Суммарные силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме

Суммарные силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме, определяют алгебраическим сложением сил давления газов и сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс:

                                                       (2.5)

Сила N действующая перпендикулярно к оси цилиндра, называется нормальной и воспринимается стенками цилиндра, Н,

                                                       (2.6)

Сила S действующая по оси шатуна, передается кривошипу, Н

                                                            (2.7)

Силу S, приложенную к оси шатунной шейки, можно разложить на две составляющие:

Тангенциальную силу Т, направленную по касательной к окружности радиуса кривошипа,

                                                   (2.8)

и силу, направленную по радиусу кривошипа, Н,

                                                   (2.9)

Результаты расчета указанных сил заносят в соответствующую графу таблицы 2.3.

По данным табл. 2.3 строят графики зависимостей

По кривой  можно выполнить оценку значения крутящего момента как одного цилиндра, так и двигателя в целом.

Крутящий момент, Н×м,

                                                (2.10)

Суммарный крутящий момент будет периодически изменяться через

=              =________⁰.

При графическом построении кривой  кривая  одного цилиндра разбивается на число участков, равное . Все участки кривой сводятся в один и суммируются. Результирующая кривая показывает изменение суммарного крутящего момента двигателя в зависимости от угла поворота коленвала.

 

Таблица 2.3 - Суммарный крутящий момент

j

 

 

Силы, действующие на шатунные шейки коленчатого вала

 

Силы, действующие на шатунные шейки рядных двигателей, определяют аналитически или графическим построением.

Результирующая сила, действующая на шатунную шейку рядного двигателя, будет равна сумме сил  и . Сила   может быть приведена в виде сумме. Н,

                                                    (2.13)

Так как силы  и  приложены в одной точке, направлены по одной оси, но могут иметь различные знаки, то необходимо брать их сумму, Н:

 ;                                        (2.14)

 

Диаграмма износа шатунной шейки

 

Для определения местоположения масляного отверстия, а также наиболее и наименее нагруженных участков поверхности шатунной шейки и прогнозирования возможного характера ее износа, строят диаграмму износа шатунной шейки. Построение выполняют в предположении, что при приложении каждого вектора  к поверхности шейки, его действие равномерно распределится на 60⁰ по окружности в обе стороны от точки приложения силы.

После разбивки окружности на участки лучи на принятой окружности нумеруют, а затем на нее с полярной диаграммы параллельно самому себе переносят вектор силы  соответствующий тому или иному углу поворота коленвала. Причем этот вектор прикладывают к поверхности шатунной шейки только с наружной стороны.

Для упрощения расчета результирующих величин износа от действия силы  при других углах поворота коленвала составляем табл. 2.5, в которой по горизонтали откладываем номера лучей, а по вертикали - углы поворота коленвала.