Силы, действующие на шатунные шейки коленвала

Результирующую силу Rшш, нагруженную шатунную шейку, находят графическим сложением силы S, действующей по оси шатуна, с центробежной силой инерции вращающихся масс шатуна КRш:

Вначале строят полярную диаграмму силы S, так как она является суммирующей двух сил К и Т:

В прямоугольных координатах вправо откладываются положительные значения силы Т, вверх – отрицательные значения К. Начинают построение от угла α=0. Отложив в масштабе значения сил Т0 и К0, взятые из таблицы получают, точку S1. Точка 2 наносят, напротив значения Т30 и К30, т.е. для угла α=30° и т.д. Точки 1, 2 и другие соединяют плавной линией в порядке нарастания углов. Полученная диаграмма представляет собой полярную диаграмму изменения силы S. Соединив полюс 0 диаграммы с любой точкой ее контура, получим величину силы, S для данного угла α, например вектор S2, для α=30°.

Затем в полученной полярной диаграмме из полюса 0 в масштабе отрезок, равной силе КRш, и на оси ординат наносят новый полюс 0ш. Такое сложение векторов возможно, так как при постоянной угловой скорости центробежная сила КRш постоянна по величине и всегда направлена по радиусу кривошипа.

Кривая с точками 1, 2 и т.д., имеющая полюс в точке 0ш, представляет собой полярную диаграмму нагрузки Rшш на шатунную шейку в зависимости от углов поворота коленвала.

Суммарную силу, действующую на колено и вызывающую изгиб шатунной шейки, определяют как сумму сил

где КRk – сила инерции вращающихся масс кривошипа.

Полярную диаграмму достраивают. По вертикали вниз от полюса 0ш величину центробежной силы инерции КRk в масштабе, находят новый полюс 0к. При этом диаграмма превращается в полярную для суммарной силы, действующей на колено. Векторы, соединяющие полюс 0к с соответствующими точками полярной диаграммы, в масштабе выражают силы Rк, изгибающей шатунные шейки.

Для расчета коленчатого вала на прочность необходимо определить средние Rшш ср и максимальное Rшш мах значения сил, действующих на шатунную шейку.

Для этого полярную диаграмму с полюсом в точке 0ш перестраивают в прямоугольные координаты. На оси абсцисс наносят точки от 0° до 720° через 30° и через них проводят линии, параллельные оси ординат. На них откладывают величины векторов Rшш от центра 0ш полярной диаграммы в соответствии с определенными углами α. При построении развернутой диаграммы все векторы должны быть положительными. Концы отложенных векторов соединяют плавной линией. На полученном графике наносят максимальное, минимальное и среднее значения Rшш. Последнюю определяют по площади, заключенной между кривой, графика, осью абсцисс и ординатами с помощью планиметра. Площадь можно с достаточной точностью подсчитать по клеткам, если диаграмма построена на миллиметровке:

где F – площадь диаграммы (мм2); ОА – отрезок от 0° до 720° (мм); Мр – масштаб давлений.

На диаграмме проводят линию на расстоянии Rшш ср от оси абсцисс.

Рекомендуем также:

Процесс впуска
Расчет процесса впуска заключается в определении величин давления Pa, МПа, температуры Та, К, конца впуска и коэффициента наполнения ηV: Давление Р0 и температуру Т0 окружающей среды обычно принимают Р0=0,1 МПа и Т0=293 К. Степень сжатия ε принять по данным двигателя прототи ...

Контрейлерные перевозки
Технология контрейлерных перевозок зародилась в США и Канаде, и при переносе в Западную Европу столкнулась со значительными трудностями: многие искусственные сооружения такие, как мосты, тоннели, высота подвески электроснабжения, не позволяли успешно применять данную технологию. Для решения данной ...

Расчет элементов гребного винта и потребной мощности силовой установки судна
Выбор конструктивного типа движителя диаметра гребного винта и ориентировочных значений Принимаем в качестве движителя составной гребной винт. Материал изготовления гребного винта – бронза АНЖ 9–4–4. Для выбора значений Dор используем диаграмму на рисунке 1.1. Ориентировочное значение буксировоч ...