Кинематика и динамика КШМ

(104)

Значения центробежной удельной силы от вращающихся масс определяем из зависимости:

(105)

Центробежная сила инерции вращающихся масс шатуна равна:

(106)

Центробежная сила инерции вращающихся масс кривошипа равна:

(107)

Определение суммарного крутящего момента на коленчатом валу

двигателя

Тангенциальная сила РТ, действующая по касательной к окружности вращения центра шатунной шейки, всегда перпендикулярна радиусу кривошипа. Если перенести реактивную силу от силы РТ в центр коренной шейки коленчатого вала, образуется пара сил создающая крутящий момент Мкрц на валу шатунной шейки двигателя.

(108)

Rкр - величина постоянная, в м.

Таким образом, график изменения тангенциальной силы РТ за рабочий цикл от нуля градусов до 720 градусов п. к. в. представляет собой и график изменения крутящего момента для одного цилиндра по углу поворота коленчатого вала, в своем масштабе.

Вычислив значения Мкрц для каждого положения коленчатого вала через 30 градусов п. к. в. его значения заносим в таблицу 6 результатов расчета.

Для построения кривой суммарного крутящего момента Мкр многоцилиндрового двигателя необходимо выполнить суммирование кривых крутящих моментов каждого цилиндра.

Так как для всех цилиндров значения сил и характер крутящего момента одинаковы и отличаются только тем, что рабочий цикл, а соответственно, и кривая крутящего момента, смещены на величину интервала между вспышками в отдельных, цилиндрах, то для определения значений и характера изменения суммарного момента, в пределах интервала повторения, достаточно иметь значения и кривую крутящего момента одного цилиндра.

Построение полярной диаграммы нагрузки на шатунную шейку

Для оценки и анализа действующей нагрузки на шатунную шейку необходимо рассчитать результирующую силу Rшш, действующую на шатунную шейку. Она может быть определена путем векторного сложения сил: Рк=К+ KRш и тангенциальной силы РТ, либо векторным сложением силы РS, действующей по оси шатуна на шатунную шейку, и постоянно действующей центробежной силы КRш, возникающей от вращения части массы шатуна, отнесенной ранее к массе вращающихся частей, сконцентрированных на оси шатунной шейки:

; (109)

Для построения диаграммы необходимо силы РК, РТ и КRш перевести и выразить в кН; сложить силы РК и КRш. Значения заносим в таблицу 6 расчетов и путем векторного сложения с силой РТ определить силу Rшш, в кН:

; (114)

где Т – полная тангенциальная сила:

;(115)

Значения, результирующей силы Rшш заносим в таблицу 6 расчетов. Представляем силу Rшш в виде графической зависимости в прямоугольных координатах Rшш-f, приняв значения сил из таблицы расчета и отложив их, с соблюдением масштаба mp, на ординате текущего угла п.к.в.

С целью более полного представления действия, которое оказывает сила на шатунную шейку, ее необходимо представить дополнительно в виде полярной диаграммы вектора Rшш, ориентированного относительно центра шатунной шейки, называемого полярным центром. Для этого в системе координат сил Т - PК с центром в точке Ошш, (по оси абсцисс вправо от точки О откладывается положительные силы Т, влево отрицательные, по оси ординат: вверх - отрицательные силы РК, вниз - положительные), откладываем их значения для различных последовательных углов п.к.в. и получаем соответствующие им точки конца вектора Rшш. Полученные точки последовательно, в порядке нарастания углов п.к.в., соединяем плавной кривой. Получим полярную диаграмму силы Rшш с центром в точке Ошш. Луч, проведенный из центра Ошш в любую точку линии полярной диаграммы, отражает значение Rшш в масштабе и направление ее действия относительно центра шатунной шейки.