Салы, действумшще на коренные шейки.

Коленчатый вал рассчитываемого двигателя полноопорный с кривошипами, расположенными под углом уж =180° (рис. 10.5, а). Порядок работы двигателя 1 — 3 — 4 — 2. Следовательно, когда первый кривошип повернут на угол q> i=0°, третий кривошип будет находиться в положении<рз=0(720) —180=540°, четвертый — <р4=0(720)—360= 360°

и второй — <р2=0(720)-540= 180°.

Сила, действующая на первую коренную шейку: RIjn\ = — 0,5Rxl (см. табл. 10.6, гр. 2 и 4). Изменение силы R,ml в зависимости от Ф показывает полярная диаграмма Rx (см. рис. 10.3, а), но повернутая на 180° н в масштабе Л/р=0,5Мр=0,5 0,1=0,05 кН в мм. Перестроенная указанным способом полярная диаграмма приведена на рис. 10.5, б.

Сила, действующая на вторую коренную шейку:

где Гж2= — 0,5(Г1 + Т2cosу^_2)—siny^j_2)) = -ОДТ^ + ГгСОв^О-J^sinl80)=-0,5(r1-r2);

К*2 = — 0,5(J^, + Тг sinyx(i _2)+Kpti cosy^i _2)) =

= 0,5(А^, + Г2 sin 180+К^ cos 180)=0,5(^, К^).

Расчет силы Лжл2 приведен в табл. 10.6 (гр. 5 — 12).

211

Таблица 10.6

ф°	i-я коренная шейка	1-й кривошип				2-я коренная шейка
	Лк.ш|, К»	<р°|	Ли, кН	Гп, КН	«... кН	7*2, кН	Л.2, кН	Лк.ш2, КН
1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	13,706	0	27,411	0	-27,411	0	+ 2,563	2,563
30	11,910	30	23,820	-5,726	-23,189	+ 1,650	+ 0,614	1,761
60	8.525	60	17,050	3,272	16,837	0,482	1,593	1,664
90	8,415	90	16,830	+ 2.498 -	16,646	2,582	0,026	2,583
120	10,245	120	20,490	+ 4,236	20,022	0,874	+ 1,703	1,914
150	11,040	150	20,080	+ 2,426	-21,961	+ 0,554	+ 0,781	0,957
180	11,143	180	22,286	0	22,286	0	-+1,987	1,987
190	11,110	190	22,220	0,780	22,260	+ 2,000	+ 10,253	10,440
210	11,040	210	22,080	2,426	-21,961	+ 3,477	+ 5,901	6,849
240	10,230	240	20,460	-4,236	20,022	+ 3,718	+ 2,510	4,485
270	8,460	270	16,920	-2,665	16,698	+ 4,337	0,492	4,364
300	8,430	300	16,860	+ 2,488	16,617	+ 1,696	2,503	3,023
330	10,305	330	20,610	+ 3,534	20,399	0,289	— 1,443	1,708
360	9,156	360	18,312	0	18,312	0	2,381	2,381
370	1,830	370	3,660	+ 3,219	-1,764	2,050	10,533	10,720
390	5,570	390	11,140	+ 4,528	—10,160	3,513	-5,992	6,947
420	7,685	420	15,370	+ 3,200	15,003	-3,776	-2,567	4,567
450	9,355	450	18,710	+ 6,008	17,682	4,332	+ 0,495	4,360
480	11,210	480	22,420	+ 5,879	-21,622	1,340	+ 2,414	2,761
510	11,730	510	23,460	+ 2,956	23,284	+ 1,338	+ 0,112	1,343
540	11,656	540	23,312	0	23,074	0	— 2,169	2,169
550	11,480	550	22,760	0,880	22,820	0,720	2,030	2,154
570	11,115	670	22,230	2,498	-22,143	1,614	0,523	1,696
600	10,280	600	20,560	-4,351	-20,137	+ 0,540	+ 1,650	1,736
630	8,440	630	16,880	2,655	16,693	+ 2,577	+ 0,024	2,577
660	8,545	660	17,090	+ 3,200	16,794	+ 0,518	1,614	1,695
690	11,870	690	23,740	+ 5,361	-23,060	-1,603	+ 0,550	1,695
720	13,706	720	27,411	0	-27,411	0	+ 2,563	2,563

