Силы, действующие на шатунную шейку коленчатого вала и шатунный подшипник

На шатунную шейку кривошипа действуют: тангенциальная сила Т, нормальная сила К и центробежная сила К_ГШ, возникающая в следствие вращения с постоянной угловой скоростью части массы шатуна, приведенной к кривошипу.

Рис. 4.3 Полярная диаграмма силы S с полюсом в точке О

 

Следовательно, результирующая сила R_ШШ, действующая на шатунную шейку, определяется как векторная сумма:

Т.к. , то можно записать:

 (9.1))

Геометрическое место конца вектора силы для различных значений угла поворота представляет собой полярную диаграмму этой силы, ориентированную относительно продольной оси неподвижного кривошипа, вращение которого заменяется вращением цилиндра в противоположную сторону.

Т.к. сила - векторная сумма двух взаимно перпендикулярных векторов и , то для построения полярной диаграммы R_ШШ первоначально строится полярная диаграмма силы S путем откладывания в прямоугольных координатах значений слагаемых К и Т для различных углов  и получения таким образом соответствующих точек концов векторов S, Обозначив эти точки  и соединив их последовательно плавной линией, получим полярную диаграмму силы S с полюсом в точке О.

Переместив полюс О диаграммы по вертикали на длину вектора К_ГШ  в точку О_Ш, что равносильно сложению векторов по формуле (9.1), т.к. значение силы К_ГШ при =const постоянно и она всегда направлена по радиусу кривошипа, тем самым превратим построенную полярную диаграмму сил S в полярную диаграмму нагрузок на шатунную шейку (сил R_ШШ) с полюсом в точке О_Ш.

Рис. 4.4. Полярная диаграмма нагрузок на шатунную шейку и ее развертка для четырехтактного двигателя

 

Полярную диаграмму можно перестроить в прямоугольных координатах , что позволяет определить наибольшее (R _ШШ) _max и среднее значение результирующей силы (R _ШШ)_ср, следовательно, максимальную и среднюю удельные нагрузки на шейку (отнесенные к площади ее диаметрального сечения):

;

Полярная диаграмма результирующей силы, действующей на шатунную шейку, позволяет определить значение и направление силы, а также найти точку приложения этой силы на поверхности шейки, что необходимо знать для выбора места для сверления канала подвода масла.

Силы, действующие на шатунный подшипник равны по величине силам, действующим на шатунную шейку, но противоположны по направлению.

В двухрядных двигателях шатунная шейка кривошипа может быть соединена с двумя шатунами от смежных цилиндров левого и правого рядов. В этом случае при построении полярной диаграммы нагрузок на шатунную шейку необходимо просуммировать две тангенциальные и две нормальные силы, одновременно действующие на кривошип.

 

 

Лекция № 6

Неравномерность работы двигателя

План лекции

5.1 Неравномерность крутящего момента

5.2. Назначение и расчет маховика

5.3. Уравновешенность и уравновешивание поршневых ДВС