§

Рис. 92. Построение полярной диаграммы нагрузки на 4-ю коренную шейку

дизеля

Полярная диаграмма нагрузки на 4-ю коренную шейку (рис. 92) построена графическим сложением полярных диаграмм Rkzs и /?ks4. повернутых на 180°. Масштаб диаграммы /?к.ш24 - Мк= 0,25 кН в мм.

Диаграммы к.шл. Яч.ш2, Як.шиз, Як.шла и Rk.uiss, перестроенные в прямоугольные координаты, представлены на рис. 93. Масштабы диаграмм Mr = \ кН в мм и Af = 3° в мм. По этим диаграммам определяют;

для 1-й коренной шейки

к.шпор = FiMnlOB = 6320 . 1,0/240 = 26,3 кН;

к.ш21„„ - 35,0 кН; /?к.ш21„,„

= 2,6 кН;

• для 2-й корен ной шейки

«к.ппгср = FMrIOB = 8860 1,0/240 = 37,0 кН; /?к.шл2 =57,2кН; /?в.ш1«т1п = 4,7 кН;

it.aiii

ькнв <ao 140 m збо

40 20

240 300 360 420. 480 540 600 660

Рис. 93. Диаграммы нагрузки на коренные шейки дизеля в прямоугольных координатах

а - 1-я шейка! 6 - З-я шейка; в - 3-я шейка; г - 4-я шейка; д - 5-я шейка

ДЛЯ 3-Й коренной шейки

к.шгзср == •РзЛн/Ofi = 4540 • 1,0/240= 18,9 кН;

для 4-й коренной шейки

K.n,s4cp = P*Mr/OB = 9000 • 1,0/240 = 37,5 кН; к.ш24дз = 58,2 кН; /?я.ш24 min = 3,5 кН;

для 5-й коренной шейки

i?K.mr5,p = Р,Мг,т = 6340 • 1.0/240= 26,4 кН;

i?K.m25max = 34,l кН; .и min = 2,3 кН.

Из сравнения диаграмм Як.ши RK.mJS, Як.аШЗ, Rh.iUSA и /?к.шг5

видно, что максимально нагруженной является 4-я коренная шейка, а минимально нагруженной - 3-я шейка.

Уравновешивание

Центробежные силы инерции рассчитываемого двигателя полностью уравновешены: 2 Кя = О-

Суммарный момент центробежных сил действует во вращающейся плоскости, составляющей с плоскостью первого кривошипа угол 18°2б (см. рис. 87), величина его

2 Мн = УТО (т, -f 2/Пш. к) Люа.

Силы инерции первого порядка взаимно уравновешены: 2 Рц = 0.

Суммарный момент сил инерции первого порядка действует в той же плоскости, где и равнодействующий момент центробежных сил (ем. рис. 87), величина его

SM,/="l/TOmjR(o«a.

Силы инерции второго порядка и их моменты полностью уравновешены: LPm = 0; SM/n = 0.

Уравновешивание моментов 2 Мц и 2 Мд осуществляется установкой двух противовесов на концах коленчатого вала в плоскости действия моментов, т. е. под углом 18°26 (см. рис. 87).

Суммарные моменты 2 М и 2М« действуют в одной плоскости, поэтому

2M -Ь SЛн = а/?«>2УТО +"к + 2т„,к). ротивовеса определяется и;

Масса каждого противовеса определяется из условия равенства моментов

Расстояние центра тяжести общего противовеса от оси коленчатого вала принимаем р= 125 мм.

Расстояние между центрами тяжести общих противовесов - Ь 720 мм.

Расстояние между центрами шатунных шеек - а = 160 мм. Масса общего противовеса

пр 2

= 160 • 60 . yiO (3,872 + 3,62 + 2 • 2,458)/(125 • 720) = 4,185 кг.

Установка противовесов на концах коленчатого вала двигателя в целях уравновешивания суммарных моментов Е Mfj и 2 Мц привЬ-дит к возникновению дополнительных центробежных сил инерции масс противовесов, передающих свое усилие на 1-ю и 5-ю коренные шейки вала.

Определение результирующих сил, действующих на 1 (5)-ю коренную шейку, осуществляется построением полярной диаграммы способом, аналогичным тому, который был принят при определении нагрузки на 2,3 и 4-ю коренные шейки.

Равномерность крутящего момента и рввномерность хода двигателя

Равномерность крутящего момента

= (Мкршах- mkpm,n)/mp.,p = (2200- 160)/1040 = 1.96.

Избыточная работа крутящего момента

i-нзб = KMv = 1175 • 25 • 0,0174 = 511 Дж,

где ры - площадь над прямой среднего крутящего -момента (см. рис. 83), мм м; = 4л/(/ОЛ) = 4 • 3,14/(8 . 90) = 0.0174 рад в мм- масштаб угла поворота валана диаграмме Мр.

Равномерность хода двигателя принимаем 8 = 0,01.

Момент инерции движущихся масс двигателя, приведенных к оси коленчатого вала:

Jo = i-H36/(So)«) = 511/(0,01 • 272.12)=0,69 кг-м?.

Часть третья

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ

Глава X

ПРЕДПОСЫЛКИ К РАСЧЕТУ И РАСЧЕТНЫЕ РЕЖИМЫ

§ 41. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Расчет деталей с целью определения напряжений и деформаций, возникающих при работе двигателя, производится по формулам сопротивления материалов и деталей машин. До настоящего времени большинство из используемых расчетных выражений дают лишь приближенные значения напряжений.

Несоответствие расчетных и фактических данных объясняется различными причинами, основными из которых являются; отсутствие действительной картины распределения напряжений в материале рассчитываемой детали; использование приближенных расчетных схем действия сил и места их приложения; наличие трудно учитываемых знакопеременных нагрузок и невозможность определения их действительных значений; трудность определения условий работы многих деталей двигателя и их термических напряжений; влияние не поддающихся точному расчету упругих колебаний; невозможность точного определения влияния состояния поверхности, качества обработки (механической и термической), размеров детали и т. д. на величину возникающих напряжений.

В связи с этим применяемые методы расчета позволяют получить напряжения и деформации, являющиеся лишь условными величинами и характеризующие только сравнительную напряженность рассчитываемой детали.

Основными нагрузками, действующими на детали двигателя, являются силы давления газов в цилиндре и инерции поступательно и вра-щательно движущихся масс, а также усилия от упругих колебаний и тепловых нагрузок.

Нагрузка от давления газов непрерывно изменяется в течение рабочего цикла и имеет максимальное значение лишь на сравнительно небольшом участке хода поршня. Нагрузка от инерционных сил имеет периодический характер изменения и в быстроходных двигателях иногда дрстигает значений, превышающих нагрузку от давления газов. Указанные нагрузки являются источниками различных упругих колебаний, представляющих опасность при явлениях резонанса.

Усилия от температурных нагрузок, возникающие в результате выделения тепла при сгорании рабочей смеси и трения, снижают.ме-