Кинематический и динамический расчет

Рис. 6.7. Построение сил P, N, K’, Z и T по углу поворота кривошипа.

Силы, действующие на шатунную и коренную шейки коленчатого вала

Т.к. на одну и ту же шейку кривошипа работают несколько цилиндров, то суммарные силы Tс=ΣT, Zс=ΣZ находятся алгебраическим суммированием сил Т и Z от отдельных цилиндров. При центральных шатунах и одинаковых поступательно-движущихся массах силы Т и Z от разных цилиндров одинаковы, но имеют относительное смещение в соответствии с порядком работы цилиндров.

В случае кривошипно-шатунного механизма с прицепным шатуном или большой разницы в величине поступательно-движущихся масс различных цилиндров выполняется суммирование сил Т и Z, определенных для каждого цилиндра в отдельности.

Однако для упрощения часто при ориентировочных расчетах пренебрегают особенностями кинематики прицепных шатунов [2], считают все шатуны центральными, пренебрегая одновременно различием в величине поступательно-движущихся масс.

В случае, если угол между вспышками не кратен интервалу подсчета, как, например, для разрабатываемого двигателя:

суммирование сил T и Z, в предположении равенства сил цилиндров с прицепными шатунами и цилиндра с главным шатуном, удобнее вести графически [2].

Рис. 6.9. Схема и порядок работы цилиндров 7-цилиндрового звездообразного двигателя.

Кривая сил Т (или Z) для одного цилиндра разбивается на семь равных частей. Совмещаются эти части кривой на одном отрезке, после чего производится графическое суммирование. Определение того, какой участок кривой, какому цилиндру соответствует, проводится согласно порядку чередования вспышек.

Для 7-цилиндрового, звездообразного двигателя (см. рис. 6.8) чередование вспышек следующее:

1→3→5→7→2→4→6

При учете особенностей кинематики прицепных шатунов определение ТC и ZC выполняется суммирование кривых сил Тl и Zl для каждого цилиндра в отдельности.

Полная нагрузка на шатунную шейку колена вала с учетом центробежной силы вращательно-движущихся масс шатунного механизма определяется по формуле:

, кН

Суммирование сил ZC и C производится алгебраически, с учетом их знаков.

Значения сил ТC, ZC и Kш.ш приведены в таблице 6.4, значения сил ТC, ZC и Kк.ш приведены в таблице 6.5. По значениям сил ТC и ZC строят полярную диаграмму нагрузки на шатунную шейку.

По полярной диаграмме строят диаграмму износа шатунной шейки.

Таблица 6.4

Рис. 6.12. Диаграмма износа шатунной шейки.

Таблица 6.5