книги из ГПНТБ / Сегаль В.Ф. Динамические расчеты двигателей внутреннего сгорания

(см. рис. ІТІ.8, о). Аналогично можно составить табл. 20 для опреде­ ления ординат радиального износа подшипника шатунной шейки. Соответствующие табл. 19 и 20 диаграммы износа шатунной шейки и ее подшипника показаны на рис. III.8, а и б. Диаграммы износа

Ра.

на рис. III.8 построены в одном масштабе, поэтому можно заклю­ чить, что износ поверхности подшипника в данном случае может быть сильнее износа шатунной шейки.

Выше был рассмотрен порядок составления таблиц и построения векторных диаграмм и диаграмм износа для шатунных шеек и

Рис. III.8. Диаграммы износа шатунной шейки и ее подшипника двухтактного двигателя

подшипников двухтактных двигателей. Аналогичные таблицы и кривые получаются для четырехтактных двигателей.

Отличие состоит только в том, что значения ра, ф и у следует вычислять для углов а, изменяющихся в пределах от 0 до 720°, так, как это выполнено в табл. 7.

При заполнении графы 9 табл. 18 для четырехтактных двига­ телей при а > 360° под суммой а + ß, определяемой табл. 17,

128

і

следует понимать величину (а — 360) Ь ß. Углы ср и у для а > /> 360 будут в графах 8 и 10 иметь значения в пределах от 0 до ±360. Эти углы будут фиксировать точки приложения относи­ тельной силы ра для второго оборота коленчатого вала.

Рис. III.9. Векторные диаграммы давлений на шатунную шейку и ее подшипник четырехтактного двигателя

Сравнение векторных диаграмм для шатунной шейки и ее подшипника для двух- и четырехтактного двигателей на основании рис. III.4, III.9 позволяет отметить следующее.

1.Характер диаграмм для шатунной шейки и ее подшипника для начала первого оборота и конца второго у обоих типов дви­ гателей совпадает.

2.Нижняя часть шатунной шейки у четырехтактного двигателя нагружена больше, чем у двухтактного. -

3.Подшипник шатунной шейки четырехтактного двигателя нагружается по всему периметру, а у двухтактного — только на половине периметра.

Найдем для четырехтактного двигателя наибольшее удельное давление на шейку. По формуле (III. 1) получаем

ной выше норме.

Безразмерные параметры ptlpz и А дают возможность исключить трудоемкие расчеты по определению раср. Например, пользуясь

Раср

Рис. ШЛО. Зависимость среднего относительного давления на шатунные шейки

Рі ,

четырехтактного двигателя от параметров ■*-— и А:

Рг

рис. ШЛО, можно просто находить раср для четырехтактного двигателя в зависимости от ptlp2 и А для X, лежащей в пределах 0,24—0,3, рис. ШЛО аналогичен рис. 86 в работе [15].

22. СИЛЫ, ПЕРЕДАЮЩИЕСЯ КОРЕННЫМИ ШЕЙКАМИ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА КОРЕННЫМ ПОДШИПНИКАМ

При определении нагрузки на коренные шейки обычно пред­ полагают, что коленчатый вал является разрезным и свободно опертым на коренные подшипники, как на точечные опоры, рас­ положенные в середине между осями цилиндров. Более подроб­ ные исследования показывают, что вносимая таким допущением погрешность является практически приемлемой. Указанное выше допущение позволяет рассмотреть произвольную k-ю коренную шейку (см. рис. III. 1, е) и считать, что она воспринимает половину нагрузки от k-ro и k + 1 кривошипов. К шатунным шейкам этих кривошипов согласно рис. 1.17 приложены радиальные и танген­ циальные силы rk, tk, rk+1 и 4+1, показанные на рис. III. 1, е.

Кроме этих сил необходимо принять во внимание центробежные силы инерции Св, относящиеся ко всей неуравновешенной вра­ щающейся массе, а не только к кривошипной головке шатуна, как это было учтено (рис. III. 1, б) при определении сил, действую­ щих на шатунную шейку. На рис. III. 1, е й ж показаны относи­

тельные силы с”, действующие вдоль каждого кривошипа и равные

132

согласно (1.40) и (1.51).

Как следует из рис. III. 1, ж радиально направленная состав­ ляющая силы, действующей на k-k кривошип, будет равна Д =

= rk — Св-

Обозначим равнодействующую относительных сил, передаю­ щуюся через k-ю коренную шейку от Р-го и k + 1 кривошипов соответствующему подшипнику, буквой р£ (см. рис. III. 1, е и в).

