6.2. Построение развернутой диаграммы сил давления газов, сил инерции и суммарных сил, действующих на поршень

Развернутая индикаторная диаграмма действительного цикла строится от угла поворота коленвала на участке до 720° для 4-тактных двигателей и 360° - для двухтактных. За нулевую линию принимают линию атмосферного давления и через каждые 10° поворота коленвала откладывают р_г- р_0, р_j и р_ с учетом знака. Точки соответствующих кривых соединяют плавной линией (рисунок 5).

6.3. Построение полярной диаграммы сил, действующих на шатунную шейку

При построении полярной диаграммы отрицательные значения величины Т и Z откладываются влево и вверх, положительные - в противоположные стороны. Построение точек производим через каждые 10°.

При построении полярной диаграммы следует также учесть величину центробежной силы инерции неуравновешенных вращающихся частей, действующих на шатунную шейку коленвала р_u. Эта сила всегда - направлена от центра вращения и является отрицательной величиной. Для более простого учета действия этой силы переносят центр координат по направлению к положительному значению Z.

Определение равнодействующих сил R, действующих на шатунную шейку, производится путем геометрического сложения сил Т и (Z + p_ц), т. е. длине луча, проведенного из нового центра координат до соответствующей точки (рис. 6). Направление этого вектора показывает направление этой силы. В таблице 4 величина R вносится как величина, равная произведению длины луча на значение принятого масштаба сил.

Рисунок 5

Рисунок 6

При построении полярной диаграммы сил, действующих на шатунную шейку, для V-образных двигателей, у которых с одним кривошипом коленвала сочленяются шатуны от двух цилиндров, расположенных в одной плоскости, величины сил Т и Z определяются как алгебраическая сумма радиальных сил Z_пр и Z_лев и тангенциальных - Т_пр и Т_лев от обоих цилиндров в соответствии с углом поворота кривошипа но отношению к оси каждого цилиндра.

Для этого случая при определении центробежной силы инерции неуравновешенных вращающихся частей р_ц действующая, на шатунную шейку коленвала масса неуравновешенных частей определяется как удвоенная величина, т. е.

(6.9)

6.4. Построение развернутой полярной диаграммы

Построение развернутой полярной диаграммы производится без учета знака в зависимости от угла поворота коленвала. Размеры R снимаются с полярной

.

Рис. 7.

диаграммы раствором циркуля и без изменения масштаба переносятся на график развернутой полярной диаграммы. При построении этой диаграммы отмечают минимальное и максимальное значения R_min и R_шаx, а также определяют R_ср, равное среднему значению равнодействующих всего графика (рис. 7).

6.5. Построение диаграммы тангенциальных сил

Для построения диаграммы тангенциальных сил берут значения Т из сводной таблицы и откладывают их в зависимости от угла поворота коленвала от 0 до 720° в определенном масштабе, после чего отмеченные точки соединяют плавной кривой. Так будет выглядеть диаграмма тангенциальных сил для одноцилиндрового двигателя. В многоцилиндровых двигателях приходится иметь дело с суммарной диаграммой тангенциальных сил, которая определяется тактностью двигателя, числом цилиндров и расположением кривошипов коленвала относительно друг друга. В этом случае необходимо произвести сложение тангенциальных сил от всех процессов, одновременно происходящих в различных цилиндрах.

Так, для четырехцилиндрового 4-тактного двигателя, за период поворота коленвала на 180° произойдут в различных цилиндрах все 4 такта и закономерность изменения суммарной силы ∑Т через каждые пол-оборота коленвала будет повторяться. Для этого типа двигателей ∑Т подсчитывают на участке, соответствующем 180° поворота коленвала. Для шестицилиндрового 4-тактного двигателя - на участке 120°. Для восьмицилиндрового 4-тактного двигателя - на участке 90°.

Для двухцилиндрового 4-тактного двигателя с расположением кривошипов коленвала через 180° суммарные тангенциальные силы подсчитываются на участке 720°.

Определение значений ∑Т на указанных участках производят с учетом знака силы в построенной для этой цели таблице. Так, например, для четырехцилиндрового 4-тактного двигателя принимают следующий ее вид:

Таблица 3 – Тангенциальные силы

Градус поворота коленвала	I цилиндр Т 0-180°	II цилиндр Т 180-360°	III цилиндр Т 360-540°	IV цилиндр Т 540-720°	∑Т
0
10
20
.
.
.
160
170
Тср

Построение суммарной диаграммы тангенциальных сил производится на одном из участков Т=f(α) (рис. 8). Затем для определения средней величины суммарных тангенциальных сил Т_ср значения колонки ∑Т таблицы 5 алгебраически складываются, и полученная сумма делится на число слагаемых. Точнее величину Т_ср можно определить путем планиметрирования площади между кривой ∑Т и линией абсцисс. Найденная величина Т_ср откладывается на участке изменения ∑Т = f(α).

Рис. 8.