3.3 Расчетно-графическое построение диаграммы нагрузки на шатунную шейку.

Для оценки и анализа действующей нагрузки на шатунную шейку необходимо рассчитать результирующую силу R_шш, действующую на шатунную шейку. Она может быть определена путем векторного сложения сил: P_k=K+K_Rш и тангенциальной силы Т.

R_шш =

Либо векторным сложением силы S, действующей по оси шатуна на шатунную шейку, и постоянно действующей центробежной силы K_Rш, возникающей от вращения части массы шатуна, отнесенной ранее к массе вращающихся частей, сконцентрированных на оси шатунной шейки:

Таблица 9, Сводная таблица расчётных нагрузок на шатунную шейку

С целью более полного представления действия, которое оказывает сила на шатунную шейку, ее необходимо представить дополнительно в виде полярной диаграммы вектора R_шш, ориентированного относительно центра шатунной шейки, называемого полярным центром. Для этого в системе координат сил Т - P_k c центром в точке О_шш (по оси в право от точки О откладываются положительные силы Т, влево отрицательные; по оси ординат вверх – отрицательные силы Р_к, вниз положительные), откладываем их значения для различных последовательных углов п. к. в. и получим соответствующие им точки конца вектора R_шш. Полученные точки последовательно, в порядке нарастания углов п. к. в., соединяем плавной кривой. Это и будет полярная диаграмма силы R_шш с центром в точке О_шш. Луч, проведенный из центра О_шш в любую точку полярной диаграммы, отражает значение R_шш в масштабе и направление ее действия относительно центра шатунной шейки.

Для определения общего характера изменения результирующей силы R_шш, определения её экстремальных и среднего значений представляем силу R_шш в виде графической зависимости в прямоугольных координатах R_шш-φ. Значения силы принимаем из таблицы расчёта и откладываем их, с соблюдением масштаба μ_Rшш на ординате текущего угла п.к.в.

На диаграмме R_шш, представленной в прямоугольных координатах R_шш-φ, выполняем отметку ее максимального R_{шш max} и минимального R_{шш min} значения. Среднее значение результирующей силы R_{шш ср} определим также простым подсчетом площади F_Rшш под кривой R_шш-ƒ(φ) с последующим делением на длину оси φ в мм в координатах R_шш-φ.

.

3.4 Расчетно-графическое определение и построение диаграммы суммарного крутящего момента.

Тангенциальная сила Р_т, действующая по касательной к окружности вращения центра шатунной шейки, всегда перпендикулярна радиусу кривошипа. Если перенести реактивную силу Р_т в центр коренной шейки коленчатого вала, образуется пара сил создающая крутящий момент М_кр.ц на валу шатунной шейки двигателя.

Таким образом, график изменения тангенциальной силы за рабочий цикл от 0⁰ до 720⁰ п.к.в. представляет собой график изменения крутящего момента для одного цилиндра по углу поворота коленчатого вала в своем масштабе.

Вычислив значения М_кр.ц для каждого положения коленчатого вала через 30⁰ п.к.в. его значения заносим в таблицу 10.

Для построения кривой суммарного крутящего момента М_кр многоцилиндрового двигателя необходимо выполнить суммирование кривых крутящих моментов каждого цилиндра. Значения сил и характер изменения крутящего момента для всех цилиндров одинаковы и отличаются только тем, что рабочий цикл каждого цилиндра смещен на величину интервала между вспышками в отдельных цилиндрах. Таким образом, для определения значений и характера изменения суммарного момента, в пределах интервала повторения, достаточно иметь значения кривой крутящего момента одного цилиндра.

Такой интервал для восьмицилиндрового двигателя будет составлять:

θ=720⁰/4=180⁰п.к.в

Таблица 10, Таблица суммирования крутящего момента для 4-х цилиндрового двигателя.

φ0 п.к.в 1цилиндр	0	30	60	90	120	150	180
Мкр 1-го ц.	0	-137	-80	60	103	60	0
φ0 п.к.в 3цилиндр	180	210	240	270	300	330	360
Мкр 3-го ц.	0	-60	-106	-108	73	42	0
φ0 п.к.в 4цилиндр	360	390	420	450	480	510	540
Мкр 4-го ц.	0	187	126	168	156	78	0
φ0 п.к.в 2цилиндр	540	570	600	630	660	690	720
Мкр 2-го ц.	0	-63	-105	-63	76	136	0
ΣМкр.дв	0	-73	-165	238	377	338	0

По результирующим значениям ΣМ_кр.дв с координатами М_кр.- φ построим график суммарного крутящего момента. Для этого на интервале θ по оси φ нанесем шкалу с учетом числа цилиндров и длительности между вспышками в цилиндрах.

По мере завершения расчета для оценки выполнения всех построений необходимо выполнить сравнение значений среднего момента.

Для этого, полученное при построении значение М_кр.ср приравнять к среднему индикаторному М_кр.срi и по его значению определить эффективный крутящий момент полученный на основе построения М_е

Погрешность не превышает 6%, следовательно, расчеты были выполнены, верно.