 |
Расчет суммарных сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме
|
|
|
|
Суммарные силы, действующие в КШМ, определяют алгебраическим сложением сил давления газов и сил возвратно-поступательно движущихся масс, Н:
| (3.13) |
Суммарная сила 
, как и силы 
и 
, направлена по оси цилиндра и приложена к оси поршневого пальца. Воздействие от силы Р передается на стенки цилиндра перпендикулярно его оси и на шатун по направлению его оси.
Сила N (Н), действующая перпендикулярно оси цилиндра, называется нормальной силой воспринимается стенками цилиндра:
| (3.14) |
где, 
– угол отклонения шатуна от оси цилиндра.
Сила S (Н), действующая вдоль шатуна:
| (3.15) |
От действия силы S на шатунную шейку возникают две составляющие силы:
сила, направленная по радиусу кривошипа (Н)
| (3.16) |
тангенциальная сила, направленная по касательной к окружности радиуса кривошипа (Н):
| (3.17) |
Производим расчеты для всех положений коленчатого вала.
Рассчитанные для требуемых углов φ значения Р, N, S, К, Т заносятся в табл. 3.1.
Расчет сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала
Аналитически результирующая сила, действующая на шатунную шейку рядного двигателя, учитывается действие сил со стороны только одного из двух расположенных рядом на шейке шатунов, Н:
| (3.18) |
где 
– сила, действующая на шатунную шейку по кривошипу.
Значения 
вычисленные для требуемых φ, заносятся в табл. 3.1.
Таблица 3.1 - Результаты вычисления сил, действующих в КШМ
| φ, град | ΔPГ, Мпа | PГ, Н | Pj, Н | P, Н | N, Н | S, Н | K, Н | T, Н | PК, Н | RШШ, Н | ||
| 0 | 0.105 | 520 | -12709 | -12189 | 0 | -12189 | -12189 | 0 | -19514 | 19514 | ||
| 30 | -0.014 | -69 | -9989 | -10058 | -1422 | -10158 | -7999 | -6261 | -15324 | 16554 | ||
| 60 | -0.014
| -69 | -3574 | -3643 | -911 | -3755 | -1033 | -3610 | -8358 | 9104 | ||
| 90 | -0.014 | -69 | 2780 | 2711 | 791 | 2824 | -791 | 2711 | -8116 | 8557 | ||
| 120 | -0.014 | -69 | 6355 | 6286 | 1571 | 6479 | -4504 | 4658 | -11829 | 12713 | ||
| 150 | -0.014 | -69 | 7209 | 7140 | 1010 | 7211 | -6688 | 2696 | -14013 | 14270 | ||
| 180 | -0.014 | -69 | 7149 | 7080 | 0 | 7080 | -7080 | 0 | -14405 | 14405 | ||
| 210 | -0.0091 | -45 | 7209 | 7164 | -1013 | 7235 | -6711 | -2705 | -14036 | 14294 | ||
| 240 | -0.007 | -35 | 6355 | 6320 | -1580 | 6514 | -4528 | -4683 | -11853 | 12745 | ||
| 270 | 0.14 | 693 | 2780 | 3473 | -1013 | 3618 | -1013 | -3473 | -8338 | 9032 | ||
| 300 | 0.42 | 2079 | -3574 | -1495 | 374 | -1541 | -424 | 1482 | -7749 | 7889 | ||
| 330 | 0.84 | 4157 | -9989 | -5832 | 825 | -5890 | -4638 | 3630 | -11963 | 12502 | ||
| 360 | 3.605 | 17841 | -12709 | 5132 | 0 | 5132 | 5132 | 0 | -2193 | 2193 | ||
| 370 | 7.98 | 39493 | -12391 | 27102 | 1319 | 27134 | 26461 | 6005 | 19136 | 20056 | ||
| 390 | 4.2 | 20786 | -9989 | 10797 | 1527 | 10904 | 8587 | 6721 | 1262 | 6838 | ||
| 420 | 1.96 | 9700 | -3574 | 6126 | 1531 | 6314 | 1737 | 6071 | -5588 | 8251 | ||
| 450 | 1.12 | 5543 | 2780 | 8323 | 2428 | 8670 | -2428 | 8323 | -9753 | 12822 | ||
| 480 | 0.56 | 2771 | 6355 | 9126 | 2281 | 9407 | -6538 | 6763 | -13863 | 15425 | ||
| 510 | 0.245 | 1213 | 7209 | 8422 | 1191 | 8506 | -7889 | 3180 | -15214 | 15543 | ||
| 540 | 0.14 | 693 | 7149 | 7842 | 0 | 7842 | -7842 | 0 | -15167 | 15167 | ||
| 570 | 0.07 | 346 | 7209 | 7555 | -1068 | 7630 | -7077 | -2852 | -14402 | 14682 | ||
| 600 | 0.035 | 173 | 6355 | 6528 | -1632 | 6729 | -4677 | -4838 | -12002 | 12940 | ||
| 630 | 0.035 | 173 | 2780 | 2953 | -861 | 3076 | -861 | -2953 | -8186 | 8702 | ||
| 660 | 0.035 | 173 | -3574 | -3401 | 850 | -3506 | -964 | 3370 | -8289 | 8948 | ||
| 690 | 0.035 | 173 | -9989 | -9816 | 1388 | -9914 | -7807 | 6110 | -15132 | 16319 | ||
| 720 | 0.035 | 173 | -12709 | -12536 | 0 | -12536 | -12536 | 0 | -19861 | 19861 |
Построение графиков сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме
Графики изменения сил, действующих в КШМ, в зависимости от угла поворота кривошипа φ строятся в прямоугольной системе координат по данным табл. 3.1
Построение графика (φ) ведется как в прямоугольной системе координат, так и в виде полярной диаграммы с базовым направлением (полярной осью) по кривошипу.
