2.2. Определение сил инерции

Действующая на поршень сила инерции масс, совершающих возвратно-поступательное движение, равна:

_{Pj= Pj1 + Pj2,}

где P_j1=-m_jRω²cosα-сила инерции первого порядка;

P_j2=-m_jRω²λcos2α-сила инерции второго порядка.

Следовательно, P_j=-m_jRω²(cosα+λ cos2α), Н,

где m_j=m_п+0,275 m_ш;

m_п – масса поршневого комплекта, кг;

m_ш – масса шатуна, кг;

Значения масс деталей кривошипно-шатунного механизма принимают при расчете, ориентируясь на данные по соответ­ствующему прототипу двигателя.

Угловая скорость вращения коленчатого вала равна:

, с^-1.

Силы инерции первого и второго порядка, а также их результирующую можно определить аналетически.

2.3. Определение сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала

На шатунную шейку действуют две силы:

• сила Р_t, действующая по шатуну;

• центробежная сила инерции Р_с.

Сила, действующая по шатуну, определяется по уравнению:

Р_t= Р_рез/cos β,

где β-угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра при повороте коленчатого вала на угол α.

Центробежная сила инерции равна: P_C=-m_RRω²,

где m_R= m_К+0,725m_ш; m_К-не уравновешенная часть коленчатого вала; m_ш-масса шатуна.

Геометрическая сумма сил Р_C и P_t образует результирующую силу R_ш, действующую на шатунную шейку.

Сила R_ш раскладывается на две составляющие:

1) сила Z-радиальная сила, действующая по радиусу кривошипа:

Z =P_рез* cos(α+β)/cos β.

2) сила T-тангенциальная, перпендикулярная радиусу кривошипа:

T= P_рез*sin(α+β)/cos β.

Сила Т считается положительной, если её действие совпадает с направлением вращения коленвала, и отрицательной, если она направлена в противоположную сторону.

Результирующая сила R_ш подсчитывается по формуле:

R _ш= .

На основании расчётов строим график R_ш=f(α).

2.4. Построение диаграммы тангенциальных сил

Для многоцилиндровых двигателей строится суммарная диаграмма тангенциальных усилий, действующих в каждом цилиндре.

На суммарной диаграмме тангенциальных усилий четырехтактного двухцилиндрового двигателя наносятся 2 диаграммы, сдвинутые одна относительно другой на 180. Если порядок работы цилиндров 1-2-0-, и на 540 при порядке 1-0-0-2. Для четырехцилиндовых четырехтактных двигателей отдельные диаграммы должны быть сдвинуты по фазе одна относительно другой на 180, у шестицилиндровых на 120.

У четырехцилиндровых двигателей на одном участке суммарной диаграммы строятся 4 отдельных графика, на остальных участках – только их результирующие. Суммарная диаграмма тангенциальных сил может быть получена аналитически.