6.2.7. Сили, що діють на шийки і підшипники колінчастого вала

Графік сил, які діють в КШМ, є первісним для побудови полярних діаграм сил, що діють на шийки й підшипники колінчастого вала.

Полярні діаграми сил (годографи навантаження), що діють на шийки або підшипники вала, дозволяють визначити питоме наванта­ження на шийку й підшипник, побудувати умовні діаграми їх спрацюван­ня й означати зону найменших навантажень, куди слід вивести канал для змащення підшипника.

До шатунної шийки при кожному значенні кута повороту кривошипа прикладено зусилля (рис. 6.7, а)

де

Отже, кінець вектора R_ш.ш можна представити як полярну діаграму навантаження на шийку, орієнтовану відносно кривошипа нерухомого вала, обертання якого замінюється обертанням шатуна з циліндром у зворотному напрямку, тобто з частотою - ω . Такий метод дослідження називається інверсійним.

Приклад побудови полярної діаграми навантаження на шийку при­ведений на рис. 6.7, б. Видно, що спочатку зручніше побудувати поляр­ну діаграму сили S, а потім зміщенням початку координат на величину КR_ш перейти до діаграми сили R_ш.ш. Вид полярної діаграми сили R_ш.ш залежить від навантаження й частоти обертання колінчастого ва­ла і може характеризувати умови роботи шийок вала.

Полярна діаграма сил, що діють на шатунний підшипник, будується за діаграмами навантажень шатунної шийки. При цьому враховується, що сила, яка діє на шатунний підшипник при даному куті φ обертання колінчастого вала, однакова за значенням і протилежна за напрямком силі, що діє на шатунну шийку. Враховується також, що швидкість обер­тання шатунного підшипника навколо шийки змінюється і при повороті шатунної шийки на кут <р шатунний підшипник повертається відносно

неї на кут (φ + β ). Таким чином, при побудові вектори сил, що діють на шатунний підшипник, будуть повернуті відносно векторів сил, що діють на шийку, на кут (180 + φ+ β).

Полярні діаграми навантаження на корінні шийку і підшипник

будуються так само, як і на шатунну шийку і підшипник, з урахуванням порядку роботи двигуна й схеми колінчастого вала. При побудові вва- жають, що сили, які діють у кожному циліндрі, сприймаються тільки двома ближчими опорами. Більш детально з методом побудови можна ознайомитись в роботі [7].

Умовна діаграма спрацювання ша­тунної шийки будується з використанням сил із полярної діаграми навантаження на неї. Приймаємо (в цьому умовність), що спрацювання пропорційне зусиллю й поши­рюється в обидва боки від точки при­кладення сили на кут 60 градусів. Результати побудови діаграми й раціональний напрямок масляного каналу в шийці вала подані на рис. 6.8.

Навантаження на шийку розрахову­ється за значеннями сил й площини попе­речного перерізу шийки (d_ш.ш×l_ш.ш)

Одержані значення порівнюються з припустимими.

Питання і завдання для самоконтролю

1. Які сили діють у КШМ одноциліндрового двигуна?

2. Які сили створюють моменти крутний та перекидний? Покажіть, що вони однакові за значенням й протилежні за напрямком їх дії.

3. Побудуйте графік сумарної сили, що діє на поршень залежно від кута φ, як результат підсумовування сил тиску газів і інерції.

4. Побудуйте графік тангенціальної сили залежно від кута φ . Чим від нього відрізняється графік індикаторного моменту?

5. Як будується діаграма сумарного індикаторного моменту в бага­тоциліндровому двигуні? Вкажіть на особливості побудови діаграми для

двигуна 6\/ з γ = 90°.

Як будуються векторна діаграма навантаження та діаграма спра­цювання шатунної шийки?