ф°	1-я коренная шейка	2-й кривошип			3-я	коренная шейка		3-й кривошип
	Л*.шь кН	Ф°?	Т7, кН	Кт1, кН	Т,,, кН	кН	Дкл.,3, КН	Ф°1	7з, кН	**з, *Н
1	2	10	11	П	13	14	15	16	17	18
0	13,706	180	0	22,286	0	22.680	22,680	540	0	23,074
30	11.910	210	2,426	21,961	-2,462	22,052	22,190	570	2,498	22,143
60	8,525	240	4,236	20,022	-4,294	20,080	20,530	600	4,361	-20,137
90	8,415	270	-2,665	16,698	-2,660	16,696	16,900	630	2,655	16,693
120	10,245	300	+ 2,488	16,617	+ 2,844	16,706	16,950	660	+ 3,200	16,794
ISO	11,040	330	+ 3,534	-20,399	+ 4,583	-21,730	22,200	690	+ 5,631	-23,060
180	11,143	360	0	18,312	0	22,862	22,862	720	0	-27,411
190	11,110	370	+ 3,219	-1,754	+ 0,450	14,317	14;330	10	2,320	26,880
210	11.040	390	+ 4,528	10,160	-0,599	16,675	16,680	30	5,726	-23,189
240	10,230	420	+ 3,200	15,003	-0,036	15,920	15,925	60	3,272	16,837
270	8,460	450	+ 6,008	17,682	+ 4,253	-17,164	17,680	90	+ 2,498	16,646
300	8,430	480	+ 5,879	-21,622	+ 5,058	20,822	21,484	120	+ 4,236	-20,022
330	10,305	510	+ 2,956	23,284	+ 2,691	-22,623	22,780	150	+ 2,426	-21,961
360	9,156	540	0	23,074	0	22,680	22,680	180	0	22,286
370	1,830	550	0,880	22,820	0,830	-22,540	22,558	190	0,780	22,260
390	5,570	570	2,498	22,143	-2,462	22,052	22,190	210	2,426	,21,961
420	7,685	600	-4,351	20,137	-4,294	20,080	20,530	240	4.236	20,022
450	9,355	630	-2,655	16,693	-2,660	16,696	16,900	270	-2,665	16,698
480	11,210	66Q	+ 3,200	16,794	+ 2,844	16,706	16,950	300	+ 2,488	16,617
510	11,730	690	+ 5,631	-23,060	+ 4,583	-21,730	22,200	330	+ 3,534	20,399
540	11,656	720	0	-27,411	0	22,862	22,862	360	0	18,312
550	11,480	10	-2,320	26,880	+ 0,450	14,317	14,330	370	+ 3,219	1,754
570	11,115	30	5,726	-23,189	-0,599	16,675	16,680	390	+ 4,528	10,160
600	10,280	60	3,272	16,837	-0,036	15,920	15,925	420	+ 3,200	15,003
630	8,440	90	+ 2,498	16,646	+ 4,253	17,164	17,680	450	+ 6,008	17,682
660	8,545	120	+ 4,236	20,022	+ 5,058	20,822	2,484	480	+ 5,879	-21,622
690	11,870	150	+ 2,426	— 21,961	+ 2,691	22,623	22,780	510	+ 2,956	23,284
720	13,706	180	0	22,286	0	-22,680	22,680	640	0	23,074

.s

630(330)

350(510)

510(150)

Рас. 10.5. Силы, действующие на коренные шейки коленчатого вала:

в — схема коленчатого вала и порядок работы двигателя; б — силы, действующие на 1(5)-ю коренную шейку; с — силы, действующие на 2(4)-ю коренную шейку; г — силы, действующие на

3-ю коренную шейку

Сила, действующая на третью коренную шейку:

гдеТхз= — 0,5(7г+ 7з сову^-з)—Кря япу^-з)) cos yX(i _2) = —0,5(72+

+ Тъ cosO Кргз sinO) cosl80=0,5(Г2 + Т3);

К*з= — 0,5(J£j„t2 + siny,j(2_3)+A^nacosyI(2-3))cosy1(i_2)=

= -0,5(Л^+ Г3 sinO + Л^з cosO) cos 180=0,5(Я^2+А^гз).

Расчет силы RXJBi приведен в табл. 10.6 (гр. 11 — 18).

214

По данным табл. 10.6 строят полярные диаграммы нагрузки на вторую' и третью коренные шейки (рис. 10.5, в, г) в масштабе А/*=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 смещены на 360° (рис. 10.5, б, в с обозначением д> в скобках).

