148

. [15]

Стин

К.

Сложные моды и частоты в затухающих структурных колебаниях

.

J. Sound Vib.

,

2004

;

270

:

981

996

.[16]

Пирбодаги

T.

,

Hoseini

S.

Нелинейные свободные колебания симметрично консервативной двухмассовой системы с кубической нелинейностью

.

J. Comput. Нелинейный Дин.

,

2009

;

5

(

1

)

011006

. [17]

Hoseini

S. H.

,

Pirbodaghi

T.

,

Ahmadian

M. T.

,

Farrahi

G.H.

О свободных колебаниях большой амплитуды конических балок: аналитический подход

.

мех. Res. Commun.

,

2009

;

36

(

8

)

892

897

. [18]

Chopra

I.

Обзор современного состояния интеллектуальных структур и интегрированных систем

.

AIAA J.

,

2002

;

40

:

2145

2187

. [19]

Cameron

B.

,

Larry

L. H.

,

Spencer

P. M.

,

Mark

S. E.

Динамическое моделирование совместимых механизмов сжатия с постоянной силой

.

мех. Мах. Теория

,

2003

;

38

:

1469

1487

.

Общество инженеров CAD / CAM

Динамический анализ кривошипно-ползункового механизма с треснувшим стержнем

Динамическое уравнение кривошипно-ползункового механизма установлено с использованием уравнения Лагранжа и второго закона Ньютона.Кривошипно-ползунный механизм со стержнем с открытой трещиной исследуется, а затем устанавливается эквивалентная модель механики безмассовой торсионной пружиной для моделирования влияния трещины в стержне, а механизм стержня с трещиной делится на две подсистемы. Установлено динамическое уравнение кривошипно-шатунного механизма с трещинной штангой. Сравнивая результаты динамического анализа с трещиной в стержне и без нее, результаты показывают, что наличие трещины приводит к значительному изменению характеристик движения ползуна.Рассчитанный максимальный показатель Ляпунова положителен, что свидетельствует о хаотичности движения ползуна в кривошипно-шатунном механизме с треснувшим штоком.

1. Введение

Точное соотношение между входом и выходом важно для кривошипно-ползункового механизма [1]. Например, в некоторых приложениях вращение кривошипа считается входом, а смещение ползунка — выходом. Поскольку механизм изготовлен не идеально, и всегда выходят трещины, которые, как известно, являются источником снижения надежности и точности системы [2, 3].Кроме того, сложно рассчитать влияние напрямую по нормальной формуле, если в стержне есть трещина. Такая трещина в стержне может привести к нелинейному поведению механизма, что должно влиять на динамику механизма, когда стержень приводится в действие в соответствии с вращением кривошипа. Итак, это поведение следует изучить. Jin Zeng, HuiMa, Wensheng Zhang и RangchunWen смешивают элементы, комбинируя балочные элементы и твердотельные элементы, для создания модели конечных элементов (КЭ) для консольных балок с трещинами и используют коэффициент повреждения площади для оценки уровней трещин [4].Уго Андресус и Паоло Казини использовали двухмерный четырехугольник для моделирования балки, затем были получены собственные частоты (и соответствующие формы колебаний) треснувшей консольной балки [5], и они также использовали двумерные конечные элементы для рассмотрения консольной балки с асимметричную краевую трещину в качестве задачи планирования, а затем сделайте вывод о поведении «дышащей» трещины, которая моделируется как контактная задача без трения [6, 7]. Михай Дюпак и Дэвид Бил моделируют трещину в ограждении безмассовой крутильной пружиной, а кривошипно-скользящий механизм моделируется одним уравнением движения [8].Андреа Карпинтери, Андреа Спаньоли и Сабрина Вантадори создают общее линейное правило упрочнения для волокон и линейно-упругий закон для матрицы, чтобы принять модель упруго-пластического перекрытия трещин [9]. О. Джаннини, П. Касини и Ф. Вестрони используют конечный элемент, который имеет билинейную матрицу элементов с разрывом, проходящим через начало координат, для моделирования зоны трещин в балке [10]. Пьер Франческо Каччола и Джузеппе Мусколино моделируют балку с трещинами с помощью конечных элементов, в которых модель замыкающей трещины используется для описания поврежденного элемента [11].Уго Андреаус, Паоло Барагатти, Паоло Казини и Даниэла Яковьелло представляют вейвлет-анализ для обнаружения и количественной оценки трещин в балках, основанный на статическом методе, после чего эффективность пространственного вейвлет-преобразования доказана после сравнения с экспериментальным исследованием [12]. Меньшикова, Александр В. Меньшиков и Игорь А. Гуз используют метод граничного интегрального уравнения для решения задачи механики разрушения, и они накладывают ограничения на нормальную и касательную составляющие контактной силы и векторы разрыва смещения для учета контактного взаимодействия. берегов трещины [13].

