4.2. Определение сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала

На шатунную шейку действуют две силы: направленная по шатуну , как составляющая силы , приложенная к поршневому пальцу; центробежная сила инерции , создаваемая редуцированной к кривошипу частью массы шатуна.

Силу найдем путем геометрического сложения сил и . Например: при ⁰.

Геометрическая сумма и дает результирующую силу , действующую на шатунную шейку от одного цилиндра.

Силы и рассчитываются по следующим формулам:

где - угол отклонения оси шатена от оси цилиндра при повороте коленчатого вала на угол ; ; с учетом правила знаков.

Силу раскладываем на две составляющие: силу , направленную по радиусу кривошипа, и тангенциальную силу , перпендикулярную радиусу кривошипа:

При .

где

- угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра при повороте коленчатого вала на угол .

Значение и принимаются по таблице.

Аналогично, при

Сила подсчитывается по формуле

при

По результатам расчетов строится график суммарной силы нагружающей шатунную шейку.

Полученные значения искомых сил при разных углах поворота коленчатого вала заносятся в таблицу 4.1.

4.3. Построение графика тангенциальной силы

Строим график тангенциальной силы действующей на шатунную шейку коленчатого вала от одного цилиндра за рабочий цикл.

Определяем среднюю ординату:

где - суммарная площадь всех участков диаграммы, расположенных над осью абсцисс,

- под осью абсцисс,

- длина диаграммы в

Так как у нас многоцилиндровый двигатель то необходимо строить график суммарной тангенциальной силы, приложенной к коленчатому валу от всех цилиндров. Его строят как для одноцилиндрового и на общий график тонкими линиями наносятся графики тангенциальных сил четырёх цилиндров, смещенные по оси абсцисс на (при порядке работы цилиндров . Ординаты графиков алгебраически складываются и строится кривая суммарной тангенциальной силы левого и правого цилиндров действующих на одну шейку коленчатого вала.

Аналогично строится график суммарной силы для многоцилиндровых V-образных двигателей, при этом суммирование тангенциальных сил от восьми цилиндров осуществляется в интервале углов поворота 0…90^о (наносится на график со сдвигом по фазе на 90^о). В интервале углов 90…180^о и т.д. на графике повторяется кривая только суммарной силы.

Строим график тангенциальной силы , действующей на шатунную

шейку коленчатого вала от одного цилиндра за рабочий цикл.

Таблица 4.3

Расчет суммарной тангенциальной силы

Угол поворота коленвала	Значения тангенциальных сил для соответствующих цилиндров, Н
	T1	T2	T3	T4
0	0	-2	6.1	0	3.9
30	-3.6	0.5	5.2	-2	15.6
60	-2.4	0.5	2.7	-3	7
90	1.2	0	0	-2	3.9
120	2.8	12.5	-2	0.5	15.6
150	1.8	6.9	-3	0.5	7
180	0	6.1	-1.4	0	3.9
210	-2	5.2	2.2	12.5	15.6
240	-3	2.7	3.5	6.9	7
270	-2	0	0	6.1	3.9
300	0.5	-2	-3.6	5.2	15.6
330	0.5	-3	-2.4	2.7	7
360	0	-1.4	1.2	0	3.9
390	12.5	2.2	2.8	-2	15.6
420	6.9	3.5	1.8	-3	7
450	6.1	0	0	-1.4	3.9
480	5.2	-3.6	-2	2.2	15.6
510	2.7	-2.4	-3	3.5	7
540	0	1.2	-2	0	3.9
570	-2	2.8	0.5	-3.6	15.6
600	-2	1.8	0.5	-2.4	7
630	-1.4	0	0	1.2	3.9
660	2.2	-2	12.5	2.8	15.6
690	3.5	-3	6.9	1.8	7
720	0	-2	6.1	0	3.9

Определяем среднюю ординату этой диаграммы которая и определяет среднее значение суммарной тангенциальной силы

где - принятый масштаб по оси ординат,

- высота диаграммы в

По величине проверяем правильность построения графика суммарной тангенциальной силы и выполнение всего динамического расчета двигателя.

Построение верно если:

где - радиус кривошипа;

- механический

Отклонение

Погрешность не должна превышать ±

Избыточная работа, совершаемая двигателем, когда вращающий момент больше значения момента сопротивления:

где - масштаб площади,

;

- масштаб по оси абсцисс,

Принимаем степень неравномерности вращения коленчатого вала определяем требуемый момент инерции маховика:

Принимаем форму маховика в виде диска и находим его массу:

где - диаметр диска,