2015-06-24
2042
Графики изменения сил, действующих в КШМ, в зависимости от угла поворота кривошипа строятся в прямоугольной системе координат по данным таблицы 4.1 (рисунки 4.2 и 4.3). При этом рекомендуется на одной координатной сетке группировать несколько графиков:
- ∆Pг, Pj, P;
- Sш, N;
- К, Т.
Рисунок 4.3 – Графики зависимостей сил нормальной N, действующей вдоль шатуна Sш, радиальной К, тангенциальной Т и действующей на шатунную шейку Rш.ш от у.п.к.в α
Все графики строятся в одном масштабе μ, с одинаковым шагом угла поворота кривошипа, а прямоугольные координатные сетки располагаются одна под другой.
Строится полярная диаграмма силы Rш.ш для ориентировании ее действия относительно шатунной шейки (рисунок 4.4). Первоначально производится построение полярной диаграммы силы Sш. Исходят из условия, что кривошип зафиксирован в ВМТ, а цилиндр вращается в обратную сторону с угловой скоростью w. Так как 
то полярную диаграмму для этой силы получают откладыванием в прямоугольных координатах значений сил Т и К для различных углов α. Положительные значения Т необходимо откладывать вправо по оси абсцисс, а положительные значения К – вниз по оси ординат. Соединив точки с координатами (Т; К) при соответствующих углах α плавной кривой, получают полярную диаграмму силы Sш. Для получения полярной диаграммы Rш.ш в полярной диаграмме Sш ось О перемещают по вертикали вниз в точку Ош на величину силы Кr.ш. Точка Ош - полюс полярной диаграммы Rш.ш.
|
|
|
 |
Рисунок 4.4 - Полярная диаграмма силы, действующей на шатунную шейку Rш.ш
По графику силы Rш.ш в прямоугольной системе координат определяются ее максимальное Rш.ш.max и минимальное Rш.ш.min значения, а также среднее значение Rш.ш.ср в Н по формуле
Н, (4.19)
где F – площадь, ограниченная кривой Rш.ш = f (α) и осью абсцисс, мм2;
l – длина диаграммы по оси α, мм;
μ – принятый в динамическом расчете масштаб сил, Н/мм.
Полученные результаты по силе Rш.ш используются в дальнейшем в гидродинамическом расчете шатунного подшипника.
Кривая тангенциальных сил T в масштабе μМкр = μ R в Н·м/мм является кривой изменения индикаторного крутящего момента Мкр = TR, развиваемого одним цилиндром. Построение графика суммарного индикаторного крутящего момента ΣМкр = f(α) многоцилиндрового двигателя (с равномерным чередованием одноименных процессов) сводится к суммированию крутящих моментов от всех цилиндров с учетом чередования вспышек.
Так как величины и характер изменения крутящего момента по углу поворота коленчатого вала одинаковы и отличаются лишь угловыми интервалами, равными угловым интервалам между вспышками в отдельных цилиндрах, то для подсчета суммарного крутящего момента достаточно иметь значения крутящего момента одного цилиндра. При разных интервалах между вспышками крутящий момент будет периодически изменяться для четырехтактных двигателей через θ = 720/ i градуса.
|
|
|
Результирующая кривая Σ Мкр = f(α) показывает изменение суммарного индикаторного крутящего момента двигателя в зависимости от угла поворота кривошипа коленчатого вала.
Среднее значение суммарного индикаторного крутящего момента двигателя ΣМкр.ср (индикаторный крутящий момент) в Н·м определяется графоаналитическим способом по формуле
(4.20)
где F1 и F2 – площади, ограниченные кривой Σ Мкр = f(α) соответственно выше и ниже оси абсцисс в пределах одного периода, мм2 (при i ³ 6 в большинстве случаев F2 = 0);
l – длина графика в пределах одного периода, мм.
Построение кривой суммарного крутящего момента осуществляется графическим способом. Для этого кривую крутящего момента одного цилиндра разбивается на столько равных частей по длине, сколько цилиндров в двигателе (рисунок 4.5, а). Все участки кривой сводятся на новой координатной сетке длиной θ и графически суммируются ординаты (рисунок 4.2, б).
 |
а)
б)
|
Коэффициент неравномерности крутящего момента nн определяется по формуле
(4.21)
где SМкр.max, SМкр.min и SМкр.ср – соответственно максимальный, минимальный и средний индикаторные крутящие моменты двигателя.
Эффективный крутящий момент двигателя в Н·м
Ме = ΣМкр.ср ηм, (4.22)
где ηм – механический КПД двигателя.
Полученное значение Ме не должно отличатся более чем на 5 % от рассчитанного в тепловом расчете значения Ме.
Пример динамического расчета приведен в приложении В.
