Menu

Силы, действующие на шатунные и коренные шейки

Шатунная шейка (шейка кривошипа) нагружается силой S, а. передаваемой шатуном от верхней головки шатуна, и центробежной силой К'. Для удобства расчетов вначале определяют значении составляющих силы S — сил Т и К (рис. 10) — в зависимости

от угла поворота кривошипа через каждые 30, 20° и по данным расчета строят диаграмму в координатах Т и К. При построении принимают силы Т положительными, если они направлены в сторону от оси цилиндра, если же они имеют обратное направление — отрицательными. Силы К считают положительными если они направлены вниз, и отрицательными, если они направлены вверх.

 

[image]

Рис. 9. Графики суммарного момента двигателей:

а i=2: б i =2; в i =4; г i =5; д — i =8

 

При построении диаграммы ось шатунной шейки считают неподвижной, а цилиндр — вращающимся вокруг оси шатунной шейки, поэтому отсчет точек ведут против часовой стрелки. Полученные точки, соединяют последовательно плавными кривыми. Построенная таким образом полярная диаграмма не учитывает нагрузку шатунной шейки кривошипа центробежной силой от массы нижней головки шатуна. Так как центробежную силу и силу инерции от движущихся возвратно-поступательно масс исчисляют для какого-либо значения w = const, то для получения полного представления о нагрузке на шатунную шейку в том же масштабе, как и для сил Т и К, наносят значение центробежной силы К' = - тн.г.шRw2 вниз от первоначально взятого начала координат.

Радиус-вектор Rш.ш , взятый из нового начала координат до любой точки на кривой, будет давать в масштабе нагрузку на поверхность шатунной шейки, соответствующую данному углу поворота.

Полярные диаграммы нагрузки на шатунные шейки показаны на рис. 10 —для двухтактного двигателя, на рис. 12, 1.3 — для четырехтактных двигателей.

[image]

Рис. 10. Векторные диаграммы нагрузки на шатунную шейку двухтактного двигателя:

апри n=6000 об/мин; б — при n =4500 об/мин,

 

В последнее десятилетие в автомобилестроении получили широкое распространение двигатели с V-образным расположением цилиндров (угол развала цилиндров или блоков цилиндров 60¸90° и т. д.), у которых на одну шатунную шейку коленчатого вала опираются два шатуна. Для определения нагрузки на шатунную шейку такого двигателя необходимо, учитывая угол развала, порядок работы цилиндров и форму коленчатого вала, построить полярную диаграмму для одного цилиндра, а затем построить суммарную для двух цилиндров, учтя сдвиг рабочих ходов по фазе и угол развала между цилиндрами. Таким образом, V-образный двигатель будет трансформирован в линейный (рядный), после чего последующие расчеты проводят так же, как и для двигателя с линейным расположением цилиндров.

[image]

Рис. 11. Диаграмма нагрузки на шатунную шейку

Двухтаутного двигателя в прямоугольных координатах:

1 при n=6000об/мин; 2 при n=4500об/мин

 

 

 

Рис. 12. Векторная диаграмма нагрузки на шатунную шейку четырехтактного карбюраторного двигателя

[image]

 

Рис. 12. Векторная диаграмма нагрузки на шатунную шейку четырехтактного дизеля

 

Векторная диаграмма нагрузки на шатунную шейку может быть перестроена в прямоугольные координаты Rш.ш=f(α) (рис. 11, 14). По этой диаграмме планиметрированием или иным способом определяют площадь, заключенную между кривой, описывающей; характер нагрузки на шейку, и осью α, а затем среднее давление на шатунную шейку Rш.ш.ср и после этого среднее удельное давление на шейку вала (МПа):

[image] (17)

где [image] — среднее удельное давление на шатунную шейку, МПа; [image]— площадь поршня, м2; [image] — диаметр шатунной шейки, м; [image] — длина шатунной шейки, м.

а)

Rш.ш

[image] 

Рис. 14. Диаграммы нагрузки на шатунные шейки в зависимости от α в прямоугольных координатах:

а — карбюраторного двигателя; б — дизеля

 

Кривая изменения нагрузки на шатунную шейку в зависимости от α в прямоугольных координатах показана на рис. 14, а, б.

Отверстие, через которое масло подводится для смазки шатунного подшипника, обычно сверлят в зоне наименьшего давлении; следовательно, для определения места сверления отверстия можно воспользоваться данной диаграммой.

Для выяснения нагрузки на коренные шейки вала необходимо на векторной диаграмме для шатунной шейки перенести начало радиуса-вектора в новую точку, которая должна отстоять от начальной на расстоянии, соответствующем величине центробежной силы вращающихся масс кривошипно-шатунного механизма:

[image] (18)

где [image]— масса вращающихся элементов кривошипа (щек шатунной шейки).

 

Если в кривошипно-шатунном механизме имеются противовесы, то они должны быть учтены при определении КS . Противовесы чаще всего применяют для разгрузки коренных шеек коленчатого вала; размещают их в кривошипно-шатунном механизме так, чтобы центробежная сила противовесов уменьшала или суммарную силу КS или момент, противодействовать которому предназначены противовесы.

У современных автотракторных двигателей нагрузка от шатунных шеек передается на коренные. Встречаются коленчатые валы, у которых нагрузка от одной шатунной шейки передается на два коренных подшипника. В этом случае реакция от нагрузки на коренной подшипник при симметричном размещении коренных шеек [image]. Если на два коренных подшипника передается усилие от двух и более шатунов, то необходимо определить значения R1 и R2, а затем найти их сумму.

Векторные диаграммы строят на основании табличных данных сил Т=f(a) и К=f(a). Для удобства расчетов и построения диаграмм соблюдается однозначность масштабов. Вправо от вертикали откладывают силы +Т, влево — –Т; по вертикали вверх — значения –К, вниз — .

Помимо описанного метода определения нагрузок на шатунные и коренные шейки вала пользуются и графоаналитическими методами [4, 7, 10, 11].

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:4410 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:7572 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:4519 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Види деформації й причини їхнього виникн…

Внаслідок конструктивних особливостей, природних умов і діяльності людини споруди в цілому і їхні окремі елементи випробовують різного виду деформації. У загальному випадку під терміном деформація розуміють змінення форми об'єкта спостережень. У...

30-05-2011 Просмотров:6256 Інженерна геодезія

Загальні відомості про геодезичні мережі

Для складання карт і планів, рішення геодезичних завдань, у тому числі геодезичного забезпечення будівництва, на поверхні Землі розташовують ряд точок, зв'язаних між собою єдиною системою координат. Ці точки маркірують на...

30-05-2011 Просмотров:4794 Інженерна геодезія

Основні джерела помилок при розбивочних …

Для виконання розбивочних робіт застосовують способи: полярних і прямокутних координат, кутовий, лінійної й створної засічки, створно-лінійних і бічного нівелювання. Застосування того або іншого способу залежить від виду споруди, умов його зведення...

30-05-2011 Просмотров:3778 Інженерна геодезія