Материал: 2181

5.6. Содержание отчета

Отчет по работе должен содержать наименование и цель работы, приведенную систему коленчатого вала, расчет коленчатого вала на крутильные колебания, рекомендации по устранению резонансных колебаний, выводы.

Контрольные вопросы и задания

1.Каковы причины возникновения крутильных колебаний коленчатых валов двигателей?

2.Что называют колебанием, периодом, частотой, амплитудой?

3.Что представляют собой свободные Икрутильные колебания вала с одной массой?

4.Укажите причины возникновения вынужденных крутильных колебаний вала с одной массой. Д

5.Поясните последовательность расчёта вала на крутильные колебания. А

6.Как определяются моменты инерции маховика, колена вала, шатуна, поршня? б

7.Что называют резонансом?

8.Как устроен гасительикрутильных колебаний?С

51

6.ПРИМЕНЕНИЕ ВЕКТОРНЫХ ДИАГРАММ

ВРАСЧЕТАХ ДВС

6.1. Цель и задачи работы

Изучить методику построения векторных диаграмм, сил, действующих на шатунную шейку и подшипник коленчатого вала, освоить порядок расчёта подшипников скольжения.

6.2. Вводная часть

Векторные диаграммы [2, 3] позволяют определить величину и

ление о нагруженности шейки или подшипника, позволяют найти ме-

направление силы, действующей при каждом положении кривошипа на его шейку или подшипник. Векторные диаграммыИдают представ-

нее нагруженную часть, где выбираютДместо сверления каналов для

подвода масла. Кроме того, при помощи векторных диаграмм производят расчёт подшипников скольжения, строят диаграммы износа шейки и подшипника. А

Векторные диаграммы строят после определения сил, действующих на детали КШМ. На шейкубдействует три силы:

К – сила, направленная по оси кривошипа; Т – касательнаяис ла, перпендикулярная силе К;

К – центро ежная сила от вращающейся части шатуна.

Векторную д аграмму с л, действующих на шейку, удобно строить без учёта КRШ, постоянной по величине и направлению, учитывая её затем соответствующимсдвигом начала координат.

RШС

6.3. Векторная диаграмма сил, действующих на шатунную шейку

Для построения векторной диаграммы проводим оси координат. Вертикальная ось (ось цилиндра) является осью сил К. Направление оси вниз примем за положительное. Горизонтальная ось является осью сил Т, её направление вправо примем за положительное.

Для каждого положения кривошипа, начиная от 0 и до конца цикла, берём из таблицы динамического расчёта двигателя значение сил Т и К, откладывая их на осях в выбранном масштабе с учётом знака. Из концов векторов проводим перпендикуляры. Каждую точку

52

пересечения этих перпендикуляров, отмечаем соответствующим углом поворота кривошипа. Полученные точки являются концами векторов, представляющих по величине и направлению равнодействующие силы для каждого угла поворота кривошипа. Соединяя плавной кривой построенные точки, получим векторную диаграмму сил действующих на шатунную шейку без учёта КRШ (рис. 6.1). Первоначальное положение оси Т на рис. 6.1 показано короткой линией.

Для учёта влияния КRШ переносим начало координат по оси вниз на величину, вычисленную по формуле

действующие силы в КШМ относят к единице площади поршня. Данный подход обоснован тем, что давление газов в цилиндре двигателя

такую же единицу вел ч ны. Масштаб μp зависит от выбранного размера векторной д аграммы. Например, удельная сила в 1 МПа (1·106 Н/м2) может соответствовать 20 – 40 мм.

имеют величину Н/ми2 или Па. При этом силы инерции должны иметь

Векторы, Ссоединяющие новое начало координат с точками на векторной диаграмме, выражают по величине и направлению силы, действующей на шейку, для каждого угла поворота кривошипа. Сила приложена к поверхности шейки в точке пересечения окружности шейки с линией действия вектора (точка входа). На рис. 6.1 для примера построен вектор, соответствующий углу поворота кривошипа,

равному 4200.

В менее нагруженной части поверхности шейки, на основе конструкторских и технологических соображений, сверлится канал для подвода моторного масла к подшипнику. Диаметр отверстия следует

После построения векторной диаграммы сил, действующих на кривошипную шейку коленчатого вала, строят векторную диаграмму сил, действующих на кривошипный подшипник шатуна.

Рис. 6.1. Векторная диаграмма сил, действующих на шатунную шейку

6.4.Развернутая векторная диаграмма сил, действующих на шатунную шейку и подшипник

Силы, действующие на кривошипный подшипник шатуна, по величине равны силам, действующим на кривошипную шейку, но противоположны по направлению.

54

При повороте кривошипа, а следовательно, кривошипной шейки на угол (рис. 6.2) , подшипник шатуна повернётся относительно шейки в противоположном направлении на угол . Точка А на подшипнике перемещается противоположно направлению вращения относительно точки Б на кривошипе.

Следовательно, чтобы правильно расположить вектор, действующий при повороте кривошипа, относительно осей, соединённых с подшипником шатуна, вектор надо повернуть в направлении, противоположном вращению шейки, на угол и направить в противоположную сторону.

На рис. 6.3 показан в разборном виде кривошип и нижняя головка шатуна. Силы, действующие на шатунную шейку и подшипник шату-

шипник при повороте вала на угол

= 600

Наименее нагруженная часть кривошипного подшипника находится на векторной диаграмме там, куда направлены из центра наименьшие по величине векторы, и наоборот.

Характер изменения нагрузки на подшипник становится более наглядным, если векторную диаграмму сил Q перестроить в прямоугольные координаты Q – (рис. 6.4). При построении диаграммы, все векторы считаются положительными. Концы отложенных векторов соединяют плавной кривой.

Развёрнутая диаграмма сил, действующих на подшипник, аналогична развёрнутой диаграмме сил, действующих на шатунную шейку.

55