2.3. Сила інерції обертових мас. (самостійно)

Відцентрова сила інерції обертових мас КШМ К_r, прикладена до центру шатунної шийки колін вала (рис. 16.5. в) постійна по величині і направлена повздовж радіуса кривошипа.

Сила К_r= (m_к+m_ш.к.) r ² = m_r r ², (н), де - m_r= m_к+m_ш.к –маса обертових деталей КШМ.

Рис. 5. Діаграма сил: а - для F_j₁; б - для F_j₁₁; в – для К_r

2.4. Сумарні сили і моменти, що діють в кшм одноциліндрового двигуна.

Повну уяву об умовах, що діють в елементах КШМ, можливо отримати в наслідок розгляду разом сили тиску газів та сил інерції рухомих мас у розрахунковому режимі.

Вихідною силою є сумарна сила F , що діє на поршень, яка являє собою векторну суму сил F_гіF_j:

F = F_г+ F_j

Рис. 6. Схема сил, які діють в КШМ одноциліндрового двигуна.

Сумарна сила F змінна по велечині і напрямку в залежності від кута повороту кривошипа може бути направлена до осі колінчастого валу або від неї. Сумарну силу F що діє повздовж осі циліндра ( рис. 6. ) розкладаємо на дві складових: силу N, перпендикуляра до стінки циліндра, і силу S, яка направлена повздовж осі шатуна. Сила N – бічна сила – притискає поршень о стінки циліндра і обумовлює знос їх поверхонь. Сила S стискає, або розтискає шатун.

Перенесемо силу S по напрямку дії в центр шатунної шийки, позначивши S^′, та розкладемо на дві складові: нормальну ( радіальну ) силу К, що направлена повздовж радіуса кривошипа,

К = S cos ( + ) , (н)

І тангенціальну силу Т′, дотичну до кола, яке описує радіус кривошипа,

Т = S sin( + ) , (н)

Для подальшого дослідження динаміки КШМ нормальну силу перенесемо по лінії дії в центр корінної шийки і позначимо К′ . Одночасно до центру вала прикладемо дві взаємно протилежних сили Т′ і Т′′, рівні по величині і паралельні по напрямку тангенціальній силі Т. Сили Т і Т′′ утворюють пару сил на плечі r, які замінюють крутним моментом -М_кр

Крутний момент дорівнює : М_кр= Т r, (н м)

Сили К′ і Т′ складемо і отримаємо результуючу S′′ рівну по величині і напрямку силі S, діючій по осі шатуна. Сила S′′ навантажує корінні підшипники колінчастого валу.

Силу S′′ також розкладаємо на дві складові : N′ і F′ перша N′ діє перпендикулярно осі циліндра, а друга по осі циліндра F′ . Сили N і N′ на плечі h утворюють перевертальний момент :

М_пр= - N h = - М_{кр ,} перевертальний момент сприймають опори двигуна. Крім цього в КШМ діє відцентрова сила інерції К_r, яка діє по осі кривошипа від осі колін вала.

Рис. 7. Графіки сил, які діють у КШМ.а ,1- сила тиску газів F_г;а,2 – сумарна сила;б - сила інерції F_j; в - нормальна сила N; г – сила К; д – крутний момент М_кр( Т ).