В данной работе создана новая идея разделения кривошипно-шатунного механизма на две подсистемы по месту трещины, при этом трещина моделируется безмассовой крутильной пружиной. Треснувший стержень моделируется как два последовательных равных стержня, соединенных безмассовой торсионной пружиной. В этом методе намного проще смоделировать систему с множественными взломами и проще программировать на языке C. Сравнивая с результатами анализа кривошипно-шатунного механизма с трещиной и без трещины, сделан вывод о необходимости изучения влияния трещины при анализе динамических характеристик механической системы и вибрационной характеристики.

2. Анализ движения кривошипно-ползунного механизма

Для изучения разницы в динамическом движении кривошипно-ползункового механизма с трещиной в штоке и без нее, будет создано уравнение и проведено моделирование на основе расчета.

2.1. Уравнение движения кривошипно-ползунного механизма без трещины в стержне

Кривошипно-скользящий механизм без трещины в штоке смоделирован на рисунке 1 для изучения эффекта динамического движения. Считается, что циклический изгибающий момент M приводит в движение механизм, а стержни OA и AB считаются жесткими.Движение механизма можно записать в виде уравнения Лагранжа и второго закона Ньютона [14–17].

Для этого механизма с одной степенью свободы обозначенное значение φ устанавливается как переменная в системе, а M — внешний момент. Угол поворота кривошипа φ — это угол между стержнем OA и горизонтальным направлением. Длина стержня OA составляет l 1 , тогда длина стержня AB составляет l 2 .Масса стержня OA м 1 , масса стержня AB м 2 . Инерционная масса стержня ОА равна. Инерционная масса стержня AB равна .Центральная скорость стержня AB равна, а его центральная угловая скорость равна. представляет скорость ползуна B. Полная кинетическая энергия равна, где T 1 — кинетическая энергия стержня OA, T 2 — кинетическая энергия стержня AB, а T 3 — кинетическая энергия ползуна B.Кинетическую энергию кривошипно-ползунного механизма можно рассчитать следующим образом: Обобщенная сила может быть записана как Дифференциальное уравнение движения Лагранжа для кривошипно-ползункового механизма без трещин можно записать следующим образом [18–21]: Решение для функции дается следующим образом :

2.2. Уравнение движения кривошипно-ползунного механизма с трещиной в стержне

Кривошипно-ползунковый механизм с трещиной в штоке смоделирован на рисунке 2 для изучения эффекта динамического движения. Считается, что стержень AB состоит из двух стержней AC и CB.Точка трещины C находится в середине стержня AB. Считается, что циклический изгибающий момент M приводит в движение механизм.

2.2.1. Система 1 и Система 2 Динамические уравнения

Кривошипно-скользящий механизм рассматривается как система 1 и система 2, которые разделены трещиной. Эквивалентная механическая модель трещины может быть установлена ​​безмассовой крутильной пружиной [22, 23].

