Для 4-тактного двигателя суммарный крутящий момент будет периодически изменяться через

где i – число цилиндров двигателя.

При графическом построении кривой суммарного крутящего момента кривой силы Т одного цилиндра делится через 10 градусов на число участков, равное числу цилиндров. Все участки кривой сводятся в один и графически суммируется. Результирующая кривая показывает изменения суммарного крутящего момента двигателя в зависимости от угла поворота коленвала.

Суммарный крутящий момент можно определить табличным способом. Для этого составляют суммарную таблицу и записывают в нее величины отрезков, соответствующих значений силы Т (Н) через 10 градусов от 0 до угла θ чередование вспышек в цилиндрах двигателя. Затем построчно складывают показания для соответствующих значений угла, умножают на радиус кривошипа R (м). По полученным данным строят кривую изменения суммарного крутящего момента по углу поворота коленвала. В соответствии с масштабом наносят шкалу момента.

По графики определяют средний крутящий момент двигателя (Нм)

где F – площадь (мм2), заключенный между кривой Мк и осью абсцисс. При построении графика на миллиметровой бумаге эту площадь можно подсчитать по клеткам; ОА – длина отрезка (мм); Мм – масштаб момента.

Оценивают точность расчетов и графического построения, сравнивая подсчитанный Мкср с величиной эффективного крутящего момента, полученной в тепловом расчете. Ошибка

здесь ηм – механический КПД двигателя. Ошибка δм не должна превышать 5%.

На графике наносят значения максимального, минимального и среднего крутящих моментов двигателя.

2.5 Силы, действующие на шатунные шейки коленвала

Результирующую силу Rшш, нагруженную шатунную шейку, находят графическим сложением силы S, действующей по оси шатуна, с центробежной силой инерции вращающихся масс шатуна КRш:

Вначале строят полярную диаграмму силы S, так как она является суммирующей двух сил К и Т:

В прямоугольных координатах вправо откладываются положительные значения силы Т, вверх – отрицательные значения К. Начинают построение от угла α=0. Отложив в масштабе значения сил Т0 и К0, взятые из таблицы получают, точку S1. Точка 2 наносят, напротив значения Т30 и К30, т.е. для угла α=30° и т.д. Точки 1, 2 и другие соединяют плавной линией в порядке нарастания углов. Полученная диаграмма представляет собой полярную диаграмму изменения силы S. Соединив полюс 0 диаграммы с любой точкой ее контура, получим величину силы, S для данного угла α, например вектор S2, для α=30°.

Затем в полученной полярной диаграмме из полюса 0 в масштабе отрезок, равной силе КRш, и на оси ординат наносят новый полюс 0ш. Такое сложение векторов возможно, так как при постоянной угловой скорости центробежная сила КRш постоянна по величине и всегда направлена по радиусу кривошипа.

Кривая с точками 1, 2 и т.д., имеющая полюс в точке 0ш, представляет собой полярную диаграмму нагрузки Rшш на шатунную шейку в зависимости от углов поворота коленвала.

Суммарную силу, действующую на колено и вызывающую изгиб шатунной шейки, определяют как сумму сил

где КRk – сила инерции вращающихся масс кривошипа.

Полярную диаграмму достраивают. По вертикали вниз от полюса 0ш величину центробежной силы инерции КRk в масштабе, находят новый полюс 0к. При этом диаграмма превращается в полярную для суммарной силы, действующей на колено. Векторы, соединяющие полюс 0к с соответствующими точками полярной диаграммы, в масштабе выражают силы Rк, изгибающей шатунные шейки.

Для расчета коленчатого вала на прочность необходимо определить средние Rшш ср и максимальное Rшш мах значения сил, действующих на шатунную шейку.

Для этого полярную диаграмму с полюсом в точке 0ш перестраивают в прямоугольные координаты. На оси абсцисс наносят точки от 0° до 720° через 30° и через них проводят линии, параллельные оси ординат. На них откладывают величины векторов Rшш от центра 0ш полярной диаграммы в соответствии с определенными углами α. При построении развернутой диаграммы все векторы должны быть положительными. Концы отложенных векторов соединяют плавной линией. На полученном графике наносят максимальное, минимальное и среднее значения Rшш. Последнюю определяют по площади, заключенной между кривой, графика, осью абсцисс и ординатами с помощью планиметра. Площадь можно с достаточной точностью подсчитать по клеткам, если диаграмма построена на миллиметровке:

где F – площадь диаграммы (мм2); ОА – отрезок от 0° до 720° (мм); Мр – масштаб давлений.

На диаграмме проводят линию на расстоянии Rшш ср от оси абсцисс.

Список использованных источников

1.                 Архангельский, В. М. Автомобильные двигатели /В. М. Архангельский /М.: Машиностроение, 1977.591с.

2.                 Колчин, А. И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей / А. И. Колчин, В. П. Демидов. М.: Высш. Шк., 2002.496 с.

3.                 Мартынов А. А. Транспортная энергетика. Расчет транспортных двигателей/ Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2004. 56 с.

Страницы: 1, 2, 3, 4