5.6.2. Графічне визначення сумарної тангенціальної сили
Для знаходження TΣ графічним способом на заздалегідь підготовлений графік ТΣ з допомогою циркуля переносяться значення ординат відповідних точок кривої Ts – виконується графічне додавання. При побудові слід стежити за знаком ординати: від'ємні ординати відкладають вниз, додатні – вгору. Одержані значення ТΣ для кожного значення кута α зчитуються з графіка і заносяться до таблиці 5.1 у відповідну колонку.
5.7. Визначення середнього крутного моменту двигуна.
Середнє значення крутного моменту визначають через середнє за цикл значення Тср сумарної тангенціальної сили ТΣ.
Найпростіший (але трудомісткий) спосіб її знаходження полягає у підрахунку площі Fд під кривою ТΣ і ділення її на довжину діаграми Lд з урахуванням масштабу μр побудови графіка ТΣ :
Тср = (Fд·μр/Lд). (5.12)
При цьому площу під віссю абсцис слід вважати від'ємною. Підрахунок площі не викликає труднощів, якщо графік ТΣ побудовано на міліметровому папері.
Значення площі Fд можна обчислити, скориставшись графоаналітичним методом – методом трапецій. Для цього побудовану криву ТΣ ділять на довільні частини вертикальними лініями (чим більше – тим точніше буде обчислена Fд) і підраховують площі одержаних окремих ділянок, які по формі вважають трапеціями. Далі знаходять алгебраїчну суму (з урахуванням знаку) цих площ, рівну Fд.
При поділі кривої на досить велику кількість рівних частин середнє Тср значення сумарної тангенціальної сили ТΣ знаходиться як середнє арифметичне всіх ординат.
Підставляючи одержане значення площі Fд і довжини Lд діаграми у формулу (5.11) та враховуючи масштаб побудови діаграми μр одержуємо значення середнього крутного моменту двигуна:
Мкр = (Fд·μр/Lд)·(πD2/4)·r·106 = Tcр·(πD2/4)·r·106, Нм (5.13)
Визначене за формулою (5.13) значення крутного моменту не враховує величини втрат на тертя (індикаторний крутний момент), які у тепловому розрахунку визначені через механічний ККД ηм. З урахуванням механічного ККД ефективний момент на колінчастому валу двигуна буде рівним:
Ме = Мкр·ηм, Нм. (5.14)
Величина Ме, знайдена за формулою (5.14) повинна співпадати зі значенням ефективного крутного моменту, визначеному в раніше (у розділі 3). Суттєві розбіжності у значеннях вказують на наявність помилок у динамічному розрахунку чи при побудові графіків сил, які слід виявити та усунути.
5.9. Сили навантаження на шатунну шийку кв
У таблиці 5.1 приведені значення сил Ршш та Rшш, які є силами, що навантажують шатунну шийку KB.
5.9.1. Зі сторони шатуна на шатунну шийку діє сила Рш , яку розкладають на дві складові: тангенціальну ТS, яку ми вже визначили, та нормальну ZS, що діє вздовж осі кривошипа:
ZS = Pс·cos(α + β)/cosβ, МПа (5.15)
До сили ZS додається сила інерції від обертання маси mш нижньої головки шатуна РS, що також діє вздовж осі (по радіусу) кривошипа:
PS = – (1 – ľ)·mш·r·ω2·10-6, МПа, (5.16)
де (1 – ľ)·mш – частина маси шатуна, віднесена до нижньої головки. Позначення інших величин відповідає формулам (5.7) та (5.8).
Сили ZS та PS діють по одній лінії і тому їх можна додавати з урахуванням знаку. Їх алгебраїчна сума позначена Ршш = ZS + PS і складає колонку Pшш таблиці 5.1.
5.9.2. Результуюче навантаження на шатунну шийку з боку шатуна може бути знайдене, як векторна сума сил ТS та Pшш, кут між якими завжди дорівнює 90° і тому величина сумарної сили визначається як:
(5.17)
Значення результуючого навантаження на шатунну шийку Rшш занесено до відповідної колонки таблиці 5.1. За результатами розрахунків TS та Ршш при виконанні індивідуального завдання, (розділ 6) будується діаграма навантаження на шатунну шийку.