Суммарные силы, действующие в КШМ

Удельная суммарная сила (МПа), сосредоточенная на оси поршневого пальца, складывается из избыточного давления над поршнем р _г (МПа) и удельных сил инерции p _j (МПа):

 

р = р _г + p _j. (5.16)

 

Результаты расчета удельной суммарной силы заносим в графу 4 таблицы 5.2

Суммарная сила Р, действующая вдоль оси цилиндра может быть разложена на две составляющие: нормальную силу N, воздействующую на стенки цилиндра, и силу S, действующую по оси шатуна, которая передается на кривошип. В свою очередь, сила S, перенесенная в центр шатунной шейки, раскладывается также на две составляющие: радиальную силу К, направленную по радиусу кривошипа, и тангенциальную силу Т, касательную к окружности радиуса кривошипа.

Удельные силы p _N, p _S, p _K и p _T определяются по выражениям:

 

; (5.17)

 

, (5.18)

 

; (5.19)

 

, (5.20)

 

где β – угол поворота шатуна относительно оси цилиндра.

Угол поворота шатуна определяется по выражению:

 

. (5.21)

 

Результаты расчетов удельных сил p _N, p _S, p _K и p _T заносим соответственно в графу 5, 6, 7 и 8 таблицы 5.2

По данным таблицы 5.2 строят графики изменения удельных сил p _j, p, p _N, p _S, p _K и p _T в зависимости от угла поворота коленчатого вала φ.

Полная тангенциальная сила Т (графа 9 таблицы 5.2) определяем по выражению, Н:

 

Т = р_Т ∙F_п, (5.22)

где F _п – площадь поршня, мм².

Крутящий момент одного цилиндра (Н ∙ м), определяем по величине Т и заносим в графу 10 таблицы 5.2:

М _кр.ц = Т ∙ R, (5.23)

 

где R – радиус кривошипа, м.

Следовательно, кривая удельных тангенциальных сил одновременно является кривой крутящего момента, но в масштабе, (Н ∙ м)/мм:

 

М _М = 16,41(Н ∙ м)/мм (5.24)

 

Для построения кривой суммарного крутящего момента М _кр многоцилиндрового двигателя суммируют кривые моментов каждого цилиндра, сдвигая одну кривую относительно другой на угловой интервал θ, соответствующий интервалу между рабочими ходами в отдельных цилиндрах.

Угол θ для четырехтактных двигателей с равными интервалами между рабочими ходами:

 

; (5.25)

 

 

где i – число цилиндров двигателя.

Суммирование значений крутящих моментов всех цилиндров двигателя осуществляется табличным методом (таблица 5.3). Через каждые 10^о угла поворота коленчатого вала из графы 10 таблицы 5.2 выписываются значения крутящего момента одного цилиндра для первой группы углов φ ₁ , затем для второй группы углов φ ₂ и т.д. до последней группы углов φ _i . Складывая значения М _кр.ц по каждой строке, определяются значения суммарного крутящего момента М _кр в зависимости от угла поворота кривошипа φ. По полученным данным строим кривую М _кр = f (φ)

Для проверки правильности графических построений необходимо найти среднее значение суммарного крутящего момента, Н ∙ м:

 

М _кр.ср = ; (5.26)

М _кр.ср = Н ∙ м

 

где F ₁ и F ₂ – соответственно площади участков диаграммы, расположенных над осью абсцисс и под осью абсцисс, мм²; l _абс – длина диаграммы по кривой суммарного крутящего момента, мм; М_М – масштаб моментов, (Н ∙ м)/мм; η _м – механический КПД двигателя.

Крутящий момент двигателя на номинальном режиме по тепловому расчету:

М _кр = . (5.27)

 

Ошибка, % .

 

М _кр =669,9 Н ∙ м