Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

Векторы

Векторы, соединяющие новое начало координат с точками на контуре векторной диаграммы, являются по величине и направлению силами, действующими на шатунную шейку вала с учетом центробежных сил от части шатуна, отнесенной к оси шатунной шейки, при данных углах поворота кривошипа. Соответствующая каждому вектору сила приложена к поверхности шейки в точке пересечения окружности шейки с линией вектора. Для угла поворота кривошипа, равного 390°, например, сила, обозначенная вектором А, приложена в точке а.
Таким образом, часть bad окружности шатунной шейки будет нагруженной, а часть bed -ненагруженной. В ненагруженной части окружности шатунной шейки (точка с) рекомендуется сверлить отверстие для подвода смазочного материала из полости шатунной шейки к подшипнику шатуна. Полученная диаграмма построена для двигателя, работающего на номинальном режиме пе. Однако необходимо учитывать и другие режимы работы двигателя.
Из диаграммы рис. 46 видно, что на ее часть слева от оси ординат Т определяющее влияние оказывают силы инерции, а на часть справа-силы от давления газа.
На рис. 47 показан вид диаграммы при изменении скоростного режима работы двигателя от частоты вращения коленчатого вала, равной половине номинальной nJ2 (рис. 47, а) до предельной, ограниченной регулятором пр (рис. 47,6).
При форсировании двигателя с помощью наддува без изменения номинальной частоты вращения коленчатого вала вид диаграммы будет приближаться к показанному на рис. 47, е.
Используя диаграмму сил, действующих на шатунную шейку, можно построить условную диаграмму ее изнашивания в предположении, что износ пропорционален действующей силе и распространяется равномерно на дуге ±60° от вектора действующей нагрузки. Для этого строят вспомогательную диаграмму, показанную на рис. 48, а. Так, для векторов сил, соответствующих а, равному 390 и 405°, в условном масштабе износ показан в виде заштрихованных круговых колец. Продолжая аналогичные операции для всех сил через 15° угла поворота коленчатого вала, получим ряд круговых колец. Затем
суммируем толщины колец в характерных точках окружности шатунной шейки и откладываем их внутрь, как показано на рис. 48,6. Кривая, соединяющая полученные точки, будет характеризовать износ шатунной шейки.
По диаграмме изнашивания можно более обоснованно определить место сверления отверстия для подвода масла. Отверстие должно быть просверлено в месте наименьшего износа.
Наибольшая сила, действующая на шатунную шейку, может быть определена непосредственно на векторной диаграмме. Hi Для получения же средней силы следует предварительно построить развернутую диаграмму сил, действующих на кривошипную шейку. Для этого на оси абсцисс (рис. 49) нужно отложить для каждого положения углы а, а на проведенных из этих точек ординатах-величину векторов (от точки О), соответствующих углам а. При построении диаграммы все векторы считаются положительными. Концы отложенных векторов соединяют плавной кривой. После этого определяют среднюю силу, действующую на шейку.
После построения векторной диаграммы сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала, строят векторную диаграмму сил, действующих на шатунный подшипник. Силы, действующие на подшипник шатуна, по величине равны силам, G действующим на шатунную шейку, но противоположны по на- < правлению. Величина сил известна из построенной выше векторной диаграммы, остается только правильно расположить их относительно осей координат, связанных с шатуном. Эту задачу проще всего решить графически. При повороте кривошипа, а следовательно, и шатунной шейки на угол а подшипник шатуна поворачивается относительно шейки в противоположном q направлении на угол а + Р (см. рис. 32). Следовательно, для того чтобы расположить вектор силы относительно осей, соединенных с подшипником шатуна, вектор надо повернуть в направлении, противоположном вращению шейки, на угол м а + р и направить в противоположную сторону.

При построении векторной диаграммы сил, действующих на подшипник шатуна с учетом сил инерции, берут лист кальки, проводят ось шатуна, отмечают на ней центр кривошипной головки и из этого центра проводят ось, перпендикулярную оси шатуна. Затем из центра кривошипной головки проводят окружность произвольного радиуса. В точках пересечения окружности с осью шатуна (рис. 50) ставят цифры 0, 360° и 720° для четырехтактного двигателя или 0 и 360°-для двухтактного. Далее откладывают на окружности величину дуги, соответствующую углу а + Р в направлении вращения кривошипа от начальной точки. Точки пересечения лучей, проведенных из центра окружности, с окружностью и соответствующие углам а + Р, обозначают углом а. Таким образом, на окружности получается шкала с отметками, соответствующими всем углам поворота кривошипа от 0 до 720 ° для четырехтактного двигателя или от 0 до 360 ° для двухтактного. Через полученные точки из центра О проводят лучи. Полученная диаграмма лучей зеркальна относительно оси шатуна.
После этого кальку следует наложить на векторную диаграмму сил, действующих на шатунную шейку (см. рис. 46) так, чтобы при совмещенных началах координат (точки О) ось шатуна совпала с осью Z. При положении, когда О шкалы совмещается с осью Z, на кальке отмечают точку конца вектора, соответствующую данному положению кривошипа. Далее, вращая кальку в направлении, противоположном движению кривошипа (против часовой стрелкиX совмещают с осью Z последовательно все лучи и при каждом положении отмечают на кальке точку конца соответствующего вектора. Нанесенные таким образом на кальку точки обозначают соответствующей величиной угла ос. Полученные точки последовательно соединяют плавной кривой. Наименее нагруженная часть подшипника ша-
туна находится на векторной диаграмме там, куда направлены из центра наименьшие по величине векторы.
Форма векторной диаграммы сил, действующих на подшипник шатуна, близка к эллиптической и определяется в основном инерционными силами, а влияние сил от давления газа в данном случае невелико. Это свойство диаграммы используют при исследовании материалов для подшипников, создавая за счет неуравновешенных масс круговую векторную диаграмму центробежных сил инерции, величина которых равна наибольшему значению силы, определенной по диаграмме (см. рис. 50).
Для определения сил, действующих на коренную шейку кривошипа, рассмотрим шейку, находящуюся между i и (i + 1)-м цилиндрами (рис. 51, а). Кривошипы вала расположены под углом у (рис. 51,6), который отсчитывается от плоскости кривошипа i-ro цилиндра до плоскости (i + 1)-го кривошипа по часовой стрелке. Реакции на предыдущей коренной шейке будем обозначать штрихом, а на последующей-двумя штрихами.
Зная геометрические размеры колена вала, реакции от i-ro цилиндра при условии, что каждое колено можно представить как балку на двух опорах (рис. 52, а).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.