, j = | (V) і формули (1) - (5), можна побудувати розгорнуті по куту j діаграми сил Рг, РГҐ, Рj, N, K, T, представлені на рис. 4. Розрахунки сил N, K і T істотно спрощуються при використанні таблиць характерних тригонометричних функцій.
2.1 Сили, діючі на шатунні шийки колінчастого валу
На шатунную шийку одночасно діють дві сили: передана вздовж шатуна S і відцентрова Кrш (рис. 5). Їх геометрична складова Rшш = | (S, Krш). Реакція шийки валу дорівнює за величиною і протилежна за напрямком даної результуючої.
В
Рис. 5. Сили, діють на шатунних шийку, і полярна діаграма
Величину Rшш - навантаження на шийку валу - можна представити також у вигляді br/>
,
де КS = К + Кrш - сумарна сила, що діє вздовж кривошипа.
Графічне визначення навантаження Rшш показано на рис. 5 в К - Т координатах для однієї точки, відповідної безпідставного куті j, і для діапазону j = 0-7200 - на полярній діаграмі. Для незмінною швидкості w величина Кrш = const. На рис. 5 їй відповідає відрізок ЗОШ. Точка Ош - полюс полярної діаграми результуючих сил Rшш для будь-якого кута j = 0-7200. Вид даної діаграми залежить від швидкісного і навантажувального режимів роботи двигуна. Її конфігурація на рис. 5 відповідає номінальній потужності. Ця діаграма використовується при вирішенні ряду питань конструювання двигуна, в тому числі:
а) для визначення навантаження на всі ділянки поверхні шатунної шийки і побудови відповідної діаграми відносних їх зносів;
б) визначення середнього навантаження на шатунних шийку і вибору матеріалу шатунних вкладишів;
в) вибору напрямку свердління масляного каналу в шатунної шийці - у зоні найменших навантажень (див. вектор мінімального навантаження Rm на рис. 5);
г) побудови полярної діаграми навантажень на корінну шийку.
В
Рис. 6. Полярна діаграма сил, що діють на шатунних шийку, і залежності сил Т, К і Rшш від кута
На рис. 6 представлені графіки К = | (j) і Т = | (j), відповідні формулами (4) і (5). З допомогою цих кривих зручно будувати полярну діаграму. В якості прикладу на цій діаграмі представлена ​​результуюча Rшш для довільного кута j1. p> Аналогічно можна визначити Rшш для будь-якого кута j = 0-7200. Якщо уявити за модулем, без урахування знака, Г§RшшГ§ = | (j) в прямокутних координатах, то можна отримати розгорнуту діаграму з характерними величинами: Rшш (min), Rшш (max), Rшш (ср) - мінімальної, максимальної і середньоінтегральної навантаженнями на шатунний підшипник і майданчиком F під кривою Rшш = | (j). p> За величиною Rшш (ср) і відомої опорною поверхнею підшипника Fподш підраховують середню питоме навантаження на нього і порівнюють з допустимим значенням такого навантаження.
3. Урівноваження поршневих двигунів
Сили, діючі в поршневих двигунах, підрозділяють на врівноважені й неврівноважені. Для врівноважених сил їх рівнодіюча дорівнює нулю, наприклад, для сил тиску газів в циліндрі і сил тертя.
Неврівноважені сили передаються на опори двигуна. До них відносяться: сила тяжіння двигуна, сили реакції відпрацьованих газів і рухомих рідин, сила тяги вентилятора, відцентрові сили інерції обертових деталей, сили інерції зворотно-поступально рухомих мас.
Неврівноважені сили, змінні за величиною і напрямком, викликають вібрації (тряску) двигуна і установки, на якій він встановлений. Найбільші вібрації викликають сили інерції поступально-рухомих і обертових мас. Вібрації негативно впливають як на людей, що знаходяться в зоні роботи двигуна, так і на сам двигун (Викликають підвищений знос деталей, їх втомні руйнування, ослаблення болтових з'єднань і пр.). Тому прагнуть до такого динамічному врівноважування двигуна, при якому рівнодіюча (результуючі) сили і моменти цих сил були б постійні за величиною і напрямком або дорівнюють нулю.
Існує два способу врівноваження двигунів: вибором схем розташування циліндрів і кривошипів колінчастого вала таким чином, щоб змінні сили інерції і їх моменти взаємно врівноважувалися; встановленням додаткових противаг, відцентрові сили яких у будь-який момент часу створюють результуючі сили, рівні за величиною, але протилежні за напрямком врівноважують силам.
У поршневих ДВС крутний момент на колінчастому валу завжди нерівномірний, тому неможливо повне урівноваження таких двигунів.
Найбільші вібрації двигуна викликаються: нерівномірним реактивним моментом, протилежним крутному моменту; гармонічно змінюються силами першого і другого порядків зворотно-поступально рухомих мас; відцентровою силою інерції обертових мас; моментами від сил інерції першого і другого порядків, обертових мас, особливо при резонансі, коли частоти цих сил або моментів рівні або кратні частоті власних коливань двигуна на опорах. Умови врівноваженості двигуна з урахуванням перерахованих факторів:
,,, ,,. p> кривошипний шатунний механізм дв...
