4.3. Диаграмма удельных сил инерции pj возвратно-поступательно движущихся масс кривошипного механизма

Сила инерции возвратно - поступательно движущихся деталей, отнесенная к площади пораня, равна

p_j = - m'_j r ² (cos  +  cos 2 ) = - (m'_п +(l_шк/l_ш) m'_ш) r ² (cos  +  cos 2 ) =

= G(cos  +  cos 2 ),

где в принятом масштабе G = - [(m'_п +(l_шк/l_ш) m'_ш) r ²]/[m_p  10⁶]

Значения конструктивных масс m’_п, m’_ш а также отношений l_шк/l_ш определяются на основании статистических данных (см. табл. 21).

Таблица 21

Значения конструктивных масс

Параметры		Карбюраторные двигатели		Дизели
		n < 4500 мин-1	n > 4500 мин-1	Автомобильные		Тракторные
				n <3000 мин-1	n>4000 мин-1
Конструктивная масса поршневой группы т’п, кг/м2		(1,2 ... 1,3)D*	(1,3 ... 1,4)D	(2,0 ... 2,2)D	(1,7 ... 1,9)D	(2,2 ...2,4)D
Конструктивная масса шатуна т'ш, кг/м2		(1,5 ... 1,6)D	(1,9 ... 2,2)D	(2,3 ... 2,5)D	(1,8 ... 2,1)D	(2,5... 2,8)D
	Одноряд-ные	0,26 ... 0,28	0,26 ... 0,28	0,26 ... 0,30	0,22 ... 0,23	0,26 ... 0,30
	V-образные	0,28 ... 0,30	0,28 ... 0,30	0,30 ... 0,34		0,30 ... 0,34

*D - диаметр цилиндра в мм.

При выборе конструктивной массы поршневой группы следует иметь в виду, что меньшие значения относятся к двигателям с меньшим максимальным давлением цикла к большей частотой вращения.

Конструктивная масса шатуна зависит от отношения S/D. При отношении S/D<1 ее надо принимать ближе к нижнему пределу.

4.4. Диаграмма суммарной силы рг действующей на поршень.

Ординаты этой силы получают сложением ординат силы Р_г и силы Р_j. Форма ее в конце такта сжатия зависит от соотношения между ординатам Р_г и Р_j. С увеличением силы Р_j кривая Р_ сильнее прогибается вниз и два раза пересекает ось абсцисс между 9 и 10 точками и вблизи ВМТ, причем последняя

точка пересечения может располагаться как слева, так и справа от ВМТ. При малых значениях силы Р_j и больших давлениях газов в конце такта сжатия суммарная сила может и не пересекать ось абсцисс на этом участке.

Обводить кривую Р_ рекомендуется сплошной линией, более жирной, чем кривая Р_г.

4.5. Диаграммы сил n, k и t

Аналитические выражения названных сил следующие:

N = P_ tg; K = P_[cos(+)/cos]; T = P_[cos(+)/cos],

где  - угол поворота кривошипа;

 - угол отклонения шатуна.

Очевидно, при вращении коленчатого вала величина и направление указанных сил будут изменяться.

Определение величин и знаков сил P_j, Р_, N, K и T может производиться графически или аналитически с использованием таблиц тригонометрических функций 7 - 11, приведенных в приложении. Результаты расчетов целесообразно вносить в табл. 21, форма которой следующая.

Таблица 21

Результаты расчета сил в кривошипно-шатунном механизме

№ точки	, п.к.в.	Pг	cos + cos2	Pj	P	tg	N		К		T
0	0
		-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
23	690

Если все результаты расчетов получены в мм, то для перевода в размерность давлений или сил их необходимо соответственно умножить на масштаб давлений _р (МПа/мм) или сил _р= _p F_n (MН/мм).

По данным табл. 21 строятся графики всех сил (см. рис. 8). При построении графиков необходимо обращать внимание на следующее:

а). при  < 0,25 кривая P_j вблизи НМТ (точки 6 и 18) будет выпуклой; при  = 0,25 - прямой и при  > 0,25 -вогнутой;

б) в точках, где Р_ = 0, остальные силы такие должны равняться кулю. Поэтому необходимо спроецировать эти точки на оси абсцисс сил N, K и T и кривые указанных сил проводить через эти точки;

в) сила К обращается в нуль и при положении кривошипа  +  = 90°. Для правильного построения диаграммы силы K необходимо провести вертикальные штриховые линии из точек пересечения с осью абсцисс диаграммы сил инерции Р_j, (так как при  +  = 90° P_j = 0);

г) кривые сил Т и N пересекают ось абсцисс и изменяют знак во всех мертвых точках (точки 0, 6, 12, 18) и в точках, в которых сила Р_ равна нулю. Следует также иметь в виду, что характер протекания и знак сил Т и N одинаковы.

Выполнение динамического расчета может быть значительно ускорено, если воспользоваться ЭВМ. Также можно воспользоваться таблицами 7 – 11 приложения.