2.2. Полярная диаграмма сил, действующих на шатунную шейку кв

Сила R_шш, нагружающая шатунную шейку в процессе работы двигателя является, для каждой фазы рабочего цикла, суммой сил К_, T_ и центробежной силой К_rш, создаваемая массой шатуна, отнесённой к его кривошипной головке - m_шк.

Полярная диаграмма силы получается как результат последовательного геометрического суммирования в координатах К -Т сил К_, T_ для всей совокупности расчётных фаз рабочего цикла (точек ).Затем полюс полученной таким образом полярной диаграммы силы (точка О) перемещается на величину вектора по оси К в точку О₁ ,

что равносильно геометрическому суммированию .

Затем, полярная диаграмма перестраивается в координаты R_шш = f(φ) (разворачивается по углу поворота кривошипа). По развёрнутой диаграмме определяются расчетные нагрузки на шатунный подшипник:

R_{шш ср} – средняя за цикл (используется для выполнения теплового расчета шатунного подшипника);

R’_{шш ср} – средняя в петле максимальных нагрузок (используется для гидродинамического расчёта подшипника);

R_{шш max} – максимальная (используется для обоснованного выбора антифрикционного материала подшипника).

По диаграмме R_шш = f(φ) определяются:

,

гдеиплощадь под кривой и (по оси абсцисс диаграммы;

,

гдеиплощадь под кривой и длина по оси абсцисс петли максимальных нагрузок;

R_{шш max}=8,8 см чертежа.

Результаты расчётов нагрузок на шатунный подшипник приведены в таблице 5.

Табл.5.

Rшш ср		R’шш ср		Rшш max
мм	кН	мм	кН	мм	кН
43	7,396	67	11,524	88	15,136

2.3. Теоретическая диаграмма износа шатунной шейки

Строится с целью определения зоны, в которой следует располагать канал подвода масла к шатунному подшипнику.

Построение этой диаграммы основано на следующих принципах:

- износ шейки в каждой расчётной фазе рабочего цикла прямо пропорционален величине вектора силы R_шш;

- величина износа неизменна в пределах дуг 60 в обе стороны от условной точки приложения силы к поверхности шатунной шейки.

Построение фактической диаграммы производилось на основе промежуточного (вспомогательного) её варианта, на котором износ в точках периметра шейки иллюстрировался графическим суммированием парциальных износов от сил R_шш, нагружающих шейку в различных фазах рабочего цикла.

Анализ диаграммы износа шатунной шейки показывает, что масло следует подводить на поверхность шейки под углом φ_м = 45⁰ к оси кривошипа.

2.4. Диаграмма суммарного крутящего момента

Моменты M_i = T r, действующие на отдельных кривошипах 4-х цилиндрового рядного двигателя суммируясь по длине коленчатого вала, передают на трансмиссию суммарный крутящий момент

Моменты M_i одинаковы по форме временнóй реализации, но сдвинуты по фазе на углы, определяемые порядком работы двигателя и углом чередования рабочих ходов.

При порядке работы 1-3-4-2-1 проектируемый4^х цилиндровый рядный двигатель имеет равномерном чередовании рабочих ходов с угловым интерваломСледовательно, его суммарный крутящий момент представляет собой периодическую функцию с периодом θ (длительность периода на диаграммах , где ).

Для двигателей с равномерным чередованием рабочих ходов определяется суммированием последовательных отрезков кривой силы Т=f(), с угловой длительностью 180каждый.

В формализованном виде это сводится к суммированию ординат точек

С угловыми индексами: (0+6+12+18); (1+7+13+19); (2+8+14+20); (3+9+15+21);(4+10+16+22); (5+11+17+23).

Среднее значение крутящего момента, представляющее собой индикаторный момент двигателя =18 мм.

Фактическое значение ,

где

m_М = m_p F_n  r10³ = 0,04 · 0,0043· 0,035 · 10⁶ = 6,02 Н м/мм – масштаб момента.

По результатам теплового расчёта значение среднего индикаторного крутящего момента

Абсолютная величина относительной разницы и :

Коэффициент неравномерности крутящего момента:

M_{Σ max} = 61 6,02 = 367,22 Нм,

M _{Σ min} = -28  6,02 = -168,56 Нм.