Для системы 1 есть две степени свободы; два назначенных значения и устанавливаются как переменные в системе.Угол поворота кривошипа — это угол между стержнем OA и горизонтальным направлением. — угол между стержнем AC и горизонтальным направлением. Центральная скорость стержня AC равна, а его центральная угловая скорость равна. Масса стержня AO составляет 1 м, масса стержня AB 2 м. Поскольку стержень AO и стержень AB рассматриваются как равномерное распределение материала, масса стержня AC составляет 2 м. Полная кинетическая энергия для системы 1 равна, где T 1 — кинетическая энергия стержня OA, T 2 — кинетическая энергия стержня AC.Кинетическую энергию системы 1 можно рассчитать по следующей формуле: Обобщенная сила может быть записана как Можно записать дифференциальное уравнение движения Лагранжа следующим образом [24]: Решение для функции дается следующим образом: Для системы 2 то же, что и В системе 1 обобщенная сила может быть записана как Дифференциальное уравнение Лагранжа можно записать следующим образом: Решение функции задается следующим образом: масса стержня CB равна, а m 3 — масса ползуна B. энергия стержня CB.- угол между стержнем CB и горизонтальным направлением. S — расстояние для ползуна B. Центральная скорость стержня CB равна, а его центральная угловая скорость равна. F — внешняя сила на ползуне B.

2.2.2. Расчет стержня с трещиной

Стержень AB считается гибким, поэтому для моделирования трещины безмассовой крутильной пружиной [25–31], которая показана на рисунке 3. Рисунок 3 (a) показывает размер трещины в стержне, и Рисунок 3 (b) относится к торсионной пружине.

(a) Размер трещины в стержне
(b) Торсионная пружина
(a) Размер трещины в стержне
(b) Торсионная пружина

Уравнение кривой прогиба: обобщенная сила, EI — жесткость на изгиб.

Решение (12): где y (x) — прогиб, а угол изгиба поперечного сечения — θ (x), изгибающий момент — M (x), и можно рассчитать силу сдвига следующим образом [32] : Гибкий стержень считается согласованным по прогибу, изгибающему моменту и усилию сдвига, поэтому относительный угол крутильной пружины можно записать как где — относительный угол между верхним стержнем и положением трещины, а — относительный угол между нижним стержнем. и положение трещины.Изгибающий момент крутильной пружины — это где C — гибкость поворотной пружины, на которую могут влиять глубина трещины d и высота поперечного сечения h [30, 33, 34]. Тогда уравнение движения кривошипно-ползункового механизма с трещину в штоке можно рассчитать следующим образом:

3. Сравнение движения кривошипно-ползункового механизма с трещиной в штоке и без нее

Моделирование кривошипно-ползункового механизма с трещиной в штоке и без нее выполнено на основе расчет верхнего уравнения.Механизм приводится в действие циклическим изгибающим моментом с обычной угловой скоростью 300 об / мин (оборот в минуту), что означает, что кривошип приводится в движение один цикл каждые 0,2 секунды. Параметры трещины, использованные в расчетах, следующие: глубина трещины d = 6 мм и высота поперечного сечения h = 30 мм. Сводка свойств экспериментальной модели кривошипа приведена в таблице 1.


Корпус Масса (кг) Длина (м) Момент инерции (кг • м2)

Кривошип 0.3 0,03 0,000072
Стержень 0,036 0,12 0,0000624
Ползун 1,25 9469 9038 9389 9469 — кривошипно-шатунный механизм с трещиной в шатуне, отклик ползунка на действие нанесен в зависимости от угла поворота коленчатого вала, и полученные результаты сравниваются с ранее полученными действиями ползуна на кривошипно-ползунковый механизм без трещины в шатуне.Кривошипно-скользящий механизм без трещины в штоке можно обозначить сокращенно как SC1, а кривошипно-шатунный механизм с трещиной в штоке можно обозначить как SC2.

Как показано на рисунке 4, сравнивается смещение ползуна между SC1 и SC2.

(1) Существует циклическое колебание смещения ползуна на SC1, и период смещения 360 градусов можно легко найти по кривой. Четких циклических колебаний перемещения ползуна на SC2 нет. Основная причина в том, что SC1 — это линейная система, а SC2 — нелинейная система.Нелинейная система очень сложна и не имеет регулярного периода.

