4.2 Расчет подшипников
На шатунные подшипники и шатунную шейку вала действуют переменные по величине и направлению в зависимости от угла поворота вала силы Рt и Р'r . Для определения характера нагружения подшипника, интенсивности неравномерного по окружности изнашивания шатунной шейки и выбора места подвода смазки строим полярную диаграмму сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала. По оси абсцисс с учетом знака в принятом масштабе сил для каждого положения вала от 0 до 360° откладываем значения силы Р'r , по оси ординат — значения силы Pt для одного цилиндра. Положительное направление осей координат указано на диаграмме. Из концов векторов восстанавливаем перпендикуляры до пересечения, обозначая точки пересечения соответствующим углом поворота вала. В полученные точки из начала координат проводим векторы, представляющие по величине и направлению равнодействующую силу R для данного , и соединяем их концы плавной кривой. Угол характеризует направление R относительно шейки. Анализ сил, действующих на шатунную шейку, определение максимальной нагрузки Rmaх могут быть произведены непосредственно по полярной диаграмме, но для получения среднего значения нагрузки Rcр строим полярную диаграмму, развернутую по углу поворота вала.
С помощью полярной диаграммы сил, действующих на шатунную шейку, строим условную диаграмму изнашивания, считая, что износ пропорционален нагрузке и распространяется равномерно на дуге 120 ± 7,5° (по 60° в каждую сторону от точки приложения вектора равнодействующей силы к шейке вала).
Результаты расчета суммарной нагрузки на шатунную шейку приведены в табл. 9.
Таблица 9
Результаты расчета суммарной нагрузки на шатунную шейку
-
α
Θ
Θш
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
195
210
225
240
255
270
285
300
315
330
345
0
0
6,65
6,65
6,65
6,65
6,65
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
6,65
6,65
6,65
6,65
15
329
2,6
2,6
2,6
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
2,6
2,6
2,6
2,6
2,6
2,6
30
189
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1,8
1,8
1,8
1,8
1,8
1,8
1,8
1,8
1,8
-
-
-
-
-
-
45
164
-
-
-
-
-
-
-
3,15
3,15
3,15
3,15
3,15
3,15
3,15
3,15
3,15
-
-
-
-
-
-
-
-
60
159
-
-
-
-
-
-
-
2,95
2,95
2,95
2,95
2,95
2,95
2,95
2,95
2,95
-
-
-
-
-
-
-
-
75
167
-
-
-
-
-
-
-
2,4
2,4
2,4
2,4
2,4
2,4
2,4
2,4
2,4
-
-
-
-
-
-
-
-
90
181
-
-
-
-
-
-
-
-
2,3
2,3
2,3
2,3
2,3
2,3
2,3
2,3
2,3
-
-
-
-
-
-
-
105
188
-
-
-
-
-
-
-
-
-
2,45
2,45
2,45
2,45
2,45
2,45
2,45
2,45
2,45
-
-
-
-
-
-
120
194
-
-
-
-
-
-
-
-
-
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
2,8
-
-
-
-
-
-
135
193
-
-
-
-
-
-
-
-
-
3,25
3,25
3,25
3,25
3,25
3,25
3,25
3,25
3,25
-
-
-
-
-
-
150
190
-
-
-
-
-
-
-
-
-
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
-
-
-
-
-
-
165
185
-
-
-
-
-
-
-
-
3,6
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
-
-
-
-
-
-
-
180
180
-
-
-
-
-
-
-
-
4,2
4,2
4,2
4,2
4,2
4,2
4,2
4,2
4,2
-
-
-
-
-
-
-
195
174
-
-
-
-
-
-
-
-
4,2
4,2
4,2
4,2
4,2
4,2
4,2
4,2
4,2
-
-
-
-
-
-
-
210
168
-
-
-
-
-
-
-
4,2
4,2
4,2
4,2
4,2
4,2
4,2
4,2
4,2
-
-
-
-
-
-
-
-
225
160
-
-
-
-
-
-
-
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
-
-
-
-
-
-
-
-
240
154
-
-
-
-
-
-
4
4
4
4
4
4
4
4
4
-
-
-
-
-
-
-
-
-
255
144
-
-
-
-
-
-
4,05
4,05
4,05
4,05
4,05
4,05
4,05
4,05
4,05
-
-
-
-
-
-
-
-
-
270
129
-
-
-
-
-
4,25
4,25
4,25
4,25
4,25
4,25
4,25
4,25
4,25
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
285
107
-
-
-
5,3
5,3
5,3
5,3
5,3
5,3
5,3
5,3
5,3
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
300
82
-
7,85
7,85
7,85
7,85
7,85
7,85
7,85
7,85
7,85
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
315
62
8,45
8,45
8,45
8,45
8,45
8,45
8,45
8,45
8,45
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
330
44
7,4
7,4
7,4
7,4
7,4
7,4
7,4
7,4
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
7,4
345
23
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
6,7
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
6,7
6,7
Суммарная нагрузка
31,65
39,5
39,5
42,2
42,2
39,95
48
58,1
65
70,35
62,5
62,5
57,2
57,2
52,95
44,9
28,1
13,8
2,6
2,6
9,1
9,1
15,8
23,2
Значения
силы взяты из развернутой полярной
диаграммы для всех углов поворота вала
.
Угол приложения равнодействующей силы
к шейке вала ш
=
± 7,5°
Сумма значений силы в каждой графе характеризует интенсивность нагрузки, а следовательно, и изнашивания шейки в точке с углом ш. Для построения диаграммы изнашивания окружность произвольного радиуса делим на такое же число частей, как и полярную диаграмму. В произвольном масштабе к центру окружности откладываем отрезки, соответствующие значениям суммарной нагрузки на шатунную шейку для всех углов ш.
Соединив концы отрезков плавной кривой, получим диаграмму изнашивания шатунной шейки. По этой диаграмме определяют место для подвода смазки. Отверстие должно быть просверлено в месте наименьшего износа