Суммарные силы и моменты, действующие в КШМ

При динамическом анализе КШМ силы Р _г и P_j, имеющие об­щую точку приложения к системе и единую линию действия, заме­няют суммарной силой, являющейся их алгебраической суммой: P_Σ=P _г +P_j (pиcунок 18).

Для анализа действия силы Р _Σ на элементы КШМ ее расклады­вают на две составляющие: S и N. Сила S действует вдоль оси шатуна и вызывает повторно-переменное сжатие-растяжение его элементов, а сила N перпендикулярна оси цилиндра и прижимает поршень к его зеркалу. Действие силы S на сопряжение шатун-кривошип можно оценить, перенеся ее вдоль оси шатуна в точку их шарнирного сочленения (S'), где она раскладывается на нормаль­ную силу К, направленную по оси кривошипа, и тангенциальную силу Т.

Силы К и Т передаются на коренные опоры двигателя. Для анализа характера нагружения коренных опор двигателя сила К пе­реносится по линии ее действия в центр коренной опоры (К'); сюда же добавляются равные по модулю силе Т и имеющие параллель­ные с ней линии действия силы T' и Т" (см. рис. 1.12, а). Пара сил Т и T' на плече r создает крутящий момент М _кр, который далее передается на нагрузку, где совершает полезную работу. Сумма сил К' и Т" дает силу S", проекциями которой на ось цилиндра и ор­тогональное ей направление являются силы N' и Р _Σ '. Очевидно, что N= — N' и Р _Σ =Р _Σ '. Силы N и N' на плече h создают опрокидыва­ющий момент M _oпp =Nh, который далее передается на опоры двигателя и уравновешивается их реакциями. Момент M _опр и вызываемые им реакции опор изменяются по времени и могут быть причиной неуравновешенности двигателя.

а) б)

а — расчетная схема; б — зависимость сил в КШМ от угла поворота коленчатого вала

Рисунок 18 - Силы в КШМ

Соотношения между силовыми факторами, нагружающими эле­менты КШМ, с учетом его геометрии и характера действия сил:

N=P _Σtg β, S=P _Σ(1/cos β), K=P _Σ T=P _Σ M _кр= Tr.

Особо следует отметить соотношение между крутящим и опро­кидывающим моментами:

Рекомендуемая литература: 4 [5-31]; 12 [164-192].

Контрольные вопросы

1. С какой целью делается динамический анализКШМ?

2. Как определяется сила давления газа на поршень?

3. Из каких сил инерции концентрированных масс складывается сила инерции поршня?

4. Как определяется суммарная сила, действующая на поршень?

5. На какие составляющие делится сила, действующая на поршень?

6. Какой реактивный момент создает сила, действующая перпендикулярно повехности цилиндра?

7. На какие составляющие делится сила, направленная вдоль оси шатуна?

8. Какие силы возникают на шатунной шейке коленчатого вала?

9. Какую работу выполняет окружная сила?

10. Какие силы действуют на опоры коленчатого вала?

11. Назовите силы, действующие на корпус двигателя?