(2) Максимальное смещение ползуна на SC1 ниже, чем максимальное смещение ползуна на SC2. Для SC2 ползунок будет двигаться дальше, когда ползунок достигнет точки, которая является максимальным смещением для SC1, из-за разной инерции, на которую влияет трещина. Кроме того, максимум для смещения ползуна на SC2 не является определенным числом для каждого колебания из-за того, что трещина приводит к сложной нелинейной системе колебаний.

(3) Тенденция к колебаниям смещения ползуна одинакова для SC1 и SC2. Это потому, что трещина просто изменяет инерцию SC2, а затем меняет смещение. Но тенденция движения системы должна быть такой же.

(4) Пробная ползунка на SC1 точно симметрична. Пробный слайдер на SC2 не симметричен; например, в начале колебания есть одна синусоидальная волна в положительном направлении и две синусоидальные волны (одна большая синусоида, одна меньшая синусоида) в отрицательном направлении.Причина в том, что две синусоидальные волны возникли во время вытягивания кривошипа, изменения стержня трещины, чтобы толкать стержень, а затем изменилась глубина трещины d.

Как показано на рисунке 5, есть сравнение скорости ползунка между SC1 и SC2.

(1) Существует циклическое колебание скорости ползуна на SC1, период 360 градусов, который можно легко определить. Нет четких циклических колебаний скорости ползунка на SC2. Основная причина та же самая и с анализом смещения.

(2) Максимальная скорость на SC1 намного ниже, чем у ползунка SC2.Основная причина та же самая и с анализом смещения.

Как показано на рисунке 6, есть сравнение ускорения ползунка между SC1 и SC2.

(1) Существует циклическое колебание ускорения ползуна на SC1, период 360 градусов, который можно легко определить. Четких циклических колебаний ускорения ползуна на SC2 нет. Основная причина та же самая и с анализом смещения.

(2) Максимальное ускорение ползуна на SC1 намного ниже, чем значение на SC2, которое совпадает с кривой смещения-скорости.

Из рисунков 4, 5 и 6 видно, что смещение, скорость и ускорение ползуна являются непериодическими сигналами.

4. Нелинейный динамический анализ

Нелинейная динамика часто характеризуется хаотическим поведением системы. На рисунках 7 и 8 показано, что фазовые траектории перемещения-скорости и скорости-ускорения для ползуна в условиях угловой скорости кривошипа 300 об / мин.


Из рисунков 7 и 8 видно, что кривая фазового пространства явно колеблется, и между разными периодами будет отклонение.Траектория движения неповторения поверхности кольца на фазовой диаграмме показывает, что система находится в квазипериодическом состоянии.

Показатель Ляпунова λ — хороший метод оценки чувствительности системы на основе начальных условий, и его можно использовать для различения хаотических и нехаотических. Отрицательный и нулевой показатель Ляпунова означает сходимость к предсказуемому движению, и только один положительный показатель приведет к хаотической системе. Для оценки показателя Ляпунова временных рядов предлагается несколько подходов, например, метод Вольфа, Канца или Розенштейна [35–39].

Показатель Ляпунова показан на рисунке 9 для системы кривошипно-шатунного механизма с трещиной в штоке. Смещение, скорость и ускорение ползунка значения показателя Ляпунова равны 0,0095, 0,0147 и 0,0301 соответственно, что означает, что это хаотическая система. Это точно объясняет, почему на SC2 нет регулярного периода для перемещения, скорости и ускорения ползуна.

5. Выводы

Анализируется движение кривошипно-шатунного механизма с трещиной в штоке путем разделения системы на две системы, связанные трещиной.Трещина механизма моделируется безмассовой крутильной пружиной. После сравнения смещения, скорости и ускорения ползуна между SC1 и SC2, мы можем сделать вывод, что эффект удара с трещиной не следует игнорировать при анализе динамических характеристик. Вся кривая периодична для движения ползунка на SC1, а для SC2 — хаотична.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Благодарности

Работа поддержана Китайским фондом естественных наук (51575331).

