Силы, действующие на коренные шейки

Коленчатый вал рассчитываемого двигателя полно-опорный с кривошипами, расположенными под углом γ_к=180˚ (рис. 5.4, а). Порядок работы двигателя 1–3–4–2. Следовательно, когда первый кривошип повернут на угол φ₁=0˚, третий кривошип будет находиться в положении φ₃=0(720)-180=540˚, четвертый – φ₄=0(720)-360=360˚ и второй – φ₂=0(720)-540=180˚.

Сила, действующая на первую коренную шейку: R _{к. ш1}=-0,5 R _{к. 1}(см. табл. 18, гр. 2 и 4). Изменение силы R _{к. ш1} в зависимости от φ показывает полярная диаграмма R _к (см. рис 5.2, а), но повернутая на 180˚ и в масштабе М _p = 0,5 М _p =0,5∙0,1=0,05 кН в мм. Перестроенная указанным способом полярная диаграмма R _{к. ш1} приведена на рис. 5.4, б.

 

Сила, действующая на вторую коренную шейку:

R _{к. ш2}=  ,

где T _к2 =-0,5(T ₁ + T ₂ cosγ_к(1-2)- K _рк2 sinγ_к(1-2))=-0,5(T ₁ + T ₂ cos180- K _рк2 sin180)=-0,5(T ₁ - T ₂);

K _к2 = -0,5(K _рк1 + T ₂ sinγ_к(1-2)+ K _рк2 cosγ_к(1-2))=-0,5(K _рк1 +Т₂ sin180+ K _рк2 cos180)=-0,5(K _рк1 - K _рк2).

Расчет силы R _{к. ш2} приведен в табл. 18 (гр. 5-12).

Сила, действующая на третью коренную шейку:

R _{к. ш3}=  ,

где T _к3 =-0,5(T ₂ + T ₃ cosγ_к(2-3)- K_{P к3} sinγ_к(2-3))cosγ_к(1-2)=-0,5(T ₂ + T ₃ cos0- K_{P к3} sin0)cos180=0,5(T ₂ + T ₃);

K _к3 = -0,5(K _рк2 + T ₃ sinγ_к(2-3)+ K _рк3 cosγ_к(2-3))cosγ_к(1-2)=-0,5(K _рк2 + T ₃ sin0+ K _рк3 cos0)cos180=0,5(K _рк2 + K _рк3).

Расчет силы R _{к. ш3} приведен в табл. 18 (гр. 11-18).

По данным табл. 18 строят полярные диаграммы нагрузки на вторую и третью коренные шейки (рис. 5.4, в, г) в масштабе М _R = 0,1 кН в мм.

Нагрузки на 4-ю и 5-ю коренные шейки в соответствии с порядком работы двигателя и расположением кривошипов равны нагрузкам, действующим на 2-ю и 1-ю шейки, но смещенным на 360˚(рис. 5.4, б, в с обозначением φ в скобках).

Диаграммы R _к.ш1, R _к.ш2 и R _к.ш3, перестроенные в прямоугольные координаты, представленные на рис. 5.5. По этим диаграммам определяют:

для 2 (4)-й коренной шейки

R _к.ш2ср= F ₂ M_R / OB=10800∙0,1/81,7=3,0 кН,

где F ₂ – площадь под кривой R _к.ш2, мм²;

 

 

