А - схема построения, б - диаграмма износа

60

2

K r к = m к r ω и находят новый полюс O к, при этом диаграмма превращается

в полярную диаграмму результирующей силы R к, действующей на колено:

2 2 2 2

R к = R ш.ш. + K r к; R к = (K + K r ш + K r к) + T = K Σ + T. (42)

Значение K Σ = K + K r ш + K r к определяется с учетом знака усилия K,

так как силы K r ш и K r к всегда направлены от оси вращения коленчатого

вала и, в связи с принятыми правилами знаков, отрицательны.

Через полюс O к проводим линию CC ' под углом α, т. е. параллельно

диаметру шейки, проходящему через масляное отверстие на шейке. Два

перпендикуляра к линии CC ', касательные к крайним точкам ϕ' и ϕ'' по-

лярной диаграммы, отсекают отрезки O к D и O к E. Эти отрезки соответст-

венно для углов ϕ' и ϕ'' поворота вала равны в масштабе сил экстремаль-

ным значениям проекции результирующей силы R к на линию CC ':

() () к ϕ' cos м ϕ ' sin м к αм max O D = K Σ α + T α = R;

() () к ϕ'' cos м ϕ '' sin м к αм min O E = K Σ α + T α = R.

В эти уравнения значения () K Σ ϕ и T ϕ подставляют с учетом их знака

(рис. 30).

Рис. 32. Построение диаграммы износа шатунной шейки по точкам

61

Тогда моменты, изгибающие шатунную шейку вала в плоскости рас-

положения масляного отверстия:

() ()

изг м max к м max 4

M R l α = α;

() ()

изг м min к м min 4

M R l α = α,

где l – пролет между серединами коренных шеек симметричного колена.

Силы, действующие на шатунный подшипник, для каждого значения

угла поворота кривошипа φ по величине равны силам, действующим на

шатунную шейку, но противоположны по направлению. Следовательно,

результирующая сила, действующая на шатунный подшипник, будет равна

и противоположно направлена соответствующей результирующей силе

R ш.ш., действующей на шатунную шейку. Поэтому полярную диаграмму

сил R ш.ш., приложенных к шатунной шейке, можно перестроить в поляр-

ную диаграмму нагрузки на шатунный подшипник. Для этого каждый век-

тор полярной диаграммы сил на шатунную шейку должен быть повернут

вокруг полюса на соответствующий ему угол [180ｰ+(φ+β) ] в сторону вра-

щения вала.

Все векторы после поворота будут ориентированы относительно про-

дольной оси неподвижного шатуна (а не кривошипа, как в диаграмме сил

R ш.ш.. Угол (φ+β) – есть угол смещения продольной оси шатуна относи-

тельно продольной оси кривошипа и является углом переориентации по-

лярной диаграммы на новое направление (на направление продольной оси

шатуна).

Плавная кривая линия, соединяющая последовательно концы повер-

нутых векторов, представляет собой полярную диаграмму нагрузки на ша-

тунный подшипник, ориентированную относительно продольной оси ша-

туна.

В двухрядных двигателях на шатунную шейку вала передаются уси-

62

лия от двух шатунов. Поэтому для построения полярной диаграммы на-

грузки на шатунную шейку необходимо для каждого значения угла а про-

извести геометрическое сложение четырех одновременно действующих на

шейку сил (слева и с права) – Т л, K л, Т п, K п (величиной смещения шатунов

вдоль оси шатунной шейки пренебрегают).

Вопросы для самопроверки

1. В каких координатах строят полярную диаграмму нагрузок на ша-

тунную шейку?

2. Почему возникает необходимость смещения в полярной диаграмме

нагрузок на шатунную шейку в координатах T – K смещать начало ко-

ординат на величину п

2

m 2 r ω / F?

3. Почему диаграмму износа шатунной шейки называют условной?

4. Как определяют среднюю удельную нагрузку на подшипник сколь-

жения шатунной шейки?

5. Как определяется направление оси масляного отверстия для шатун-

ной шейки?

6. Можно ли определить результирующую силу, действующую на ко-

лено вала и вызывающую изгиб шатунной шейки, по данным поляр-

ной диаграммы?

7. Чем отличаются полярные диаграммы нагрузок на шатунные шейки

бензинового двигателя и дизеля?

8. Для каких режимов работы необходимо строить полярную диа-

грамму нагрузок на шатунную шейку?

9. Чем отличаются полярные диаграммы нагрузок на шатунную шейку

на режимах максимального крутящего момента и максимальной час-

тоты вращения холостого хода?

63