Відцентрова сила інерції обертових мас

(110)

При K_R стала по величині, діє по радіусу кривошипа і направлена від осі колінчастого валу.

Відцентрова сила інерції K_R є результуючою двох сил:

- сили інерції обертових мас шатуна

, (111)

- і сили інерції мас кривошипа, що обертаються

, (112)

4.5 Побудова кривої сил інерції мас, що рухаються зворотно-поступально графічним методом

Крім розгорнутої діаграми сил інерції в курсовому проекті рекомендується побудова „згорнутої” діаграми.

Під діаграмою Брікса будують діаграму сил інерції мас, що рухаються зворотно-поступально в координатах Р-S. Будують діаграму за методом Толе. Для цього від осі абсцис відкладають у прийнятому для індикаторної діаграми масштабі:

а) навпроти ВМТ (зліва донизу) значення сили інерції у ВМТ, переведене за масштабним коефіцієнтом, мм

Р_jВМТ ; (113)

б) проти НМТ угору відкладається значення сили інерції у НМТ, переведене за масштабним коефіцієнтом, яке розраховуються за виразом, мм

Р_jНМТ ,. (114)

Отримані в результаті розрахунків точки позначають Е та С (див. рис. 10). Ці точки з’єднують лінією. З точки перетину D цієї прямої з віссю абсцис відкладається в масштабі вертикально вгору перпендикуляр DF величина якого розраховується за формулою

. (115)

Точку F з’єднуємо з точками Е та С. Для побудови кривої сил інерції кожен з відрізків FC та EF ділимо на однакову кількість рівних частин. Отримані точки нумерують в одному напрямку починаючи з нуля. Далі однойменні точки з’єднують прямими, всередині яких дотично до них проводимо лекальну криву залежності сил інерції від зворотно-поступальних рухомих мас, віднесених до одиниці площі поршня між ВМТ і ВМТ для даного швидкісного режиму.

Рисунок 10 – Побудова кривої сил інерції графічним методом.

Розгортання діаграми сил інерції можливо виконати графічним методом з використанням діаграми Брікса, аналогічно, як це було представлено для індикаторної діаграми.

4.6. Визначення сил, що діють в кривошипно-шатунному механізмі

В курсовому проекті виконується розрахунок та побудова наступних сил, що діють в КШМ.

1. Сумарна сила, яка визначається алгебраїчним складанням сил тиску газів і сил інерції мас, що рухаються зворотно-поступально:

, (116)

Сумарна сила , як і сили DР і Р_j направлена по осі циліндра і прикладена до осі поршневого пальця (рис. 5.1).

Сила геометрично розкладається на дві складові – нормальну силу N, та поздовжню силу Ps (див. рис. 7).

2. Сила N, що діє перпендикулярно осі циліндра, називається нормальною силою і сприймається стінками циліндра

. (117)

кут між шатуном та віссю циліндра, для спрощення розрахунків в програмі MathCAD кут виражається через кут повороту колінчастого валу .

Отже, формула для визначення нормальної сили через буде мати вигляд:

Нормальна сила N вважається позитивною, якщо створений цією силою момент відносно осі колінчастого валу направлений в сторону протилежну напрямку обертання колінчастого валу.

3. Поздовжня сила S, що діє вздовж шатуна, передається кривошипу. Вона вважається позитивною, якщо стискає шатун, і від’ємною, якщо його розтягує

, (118)

або

Від дії сили S на шатунну шийку виникають дві складові сили (рис. 7): сила К, що діє по радіусу кривошипа та тангенціальна сила Т, що направлена по дотичній до кола радіуса кривошипа.

4. Сила К, що діє по радіусу кривошипа визначається за формулою

, (119)

або

Сила К вважається позитивною, якщо вона стискає щоки коліна.

5. Тангенціальна сила Т, що направлена по дотичній до кола радіуса кривошипа визначається за формулою

(120)

або

Сила Т приймається позитивною, якщо напрямок створеного нею моменту співпадає з напрямком обертання колінчастого валу.

За даними підрахунків, будують криві зміни повних сил N, S, K i T або питомих сил р_N, р_S, р_K i р_T (рис. 5.2). Для побудови вказаних сил, їх значення перераховують у мм використовуючи масштаб тисків .