Силовой расчет механизмов на ЭВМ

Выполнение силового расчета надо проводить многократно, для различных положений механизма. Это значит, что силовой расчет представляет собой весьма трудоемкую работу. Радикально снизить трудоемкость можно путем применения ЭВМ.

Проанализировав результаты силового расчета, выполненного на ЭВМ. Рассмотрим схему алгоритма силового расчета кривошипноползунного механизма [3] (рис. 4.10). Эта схема алгоритма пригодна для любой одноцилиндровой двухтактной поршневой машины, а также для кривошипного пресса и других двухтактных технологических машин, главным механизмом которых является кривошипноползунный.

Рис. 4.10. Схема алгоритма силового расчета кривошипно-ползунного.

механизма На компьютере выполнен силовой расчет механизма дизеля, работающего в установленном режиме с малым коэффициентом неравномерности. Шаг изменения обобщенной координаты ф] в пределах одного оборота коленчатого вала A (pi=5°. ЭВМ выполнила весь расчет (решение 33 уравнений, 72 раза каждое) за 46 с.

Результаты расчета можно представить графически. На рис. 4.11 изображен график изменения силы F₃₄, приложенной к поршню 5 стороны цилиндра (стойки) 4 (см. рис. 4.9, б). Положительные ординаты соответствуют действию силы влево. Как видно, при О < ф! < 180° поршень прижат к зеркалу цилиндра своей правой образующей; при 180° < ф, < 360° он должен быть прижат левой образующей. Однако на участке 290−320° происходит весьма нежелательное двукратное перемещение поршня в зазоре, сначала слева направо, а затем справа налево. Этого перемещения не было бы, если массы шз и /т?2 поршня и шатуна имели бы меньшую величину.

Рис. 4.11. График изменения силы, приложенной к поршню.

На рис. 4.12 и 4.13 изображены годографы сил, приложенных к шатуну 2 от поршня 3 (сила F₂₃) и от коленчатого вала 1 (сила F₂₁). Цифрами указаны соответствующие значения обобщенной координаты ф| в градусах. Годографы сил и график F₃₄{q>_x) нужны для расчета деталей механизма на прочность, жесткость и продольную устойчивость, а также для расчета кинематических пар 5−4, 2−5, 2−1 на износ, долговечность и невыдавливаемость смазочного материала.

Рис. 4.12. Годограф силы, приложенной к шатуну от поршня.

Рис. 4.13. Г одограф силы, приложенной к шатуну от коленчатого вала.

График изменения вертикальной составляющей F_ox главного вектора F₀, действующего от корпуса ДВС на его основание (рис. 4.9, г), показан на рис. 4.14. Знаком плюс отмечено действие составляющей вверх. В то же время горизонтальная составляющая F_oy главного вектора изменяется по закону синуса. Ее амплитуда равна 6 кН.

Рис. 4.14. График изменения вертикальной составляющей главного вектора, действующего на основание ДВС.

На рис. 4.15 изображен главный момент М_оу действующий на основание корпуса ДВС. Знак плюс указывает, что главный момент М₀ направлен против часовой стрелки. На участке 290−320° главный момент М₀ так же, как и сила F₃₄, дважды меняет знак.

Рис. 4.15. График изменения главного момента, действующего на ДВС.