Диаграммы Rimi, i?Ijn2 и R—». перестроенные в прямоугольные координаты, представлены на рис. 10.6. По этим диаграммам определяют:

для 1 (5)-й коренной шейки

Rw=F1MrJOB= 35 460 • 0,1/360 = 9,85 кН,

где Ft — площадь под кривой R^u мм2; ОВ — длина диаграммы, мм;

■ЛжлШпм13,706 кН; Лш1шЬ=1,83 кН; для 2 (4)-й коренной шейки'

Т?хлп2ср=F2MhJ О В = 10 800 • 0,1/360=3,0 кН,

215

Таблица 10.7

У	Зютечм.					Vnfl. *Н, дли лучей
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
0	22,68	22,68	22,68	—					—	■	22,68	22,68
30	22,19	22,19	22,19									22,19
60	20,53	20,53	20,53									20,53
90	16,90	16,90	16,90									16,90
120	16,95	16,95	—								16,95	16,95
150	22,20	22,20									22,20	22^20
180	22,86	22,86	22,86	'	:	—	—	—	—	—	22,86	22,86
210	16,68	16,68	16,68									16,68
240	15,93	15,93	15,93									15,93
270	17,68	17,68	—								17,68	17,68
300	21,48	21,48	—								21,48	21,48
330	22,78	22,78									22,78	22,78
360	22,68	22,68	22,68								22,68	22,68
390	22,19	22,19	22,19									22,19
420	20,53	20,53	20,53									20,53
450	16,90	16,90	16,90									16,90
480	16,95	16,95	—								16,95	16,95
510	22,20	22,20									22,20	22,20
540	22,86	22,86	22,86	—	—	—	.	—	—	—	22,86	22,86
570	16,68	16,68	16,68									16,68
600	15,93	15,93	15,93									15,93
630	17,68	17,68	,	—							17,68	17,68
660	21,48	21,48									21,48	21,48
690	22,78	22,78									22,78	22,78
ЕЛжлхЗ/	477,72	477,72	275,54								293,26	477,72

где F2 — площадь под кривой R.^,. мм2;

Л*лп2вш*= Ю,77 кН; ЛЖЛЦ2тт=0,90 кН;

для 3-й коренной шейки

Рис. 10.7. Диаграммы износа коренной шейки:а — без противовесов; б —с противовесами

216

R^=FiMiJOB= 70 380 ■ 0Д/360 = 19,55 кН, где F3 — площадь под кривой R.™*. мм2;

R.~*—=23.20 кН:

ДклпЭшш 14,33 кН.

Из равнения диаграмм RIJni, R—•> и Rtjn3 видно, что максимально нагруженной является 3-я коренная шейка, а минимально нагруженными — 2-я и 4-я шейки.

По полярной диаграмме (см. рис. 10.5, г) строят диаграмму износа наиболее нагруженной 3-й шейки (рис. 10.7, а). Сумма сил 2ЛКопзь действующих по каждому лучу диаграммы износа (от 1-го до 12-го), определяется с помощью табл. 10.7 (значения 1.R—и в таблице выражены в кН). По данным этой таблицы в масштабе ЛГ*=50 кН в мм строят кривую износа.

 

Уравновешивание

Центробежные силы инерции рассчитываемого двигателя и их моменты полностью уравновешены: 2ЙГЛ=0; £Л/*=0.

Силы инерции первого порядка и их моменты также уравновешены: ЕРд=0; ЪМц=0.

Силы инерции второго порядка для всех цилиндров направлены в одну сторону:

ХРШ=4Рщ=AmjR(o2X cos 2 q>.

Уравновешивание сил инерции второго порядка в рассчитываемом двигателе нецелесообразно, ибо применение двухвальной системы с противовесами для уравновешивания ХР;П значительно усложнит конструкцию двигателя.

Моменты от сил инерции второго порядка в связи с зеркальным расположением цилиндров полностью уравновешены: 2А/)П=0.