При построении графика (φ) прямоугольных координатах по расчетным данным табл. 3.1 минимальное 
и максимальное 
значения силы (а также необходимые значения в точках перегиба кривой) определяются по полярной диаграмме.
Н;
Н;
Н;
|
|
|
Построение диаграммы износа шатунной шейки
На основании полярной диаграммы нагрузки на шатунную шейку коленчатого вала производится построение диаграммы износа
Результирующие величины заносятся в таблицу 3.2. По их значениям определяется величина износа в определенной точке шатунной шейки. Масштабный коэффициент для построения диаграммы износа Мр = 10 кН/мм.
Таблица 3.2 – Определение суммарных сил, обуславливающих характер износа шатунной шейки.
| RШШ i | Значение RШШ i (Н) для лучей | |||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |||
| RШШ 0 | 19514 | 19514 | 19514 |
|
|
|
|
|
|
| 19514 | 19514 | ||
| RШШ 30 | 16554 | 16554 | 16554 |
|
|
|
|
|
|
|
| 16554 | ||
| RШШ 60 | 9104 | 9104 | 9104 |
|
|
|
|
|
|
|
| 9104 | ||
| RШШ 90 | 8557 | 8557 |
|
|
|
|
|
|
|
| 8557 | 8557 | ||
| RШШ 120 | 12713 | 12713 |
|
|
|
|
|
|
|
| 12713 | 12713 | ||
| RШШ 150 | 14270 | 14270 |
|
|
|
|
|
|
|
| 14270 | 14270 | ||
| RШШ 180 | 14405 | 14405 | 14405 |
|
|
|
|
|
|
| 14405 | 14405 | ||
| RШШ 210 | 14294 | 14294 | 14294 |
|
|
|
|
|
|
|
| 14294 | ||
| RШШ 240 | 12745 | 12745 | 12745 |
|
|
|
|
|
|
|
| 12745 | ||
| RШШ 270 | 9032 | 9032 | 9032 |
|
|
|
|
|
|
|
| 9032 | ||
| RШШ 300 | 7889 | 7889 |
|
|
|
|
|
|
|
| 7889 | 7889 | ||
| RШШ 330 | 12502 | 12502 |
|
|
|
|
|
|
|
| 12502 | 12502 | ||
| RШШ 360 | 2193 | 2193 | 2193 |
|
|
|
|
|
|
| 2193 | 2193 | ||
| RШШ 370 |
|
|
|
|
| 20056 | 20056 | 20056 | 20056 |
|
|
| ||
| RШШ 390 |
|
|
|
|
|
|
| 6838 | 6838 | 6838 | 6838 |
| ||
| RШШ 420 | 8251 |
|
|
|
|
|
|
|
| 8251 | 8251 | 8251 | ||
| RШШ 450 | 12822 |
|
|
|
|
|
|
|
| 12822 | 12822 | 12822 | ||
| RШШ 480 | 15425 | 15425 |
|
|
|
|
|
|
|
| 15425 | 15425 | ||
| RШШ 510 | 15543 | 15543 |
|
|
|
|
|
|
|
| 15543 | 15543 | ||
| RШШ 540 | 15167 | 15167 | 15167 |
|
|
|
|
|
|
| 15167 | 15167 | ||
| RШШ 570 | 14682 | 14682 | 14682 |
|
|
|
|
|
|
|
| 14682 | ||
| RШШ 600 | 12940 | 12940 | 12940 |
|
|
|
|
|
|
|
| 12940 | ||
| RШШ 630 | 8702 | 8702 | 8702 |
|
|
|
|
|
|
|
| 8702 | ||
| RШШ 660
| 8948 | 8948 |
|
|
|
|
|
|
|
| 8948 | 8948 | ||
| RШШ 690 | 16319 | 16319 |
|
|
|
|
|
|
|
| 16319 | 16319 | ||
|
| 282571 | 261498 | 149332 | 0 | 0 | 20056 | 20056 | 26894 | 26894 | 27911 | 191356 | 282571 | ||
| Величина износа, мм | 28.3 | 26.1 | 14.9 | 0 | 0 | 2 | 2 | 2.7 | 2.7 | 2.8 | 19.1 | 28.3 | ||
|
|
|