Таблица 18

φ˚	1-я коренная шейка	1-й кривошип				2-я коренная шейка
	R к.ш.1, кН	φ˚1	R к1, кН	Т к1, кН	К рк1, кН	Т к2, кН	К к2, кН	R к.ш2, кН
1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	14,014	0	28,027	0	-28,027	0	2,627	2,627
30	12,198	30	24,395	-5,851	-23,683	1,685	0,621	1,796
60	8,755	60	17,511	-3,339	-17,190	-0,498	-1,634	1,708
90	8,596	90	17,191	2,563	-16,999	-2,640	-0,023	2,640
120	10,456	120	20,912	4,334	-20,458	-0,563	1,653	1,746
150	11,290	150	22,579	2,481	-22,442	0,671	0,668	0,947
180	11,387	180	22,774	0	-22,774	0	1,584	1,584
190	11,382	190	22,764	-0,818	-22,749	1,774	9,254	9,423
210	11,290	210	22,579	-2,481	-22,442	3,051	5,401	6,203
240	10,456	240	20,912	-4,334	-20,458	3,489	2,481	4,281
270	8,630	270	17,260	-2,717	-17,045	4,263	-0,455	4,287
300	8,725	300	17,450	3,207	-17,153	1,322	-2,391	2,732
330	10,725	330	21,450	3,824	-21,106	-0,427	-1,279	1,348
360	9,803	360	19,606	0	-19,606	0	-1,948	1,948
370	2,522	361	5,044	3	-4,241	-2	-9,616	9,787
390	6,095	390	12,191	3,621	-11,640	-3,084	-5,484	6,292
420	7,860	420	15,720	2,643	-15,496	-3,542	-2,533	4,355
450	9,436	450	18,871	5,808	-17,955	-4,258	0,456	4,283
480	11,351	480	22,702	5,852	-21,934	-1,329	2,393	2,737
510	11,925	510	23,850	2,970	-23,664	1,395	0,048	1,396
540	11,751	540	23,502	0	-23,502	0	-2,263	2,263
550	11,745	550	23,491	-0,910	-23,473	-0,819	-1,985	2,148
570	11,376	570	22,751	-2,547	-22,608	-1,652	-0,538	1,737
600	10,519	600	21,037	-4,441	-20,563	0,551	1,687	1,774
630	8,628	630	17,256	-2,708	-17,042	2,636	0,021	2,636
660	8,722	660	17,444	3,194	-17,149	0,570	-1,655	1,750
690	12,131	690	24,261	5,760	-23,568	-1,639	0,563	1,733
720	14,014	720	28,027	0	-28,027	0	2,627	2,627

 

Таблица 19

φ˚	Значения R к.ш2, кН, для лучей
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
0	-	-	-	-	23,14	23,14	23,14	23,14	23,14	-	-	-
30	-	-	-	-	-	-	-	22,67	22,67	22,67	22,67	-
60	20,97	20,97	20,97	-	-	-	-	-	-	-	-	20,97
90	-	17,26	17,26	17,26	17,26	17,26	-	-	-	-	-	-
120	-	-	-	-	17,45	17,45	17,45	17,45	-	-	-	-
150	-	-	-	-	-	-	23,38	23,38	23,38	23,38	-	-
180	-	-	-	-	24,95	24,95	24,95	24,95	24,95	-	-	-
210	-	-	-	-	-	18,10	18,10	18,10	18,10	18,10	-	-
240	-	-	-	-	-	-	16,16	16,16	16,16	16,16	-	-
270	-	-	-	-	-	-	-	-	17,99	17,99	17,99	17,99
300	21,87	21,87	-	-	-	-	-	-	-	-	21,87	21,87
330	23,26	23,26	23,26	-	-	-	-	-	-	-	-	23,26
360	23,14	23,14	23,14	-	-	-	-	-	-	-	23,14	23,14
390	22,67	22,67	22,67	22,67	-	-	-	-	-	-	-	-
420	20,97	20,97	20,97	20,97	-	-	-	-	-	-	-	-
450	-	-	17,26	17,26	17,26	17,26	-	-	-	-	-	-
480	-	-	-	-	17,45	17,45	17,45	17,45	-	-	-	-
510	-	-	-	-	-	-	-	23,38	23,38	23,38	23,38	-
540	24,95	24,95	24,95	-	-	-	-	-	-	-	24,95	24,95
570	18,10	18,10	18,10	18,10	18,10	-	-	-	-	-	-	-
600	-	-	-	-	-	16,16	16,16	16,16	16,16	-	-	-
630	-	-	-	-	-	-	-	17,99	17,99	17,99	17,99	-
660	21,87	21,87	-	-	-	-	-	-	-	-	21,87	21,87
690	-	-	23,26	23,26	23,26	23,26	-	-	-	-	-	-
∑ R к.ш2. i	197,80	215,05	211,83	119,52	158,86	175,01	156,78	220,81	203,91	139,67	173,85	154,05

R _к.ш2max=10,25 кН; R _к.ш2min=0,48 кН;

Из сравнения диаграмм R _к.ш1, R _к.ш2 и R _к.ш3 видно, что максимально нагруженной является 3-я коренная шейка, а минимально нагруженной – 2-я и 4-я шейки.

По полярной диаграмме (см. рис. 5.4, г) строят диаграмму износа наименее нагруженной 2-й шейки (рис. 5.6, а). Сумма сил ∑ R _{к.ш2. i} , действующих по каждому лучу диаграмма износа (от 1-го до 12-го), определяется с помощью табл. 19 (значения ∑ R _{к.ш2. i} в таблице выражены в кН). По данным этой таблицы в масштабе М _R = 50 кН в мм построим кривую износа.

 

Расчет основных деталей двигателя

Расчет поршневой группы