В целях разгрузки 3-й коренной шейки от местных инерционных сил целесообразно установить противовесы на продолжении щек, прилегающих к ней. Расположение центра тяжести и величину массы противовесов можно определить из следующих соображений:

а)за счет силы инерции противовесов целесообразно переместить полюс Окз полярной диаграммы Rijb3 (см. рис. 10.5, г) в центр диаграммы. Следовательно, противовесы должны воздействовать на шейку силой

Л»рэ=АзМл= -195 • 0,1 = —19,5 кН,

где Аз — расстояние от полюса Ох3 диаграммы Rxm3 до центра Оц,з диаграммымм;

217

б)противовесы не должны увеличивать габаритов двигателя. Целесообразно принять р—20 мм;

в)так как каждый противовес расположен только на одной щеке колена, для определения силы инерции и массы противовеса необходимо установить размеры кривошипа. Предварительно принимаем 1=94 мм и /j=70 мм (см. рис. 10.5, а). Тогда сила инерции одного противовеса

Рщ= -0^3///,= -0,5(-19,5)94/70=413,09 кН;

г)масса каждого противовеса

«|ир=Рпр/0кв2)=13,09 • 103/(0,02 • 5862)= 1,906 кг.

На рис. 10.7, б показана диаграмма износа 3-й коренной шейки после установления противовесов. Диаграмма износа построена по данным табл. 10.8 в масштабе М&= 10 кН в мм. По этой диаграмме определено направление оси масляного отверстия (<рм=35°).

Таблица 10.8

Значения кН, для лучей

	1	2	3	4	5	6 '	7	8	9	10	11	12
0	3,20	3,20	3,20								3,20	3,20
30	5,55	5,55	5,55	5,55
60	—	4,35	4,35	4,35	4,35
90	—	—		3,90	3,90	3,90	3,90	—	—	—	—	—
120							4,00	4,00	4,00	4,00	—	—
1S0									5,05	5,05	5,05	5,05
180	3,35	3,35	3,35								3,35	3,35
210	—	.	—	■	2,90	2,90	2,90	2,90	—	—	—	—
240	—	—	—	—	3,65	3,65	3,65	3,65	—	—	—	—
270								4,90	4,90	4,90	—	—
300	—	—	—	—	—	—	— ’	—	5,20	5,20	5,20	5 ДО
330	4,05									4,05	4,05	4,05
360	3,20	3,20	3,20								3,20	ЗДО
390	5,55	5,55	5,55	5,55
420	—	4,35	4,35	4,35	4,35	—	—	—	—	—	—	—
450	—	—	—	3,90	3,90	3,90	3,90	—	—	—	—	—
480							4,00	4,00	4,00	4,00	—	—
S10	—	—:	—	—	—	—	—	—	5,05	5,05	5,05	5,05
540	3,35	3,35	3,35	—	—	—	—	—	—	■	3,35	3,35
570	—	—	—	—	2,90	2,90	2,90	2,90	—=	—	—	—
600	—	—	—	—	3,65	3,65	3,65	3,65	—	—	—	—
630								4,90	4,90	4,90	—	—
660	—	—		—	—	—	—	—	5,20	5,20	5,20	5Д0
690	4,05									4,05	4,05	4,05
ЕЯЙэ,	32,30	32,90	32,90	27,60	29,60	20,90	28,90	30,90	38,30	46,40	41,70	41,70

218

Для уравновешивания центробежных сил Рщ противовесов, расположенных на продолжении щек, прилегающих к 3-й коренной шейке, и для уменьшения нагрузки на 1-ю и S-ю коренные шейки целесообразно на продолжении щек, прилегающих к 1-й и 5-й шейкам, также установить противовесы Рщ1=Рщ5=0,5Р„рз.

Смещение центров полярных диаграмм в связи с установкой противовесов на величину, пропорциональную реакции от противовесов, Р'пр1(5)=0,5Р'прз= —9,75 кН, показано на рис. 10.5, б (Ai<j)= =97,5 мм).

Развернутые диаграммы сил ^Йпэ^хлпэ+Лфэ и ДЕп1(5)=Дмп1<5)+ +Др1(5) представлены на рис. 10.6 и по ним определены: для 1 (5)-й коренной шейки

PSni(j)4,=/!'if^/OP=8490 ’ 0,1/360=2,36 кН;

Р^1(3)тжг=9,10 кН; Л25в1(5)тт=0,15 кН;

для 3-й коренной шейки

P&eQp=F?MliJOB=15 010 • 0,1/360 = 4,17 кНТСйти 5,60 кН; J^n3nilI=0,40 кН,

где и Ff— соответственно площади под кривымии

РЯпз, ММ2.