Построение графиков сил и моментов

Графики изменения сил, действующих в КШМ, в зависимости от угла поворота кривошипа строятся в прямоугольной системе координат по данным таблицы 3.2. При этом рекомендуется в соответствии с рисунком 2 на одной координатной сетке группировать несколько графиков - , , , , , , . Все графики строятся в одном масштабе , с одинаковым шагом угла поворота кривошипа, а прямоугольные координатные сетки располагать одну под другой.

График строится также и в полярных координатах с базовым направлением (полярной осью) по кривошипу (рисунок 3), для чего используется угол Ψ. При построении полярной диаграммы положительный угол Ψ вектора силы R_ш.ш откладывается от оси О_ш-К против часовой стрелки, начало вектора R_ш.ш в точке О_ш, а конец вектора является точкой на полярной диаграмме.

Рисунок 3 – Диаграмма результирующей силы, действующей на шатунную шейку кривошипа

По графику силы в прямоугольной системе координат определяются ее максимальное , минимальное и среднее значения по формуле

где F – площадь, ограниченная кривой и осью абсцисс, мм²;

l – длина диаграммы по оси α, мм;

µ – принятый в динамическом расчете масштаб сил, Н/мм.

Кривая тангенциальных сил T в масштабе в Н·м/мм является кривой изменения индикаторного крутящего момента , развиваемого одним цилиндром. Построение графика суммарного индикаторного крутящего момента 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 градуса.

Построение кривой суммарного крутящего момента осуществляется графическим способом. Для этого кривую крутящего момента одного цилиндра разбиваем на столько равных частей по длине, сколько цилиндров в двигателе (рисунок 4, а). Все участки кривой сводятся на новой координатной сетке длиной и графически суммируются ординаты (рисунок 4, б).

а – исходный график крутящего момента, развиваемого одним цилиндром;

б – построение графика суммарного момента

Рисунок 4 –Построение графика суммарного индикаторного момента многоцилиндрового двигателя при равномерном чередовании процессов

Результирующая кривая показывает изменение суммарного индикаторного крутящего момента двигателя в зависимости от угла поворота кривошипа коленчатого вала.

Среднее значение суммарного индикаторного крутящего момента двигателя (индикаторный крутящий момент) в Н·м определяется графоаналитическим способом по формуле

где F₁ и F₂ – площади, ограниченные кривой соответственно выше и ниже оси абсцисс в пределах одного периода, мм² (при I ≥ 6 в большинстве случаев F₂ = 0);

l – длина графика в пределах одного периода, мм.

Эффективный крутящий момент двигателя в Н·м