Оптимизация кривошипно-шатунного механизма ползуна с использованием экспериментов и многолинейной регрессии

Авторов:

Галал Элкобросы,

Амр М. Абдельразек,

Бассуны М. Эльсухилы,

Мохамед Э. Хидр

Аннотация:

Длина коленчатого вала, длина шатуна, угол поворота коленчатого вала, частота вращения двигателя, диаметр цилиндра, масса поршня и степень сжатия — это входные данные, которые могут управлять работой кривошипно-шатунного механизма ползуна, а затем и его эффективностью.Используются и сравниваются несколько комбинаций этих семи входов. Расчетный крутящий момент двигателя, прогнозируемый с помощью моделирования, анализируется с помощью двух различных регрессионных моделей, с элементами взаимодействия и без них, разработанных в соответствии с полилинейной регрессией с использованием LU-разложения для решения системы алгебраических уравнений. Эти модели проверены. Модель регрессии с семью входными данными, включая их члены взаимодействия, снизила степень полинома с 3 градуса до 1 градуса градуса и предложила действительные прогнозы и стабильные объяснения.

Ключевые слова:
дизайн экспериментов,
Статистическое моделирование,
Регрессионный анализ,
Двигатель SI

Идентификатор цифрового объекта (DOI):
doi.org/10.5281/zenodo.1316420

Процедуры
APA
BibTeX
Чикаго
EndNote
Гарвард
JSON
ГНД
РИС
XML
ISO 690
PDF

Загрузок 698

Артикул:

[1] Абдул Самад.К., Зайнол. Н., Использование факторного дизайна для производства феруловой кислоты путем совместного культивирования: Промышленные культуры и продукты 95 (2017) 202–206.

[2] Павляк. А., Росенкевич. М., Chlebus. E., Дизайн экспериментов по оптимизации процесса селективного лазерного плавления порошков AZ31: Архив гражданского и машиностроительного строительства 17 (2017) 9–18.

[3] Кала. М., Шейх. М.В., Нивсаркар. М., Разработка и оптимизация модели психологического стресса у мышей с использованием двухуровневого полного факторного дизайна: Журнал фармакологических и токсикологических методов 82 (2016) 54–61.
[4] Васандани. П., Мао. З. Х., Цзя. W., вс. М., Планирование имитационных экспериментов для прогнозирования выходной мощности турбоэлектрического генератора с использованием структурных параметров: Практика и теория имитационного моделирования 68 (2016) 95–107.

[5] Giasin. К., Соберанис. С.А., Ходзич. A., Оценка влияния криогенного охлаждения и минимального количества смазки на обработку ламинатов GLARE с использованием плана экспериментов: Journal of Cleaner Production 135 (2016) 533-548.

[6] Митра. А.С., Киранч и. Г. Р., Сони.Т., Банерджи. Н., Планирование экспериментов по оптимизации автомобильной подвески с использованием испытательного стенда с четвертью автомобиля: Разработка процедур 144 (2016) 1102–1109.

[7] Д’Амброзио. С., Феррари. A., Потенциал стратегий множественного впрыска, реализующих вторичный впрыск и оптимизированных с помощью процедуры планирования экспериментов для улучшения выбросов и производительности дизельного двигателя: Applied Energy 155 (2015) 933–946.

[8] Li. Дж., Ян. W. M., Goh. Т. Н., Ан. Х., Магбули. A., Исследование двигателя RCCI (реактивное воспламенение от сжатия) с помощью статистического экспериментального дизайна: Energy 78 (2014) 777-787.
[9] Таштуш. Г. М., Аль-Видьян. М. И., Альбатайнех. А. М. Факторный анализ характеристик дизельного двигателя с использованием различных типов биотоплива: Журнал экологического менеджмента 84 (2007) 401–411.

[10] Да Силва. Л. С., Де Мело. А. С., Мачадо. Л. Р., Да Силва. М. Б., Соуза Джуниор. А. М. Применение факторного расчета для изучения поведения заусенцев при торцевом фрезеровании блоков двигателя. Журнал технологий обработки материалов 179 (2006) 154–160.

