2.5 Суммарный индикаторный крутящий момент

Для многоцилиндрового двигателя крутящий момент определяют сложением крутящих моментов всех цилиндров. Графический способ построения зависимости суммарного момента от угла поворота кривошипа заключается в следующем. График изменения тангенциальной силы от угла поворота коленчатого вала разбивают на участки равной длины, количество которых равно числу цилиндров. Причем считаем, что на первом участке работает первый цилиндр, на втором второй цилиндр и т.д. Рассчитывают период изменения суммарного момента; для четырехтактного двигателя, град:

(2.18)

где i – число цилиндров.

Например, для четырехтактного четырехцилиндрового двигателя число участков, а, следовательно, и период изменения суммарного момента составят соответственно 4 и 180⁰.

Крутящий момент, развиваемый в одном цилиндре, определяют как произведение тангенциальной силы и радиуса кривошипа, Н·м:

,

(2.19)

Величина R здесь постоянна, поэтому зависимость крутящего момента от угла поворота кривошипа будет иметь тот же характер, что и сила T. Результаты представлены в таблице 2.4.

Находят масштаб крутящего момента, Н·м в мм:

(2.20)

где M_р – масштаб силы T, кН в мм.

Порядок работы цилиндров не оказывает влияния на величину суммарного момента, поэтому при сложении моментов отдельных цилиндров его не учитывают. Составляют вспомогательную таблицу и записывают в нее величины отрезков (в мм), соответствующих крутящих моментов. Построчным сложением находят общую длину ординат суммарного момента для каждого угла поворота кривошипа. На оси абсцисс отмечают точки через 10° угла поворота кривошипа и проводят через них линии, параллельные оси ординат.

Пользуясь масштабом, рассчитывают величину момента (табл. 2.4). По полученным данным строят график суммарного крутящего момента двигателя.

Таблица 2.4 – Изменение крутящего момента двигателя Угол, ° Ординаты крутящего момента в цилиндрах,Н•м Суммарный момент,Н•м 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0 717 0 -806,25 0 1187,5 0 -735 363,5 10 -1125 1116,7 -213 -105 60 1392 -285 112,5 953,25 20 -1648,5 1312,7 -450 435 82,5 1577,2 -603,75 603,75 1309 30 -17,58,68 1365,7 -840 795 212,25 1586,2 -845,75 1053,7 1568,5 40 -1656,75 1323 -1140 930 207 1575 -1067,2 1368 1539 50 -1312,05 1125 -1326 967,5 90 1317 -1281 1701 1281 60 -1072,05 840 -1386 1005 -102 926,25 -1380 1740 601,2 70 -375 480 -1346,2 945 286,5 669,75 -1271,2 1648,2 1037,2 80 91,125 172,5 -1125 340,5 951,75 266,25 -1050 1312,5 965,62 90 717 0 -806,25 0 1187,2 0 -735 0 362,5

По графику определяют максимальный и минимальный моменты двигателя.

Величину среднего индикаторного крутящего момента определяют по формуле, Н·м:

(2.21)

где F₁ и F₂ – соответственно положительные и отрицательные площади, заключенные между кривой M_i и осью абсцисс, мм²; ОА – длина отрезка на оси абсцисс, мм. Площади F₁ и F₂ рассчитываются по приближенной формуле Симпсона (метод парабол).

Эффективный крутящий момент на валу двигателя, Н м:

(2.22)

где η_м – механический КПД двигателя.

Оценивают точность расчетов и графического построения, сравнивая M_e^’ с величиной эффективного крутящего момента M_e (см. тепловой расчет):

.

(2.23)