Построение диаграмм сил и моментов

Диаграммы изменения сил и моментов, действующих в КШМ, строятся в прямоугольной системе координат по результатам работы программы KINDY. Справа от индикаторной диаграммы строится координатная сетка для сил , и , которые должны быть развернуты в координатах P‑j. Масштаб по оси абсцисс j рекомендуется принимать равным 2 град/мм. Ось абсцисс проводится на уровне атмосферного давления p₀ индикаторной диаграммы и делится на 24 части по 15 мм, что соответствует 30°, и через эти точки проводятся вертикальные линии, которые нумеруются от 0 до 24 (рис.2.4).

Построение развернутой диаграммы силы давления газов может быть осуществлено двумя способами.

1. По результатам программы KINDY. В этом случае на графике отмечаются точки, выбранные из таблиц 2 и 3 результатов программы KINDY. Затем отмеченные точки соединяются плавной кривой таким образом, чтобы график соответствовал скругленной индикаторной диаграмме. Масштаб сил , кН/мм, выбирается так, чтобы ордината точки соответствовала ординате точки на индикаторной диаграмме (или точки для бензиновых двигателей):

.

Индикаторная диаграмма автомобильного двигателя

Рис.2.3

2. По индикаторной диаграмме. На диаграмме находят ординаты, соответствующие различным положениям КВ от 0 до 720° через каждые 30°. В интервале от 360° до 390° ординаты определяются через 10°. Связь между углом поворота КВ и перемещением поршня удобнее всего определять графически с учетом поправки на конечную длину шатуна (поправка Брикса). Для этого под индикаторной диаграммой из точки О (см. рис.2.3) радиусом проводят полуокружность. Затем от центра полуокружности в сторону НМТ откладывают отрезок ОО₁, равный . К полуокружности из центра О₁ проводят лучи через каждые 30°. Из точек их пересечения с полуокружностью проводятся вертикальные линии вверх до пересечения с кривой индикаторной диаграммы. Ординаты найденных точек соответствуют абсолютному давлению газов в цилиндре для данного положения КВ. На координатную сетку развернутой диаграммы переносятся значения избыточного давления газов, начиная с ВМТ такта впуска. Для разметки оси ординат в кН следует рассчитать масштаб сил по вышеприведенному соотношению или разделив ординату точки в кН на расстояние от нее до оси абсцисс в мм.

Диаграммы сил и строятся в той же координатной системе (см.рис.2.4). Значения сил и наносятся по результатам программы KINDY. Ординаты точек силы могут быть получены и графически сложением ординат сил и . Форма графика в конце такта сжатия зависит от соотношения между ординатами и . С увеличением силы кривая сильнее прогибается вниз и два раза пересекает ось абсцисс между точками 9 и 10 и вблизи ВМТ, причем последняя точка пересечения может располагаться как слева, так и справа от ВМТ. При малых значениях силы и больших давлениях газов в конце такта сжатия суммарная сила может и не пересекать ось абсцисс на этом участке. Обводить кривую для наглядности рекомендуется сплошной линией, более жирной, чем кривая .

Диаграммы сил N, K и выполняются в общей системе координат, расположенной ниже развернутой диаграммы. Еще ниже на листе размещаются графики (T) и .

При построении графиков необходимо иметь в виду следующее:

а) при кривая вблизи НМТ (точки 6 и 18) будет выпуклой; при ‑ прямой и при ‑ вогнутой;

б) в точках, где =0, остальные силы также должны равняться нулю. Поэтому необходимо спроектировать эти точки на оси абсцисс сил N, K и T и кривые указанных сил проводить через эти точки;

в) сила K обращается в нуль и при положении кривошипа . Для правильного построения диаграммы силы K необходимо провести вертикальные штриховые линии из точек пересечения с осью абсцисс диаграммы сил инерции (так как =0 при );

г) кривые сил T и N пересекают ось абсцисс и изменяют знак во всех мертвых точках (точки 0, 6, 12, 18) и в точках, в которых сила равна нулю. Следует также иметь в виду, что характер протекания и знаки сил T и N одинаковы.

Рис.2.4

Диаграммы сил и моментов, развернутые по углу поворота

коленчатого вала