Силы, действующие на шатунные шейки коленчатого вала

Силы, действующие на шатунные шейки рядных и V -образных двигателей, определяют аналитически или графическим построением.

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

. (101)

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

. (102)

Тогда

. (103)

Направление силы R_шш для различных углов поворота коленвала зависит от значений сил S и К и будет определяться углом ψ между вектором R_шш и осью кривошипа. Значение этого угла определяют по соотношению

. (104)

Графическое изображение характера изменения силы R_шш в зависимости от угла поворота коленвала требует определения значения как величины R_шш, так и угла ψ, что делает такой расчет весьма громоздким.

Значительно проще получить зависимость R_шш = f(φ) графически. В этом случае результирующая сила R_шш может быть получена геометрически сложением сил Т и К в виде полярной диаграммы.

Построение выполняют следующим образом.

Из точки О полюса диаграммы по оси абсцисс откладывают вправо в некотором масштабе положительные значения сил Т, влево – отрицательные. По оси ординат откладывают вверх отрицательные значения силы К, вниз – положительные. Для каждого угла поворота коленвала определяют точку пересечения этих сил и обозначают ее соответствующим углом или нумеруют.

Каждая из этих точек означает положение конца радиус-вектора силы R_шш для данного угла поворота коленвала относительно оси кривошипа, совпадающей с осью ординат.

Для получения полярной диаграммы полученные точки соединяют плавной кривой в порядке нарастания углов.

В результате получается годограф силы R_шш . Схема построения полярной диаграммы силы R_шш в соответствии с рисунками 14 и 16.

Для определения средней за цикл результирующей силы R_шш полярную диаграмму перестраивают в прямоугольные координаты в функции угла поворота коленвала. Для этого по оси абсцисс откладывают углы поворота коленвала, а по оси ординат - соответствующие им значения величины R_шш , взятые из полярной диаграммы. При этом все значения R_шш будут положительны, так как в полярных системах отрицательные координаты невозможны. Значения радиуса-вектора меньше нуля. При построении по полярной диаграмме определяют угловое положение максимального и минимального радиуса-вектора силы R_шш , и эти значения учитываются при построении развернутой диаграммы R_шш. Среднее значение результирующей силы находят по площади между осью абсцисс и графиком R_шш = f(φ).

Развернутая диаграмма силы R_шш в соответствии с рисунком 14.