Для радиальной и тангенциальной составляющих равнодействую­ щей на основании рис. III. 1, е можно написать следующие фор­ мулы:

Ä = jP K )2+ (ö 2.

Угол ф, показанный на рис. III. 1, е, может изменяться от 0 до 360°. Например, согласно рис. 1.24 для коренного подшипника 1 между кривошипами 1 и 2 угол ф = 180°, для коренного подшип­ ника 2 угол между кривошипами 2 и 3 ф = 270° и т. д. Для колен­ чатого вала (см. рис. 1.27) значения углов ф будут следующими:

Обозначив, аналогично изложенному в п. 21 абсолютное зна­

Как видно из рис. III. 1, в, направление относительной силы р£

(давление коренной шейки коленчатого вала на неподвижный подшипник) определяется углом фк, отсчитываемым от оси кри­ вошипа в сторону, противоположную его вращению, или углом ук, отсчитываемым в том же направлении от неподвижной оси ци­ линдра. *

Точка в приложения силы р£ на поверхности коренной шейки (см. рис. III. 1, г) определится отмеченным выше углом срк, точка г

133

приложения этой же силы, но на поверхности неподвижного под­

шипника (см. рис. III. 1, з) будет фиксироваться углом у«- Так как угол между осью цилиндра и осью кривошипа равен углу его по­

ворота а, то согласно рис. II 1.1, з можно написать

будет зависеть, как и в формулах (III.8), от направления (знаков),

приложения р* на поверхности коренной шейки и ее подшипника

можно свести в табл. 21. В графы 1, 2, 4, 8 и 9 этой таблицы запи­ сываются заимствованные у табл. 8 углы а и соответствующие зна­ чения tk и tk+1. Значения rk и rk+1 находятся по формулам для перехода от усилий, отвечающих первому цилиндру, к последую­ щим, рассмотренным в п. 7. В графах 3 и 5 вычисляются радиаль­ ные составляющие с учетом относительной центробежной силы

записываемые в табл. 21, будут зависеть от угла поворота первого кривошипа а, поэтому величина ра будет функцией этого же угла. На рис. III.1, е положение k-ro кривошипа показано условно. По­

ее изменения по периметру коренных шеек и их подшипников зависит от составляющих r u t , являющихся функциями углов а, и от угла ф. Поэтому для коренных шеек с одинаковыми ф и за­ коном изменения указанных составляющих векторные диаграммы могут совпадать или оказаться повернутыми в зависимости от сдвига фаз законов изменения сил г и t.

136

Например, силы, действующие на кривошипы двигателя (см. рис. 1.24), определяются зависимостями (1.67), из которых видно, что закон изменения сил для кривошипов 3, 4 смещен относительно такового для кривошипов 1 и 2 на 90°. Так как у рас­ смотренных пар кривошипов углы ф одинаковы, то, следовательно, векторные диаграммы для коренных шеек, находящихся между этими кривошипами, будут, имея одинаковые формы, повернуты одна относительно другой.

Следует учесть, что для некоторых значений угла ф фор­ мулы (ШЛО) значительно упрощаются, например:

Эти формулы позволяют исключить из табл. 21 графы 6, 7, 10

и 11 и находить непосредственно составляющие г„ и іа- Для иллюстрации изложенного в табл. 21 приведены выкладки,

относящиеся ко второй коренной шейке, и ее подшипнику дви­

основании (III.9) с°в = А — - = 0,2-1 = 0,2. По данным табл. 21,

ипц

на рис. III. 11 построены векторные диаграммы для рассмотренной коренной шейки (а) и ее подшипника (б). Отличие в построении диа­ грамм заключается в положении точек начала отсчета углов срк

иук. На рис. III.12 построены векторные диаграммы для первой коренной шейки (а) и ее подшипника (б), для которых ф = 180°.

Характерным для расположения кривошипов под углом в 180° является сравнительно равномерная нагрузка на коренную шейку

исильно сосредоточенная нагрузка на нижнюю часть периметра коренного подшипника. Согласно изложенному выше диаграммы

для третьей коренной шейки не построены.

Так же, как для двухтактных двигателей в табл. 21, но только для а от 0 до 720°, определяются данные для построения вектор­ ных диаграмм для коренных шеек и их подшипников примени­ тельно к четырехтактным двигателям.

Ниже в качестве примера на рис. III.13 и III.14 приведены векторные диаграммы для первой и третьей коренных шеек (а) и их подшипников (б), имеющих углыф, соответственно равные 240° и 0.

137

5) 285

Рис. III.11. Векторные диаграммы давлений на коренную шейку и ее подшипник между вторым и третьим кривошипами двухтактного двигателя (см. рис. 1.24)

138