[11] Трезона. Р. И., Соленья. М. Дж., Хатчингс. И. М., Полное факторное исследование эрозионной стойкости автомобильных лаков: Tribology International 33 (2000) 559–571.

[12] Палкар. Р. Р., Шилапурам. V., Подробная методология параметрического проектирования гидродинамики жидко-твердого циркулирующего псевдоожиженного слоя с использованием плана экспериментов: Particuology 31 (2017) 59–68.

[13] Ким. В., Чон. Ю., Ким. Ю., Оптимизация на основе моделирования интегрированной системы дневного освещения и HVAC с использованием метода планирования экспериментов: Applied Energy 162 (2016) 666–674.
[14] Донг. С., Сартадж. М., Статистический анализ и оптимизация удаления аммиака из фильтрата полигонов путем последовательного микроволнового процесса / аэрации с использованием факторного расчета и методологии поверхности отклика: Journal of Environmental Chemical Engineering 4 (2016) 100–108.

[15] Ким. Й., Чон. E. S., Создание регрессионной модели для оценки параметров формы для вакуумной стеклянной панели с использованием плана экспериментов: Vacuum 121 (2015) 113-119.

[16] Нджоя. Д., Хаджаджи. М., Количественная оценка влияния производственных факторов на свойства керамики с использованием полного факторного дизайна: Журнал азиатских керамических обществ 3 (2015) 32–37.
[17] Джафари. Х., Идрис. М. Х., Шайганпур. A., Оценка значимых производственных параметров при литье по выплавляемым моделям тонкостенного сплава Al-Si-Cu с использованием полного факторного плана эксперимента: Пер. Цветные металлы. Soc. Китай 23 (2013) 2843−2851.

[18] Чжан. В., Анякин. М., Жук. Р., Пан. Ю., Коваленко. В., Яо. J., Применение регрессионных схем для моделирования лазерной наплавки: Physics Procedure 39 (2012) 921–927.

[19] Хаджаджи. Н., Ренаудин. В., Хоуас. А., Pons. М. Н. Факторный план эксперимента (DOE) для параметрического эксергетического исследования процесса парового риформинга метана для производства водорода.Химическая инженерия и обработка 49 (2010) 500–507.

IRJET-Запрошенная вами страница не была найдена на нашем сайте

IRJET приглашает статьи из различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 4, Апрель 2021 Публикация в процессе …

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своего Система менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 Публикация в процессе …

Просмотр Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 Публикация в процессе …

Просмотр Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 Публикация в процессе …

Просмотр Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 Публикация в процессе …

Просмотр Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 Публикация в процессе …

Просмотр Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 Публикация в процессе …

Просмотр Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 4 (апрель-2021)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 Публикация в процессе …

Просмотр Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


Динамика гибкого кривошипно-ползункового механизма на основе формулировки эталона плавающей рамы

[1]
B.V. Viscomi, R.S. Арье. Нелинейный динамический отклик упругого кривошипно-ползункового механизма, ASME Journal of Engineering for Industry Vol. 93 (1971) стр.251–262.

DOI: 10.1115 / 1.3427883

[2]
Jih-Lian Ha et al.Динамическое моделирование и идентификация кривошипно-ползункового механизма, Journal of Sound and Vibration Vol. 289 (2006) pp 1019-1044.

DOI: 10.1016 / j.jsv.2005.03.011

[3]
Parvize et al.Использование главных осей в качестве плавающей системы отсчета для движущегося деформируемого тела, Multibody System Dynamics Vol. 13 (2005) стр 211-231.

DOI: 10.1007 / s11044-005-2514-y

[4]
М.Гофрон и А.А. Шабана. Взаимодействие структур управления в нелинейном анализе гибких механических систем, Нелинейная динамика Vol. 4 (1993) стр 183-206.

[5]
А.А. Шабана. Гибкая многотельная динамика: обзор прошлых и недавних разработок. Динамика многотельных систем Vol. 1 (1997) с.189–222.

[6]
А.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *