4.7. Визначення середнього крутного моменту двигуна.

Середнє значення крутного моменту визначають через середнє за цикл значення Т_ср сумарної тангенціальної сили Т_Σ . Найпростіший спосіб її знаходження полягає у підрахунку площі F_д під кривою Т_Σ і ділення її на довжину діаграми L_д з урахуванням масштабу μ_P побудови графіка Т_Σ :

Т_ср = (F_д·μ_P/L_д). (4.12)

При цьому площу під віссю абсцис слід вважати від'ємною. Підрахунок площі не викликає труднощів, якщо графік Т_Σ побудовано на міліметровому папері.

Значення площі F_д можна обчислити, скориставшись графоаналітичним методом – методом трапецій. Для цього побудовану криву Т_Σ ділять на довільні частини вертикальними лініями (чим більше – тим точніше буде обчислена F_д) і підраховують та сумують з урахуванням знаку площі одержаних окремих ділянок, які по формі вважають трапеціями.

При поділі кривої на досить велику кількість рівних частин середнє Т_ср значення сумарної тангенціальної сили Т_Σ знаходиться як середнє арифметичне всіх ординат.

Підставляючи одержане значення площі F_д і довжини L_д діаграми у формулу 4.11 та враховуючи масштаб побудови діаграми μ_Р одержуємо значення середнього крутного моменту двигуна:

М_кр = (F_д·μ_P/L_д)·(πD²/4)·r·10⁶ = T_cр·(πD²/4)·r·10⁶, Нм (4.13)

Визначене за формулою 4.13 значення крутного моменту не враховує величини втрат на тертя (індикаторний крутний момент), які у тепловому розрахунку визначені через механічний ККД η_м. З урахуванням механічного ККД ефективний момент на колінчастому валу двигуна буде рівним:

М_е = М_КР·η_М, Нм. (4.14)

Величина М_е, знайдена за формулою 4.14 повинна співпадати зі значенням ефективного крутного моменту, визначеному в тепловому розрахунку (розділ 3). Розбіжності у значеннях вказують на наявність помилок у динамічному розрахунку чи при побудові графіків сил, які слід виявити та усунути до перевірки розділу з допомогою ЕОМ.

4.8. Для перевірки четвертого розділу на ЕОМ студент повинен заповнити таблицю 4.1 та підготувати дані у вигляді таблиці за зразком (табл.4.3). Параметри 9...13 при вводі в ЕОМ беруться безпосередньо з таблиці 4.1.

Для побудови діаграм на екрані ЕОМ слід знати кут розвалу циліндрів γ (для V-подібного двигуна) та кут між шатунними шийками колінчастого валу α. Ці дані приймають по двигуну-прототипу.

Список додаткових завдань до розділу наведено у додатку 4.

4.9. При задовільній якості виконання розрахунків по розділу 4 ЕОМ видруковує дані, які слід занести до таблиці 4.1: значення N, Р_шш та R_шш. Про бокову силу N, графік якої слід побудувати, було сказано вище (підрозділ 4.4). Сили Р_шш та R_шш є силами, що навантажують шатунну шийку KB. Про них слід сказати окремо.

4.9.1. Зі сторони шатуна на шатунну шийку діє сила Р_ш , яку розкладають на дві складові: тангенціальну Т_S, яку ми вже визначили, та нормальну Z_S, що діє вздовж осі кривошипа:

Z_S = P_с·cos(α + β)/cosβ, МПа (4.15)

До сили Z_S додається сила інерції від обертання маси m_ш нижньої головки шатуна Р_S, що також діє вздовж осі (по радіусу) кривошипа:

P_S = – (1 – ľ)·m_ш·r·ω²·10^-6, МПа, (4.16)

де (1 – ľ)·m_ш – частина маси шатуна, віднесена до нижньої головки. Позначення інших величин відповідає формулам 4.7 та 4.8.

Сили Z_S та P_S діють по одній лінії і тому їх можна сумувати з урахуванням знаку. Їх алгебраїчна сума позначена Р_шш = Z_S + P_S і складає колонку P_шш таблиці 4.1.

Таблиця 4.3.

Список параметрів динамічного розрахунку двигуна для вводу в ЕОМ

№№ пп	Параметри: назва та позначення (приведені російською мовою як на екрані ЕОМ)	Одиниця виміру	Значення
1	принятое отношение λ = r/ 1ш	–
2	принятый ход поршня по инд. диаг.Sп , L	мм
3	принятая отн. масса поршня m’п, mп	кг/ м2
4	принятая отн. масса шатуна m’ш, mш	кг/ м2
5	неуравновешенные массы колена вала m’к, m	кг/ м2
6	распределение масс шатуна = 0.275 ?, ľ	–
7	шаг построения диаграммы, градусов, t	˚ПКВ
8	относительный дезаксаж КШМ, а	–
Для угла поворота кривошипа, равного х градусов, введите значения параметров с учетом знака:
9	перемещения поршня от ВМТ Sп =	мм
10	силы ин. пост. движ. масс РJ =	МПа
11	силы давл. газов в цил. Рg =	МПа
12	суммарной силы РS =	МПа
13	суммарной танг. силы ТS =	МПа
	Для построения диаграмм сообщите:
14	Угол развала цилиндров γ =	градусы
15	Угол между шейками коленчатого вала α =	градусы

4.9.2. Результуюче навантаження на шатунну шийку з боку шатуна може бути знайдене, як векторна сума сил Т_S та P_шш, кут між якими завжди дорівнює 90° і тому величина сумарної сили визначаэться як:

(4.17)

Значення результуючого навантаження на шатунну шийку R_шш повинно бути занесено до відповідної колонки таблиці 4.1.

За результатами розрахунків T_S та Р_шш будується діаграма навантаження на шатунну шийку (індивідуальне завдання, розділ 6).