CALCULUL CINEMATIC AL MECANISMULUI MOTOR

In timpul functionarii motorului, in elementele mecanismului motor iau nastere o serie de eforturi determinate de forta datorita presiunii gazelor si de fortele de inertie a maselor cu miscare accelerata. Marimea si caracterul variatiei sarcinilor care actioneaza asupra acestor elemente se determina pe baza analizei cinematice si dinamice a mecanismului biela - manivela.

Pentru a stabili cu precizie conditiile de solicitare a pieselor ce fac parte din mecanismul motor este necesara cunoasterea particularitatilor cinematice ale acestuia. Studiul cinematic al unui mecanism motor are in vedere stabilirea functiilor care exprima deplasarea, viteza si acceleratia pieselor sale componente.

1. Cinematica mecanismului biela - manivela

In ipoteza ca arborele cotit se roteste cu o viteza unghiulara constanta, unghiul sau de rotatie este proportional cu timpul.

In calcule se considera ca pozitie initiala pentru unghiul pozitia corespunzatoare pentru care pistonul este cel mai indepartat de axa arborelui cotit. Cinematica mecanismului se studiaza in ipoteza functionarii motorului in regim stabilizat si a constantei vitezei unghiulare a arborelui cotit.

Fig. 1. Schema mecanismului biela manivela.

1.1. Cinematica manivelei

Cinematica manivelei este independenta este particularitatile geometrice ale mecanismului. Pozitia manivelei este data de unghiul pe care il face axa manivelei cu paralela la axa cilindrului care intersecteaza axa arborelui cotit:

a w · t

w =

w viteza unghiulara a arborelui cotit [rads]

n - turatia arborelui cotit [rotmin]

1.2. Cinematica pistonului

1.2.1. Deplasarea pistonului:

Se determina legea de variatie a deplasarii x a pistonului in functie de unghiul , adica x=f(

Deplasarea pistonului poate fi considerata ca suma functiei armonice.

X = x₁ + x₂

Tabelul 1 Deplasarea pistonului

1.2.2. Viteza pistonului:

Viteza pistonului se obtine prin derivarea expresiei deplasarii pistonului in raport cu timpul:

, unde este viteza unghiulara a arborelui cotit.

10 m/s

17 m/s

Tabelul 2 Viteza pistonului.

1.2. Acceleratia pistonului:

Tabelul 3 Acceleratia pistonului

1. Cinematica bielei

Miscarea pe care o executa biela este de tip plan-paralela. Pozitia pistonului este complet determinata de deplasarea pistonului si de unghiul de oblicitate al bielei.

Determinarea vitezei unghiulare si acceleratiei unghiulare instantanee ale bielei fata de axa cilindrului (b

Semnul ( ) este corespunzator dezaxarii directe, iar semnul ( ) este corespunzator dezaxarii indirecte.

Viteza unghiulara absoluta este data de urmatoarea relatie:

Accelerarea unghiulara a bielei va fi determinata prin derivarea in raport cu timpul a vitezei unghiulare si astfel vom avea: