3.6. Силы, действующие на коренные шейки.

Проекции удельных сил R_x и R_y, действующих на наиболее нагруженную коренную шейку коленчатого вала, приведены в приложении 9.

Суммарная сила определяется по известным ее проекциям на координатные оси R׳_x и R׳_у (см. прил. 10). R׳_кш= (R׳_x)²+( R׳_у)² . После расчета удельных сил по углу поворота коленчатого вала на листе №3 построена в прямоугольных координатах их развернутая диаграмма R׳_кш, на основании которой определяют максимальную, среднюю и минимальную нагрузки на четвертую коренную шейку:

R_кшmax = 4,175 ∙ 10⁶ ∙ 0,00528 ∙ 10^-3 =22,04 кН;

R_{кш ср.}=0,761 ∙ 10⁶ ∙ 0,00528 ∙ 10^-3 =4,01 кН;

R_кшmin = 0,008 ∙ 10⁶ ∙ 0,00528 ∙ 10^-3 =0,04 кН.

По полярной диаграмме (см. лист №3) строят условную диаграмму износа коренной шейки (аналогично, как строили для шатунной шейки). Суммы сил ∑ R׳_кшi, действующих по направлению каждого луча (от I до XII) диаграммы, приведены в прил. 11. Найденные для каждого луча суммы R׳_∑i=∑(R׳_к.ш)_I, откладывают в выбранном масштабе (µ= 0,5 МПа/мм) от окружности к центру. Концы отрезков соединяют плавной кривой, характеризующей износ шейки (см. лист№3).

3.7. Набегающие моменты на коренные и шатунные шейки.

Для определения максимального и минимального крутящих моментов, действующих на коренные и шатунные шейки, необходимо либо построить графики набегающих моментов, либо составить таблицы их значений.

Для четырехтактного, четырехцилиндрового бензинового двигателя с порядком работы цилиндров 1-3-4-2 находим величину набегающих моментов на коренные M_к.ш.i и шатунные шейки M_ш.шi по следующим зависимостям:

На вторую коренную шейку набегающий момент M_к.ш2 равен моменту первого цилиндра М_к.ш2=М_1ц;

На третью коренную шейку M_кш3 равен сумме моментов М_к.ш2 и второго цилиндра М_кш3=М_2ц+М_кш2 (Лист №4);

На четвертую коренную шейку M_кш4 равен сумме моментов М_к.ш3 и третьего цилиндра М_кш4=М_3ц+М_кш3;

На пятую коренную шейку M_кш5 равен сумме моментов М_к.ш4 и четвертого цилиндра М_кш5=М_4ц+М_кш4;

На первую шатунную шейку набегающий момент равен М_шш1=0,5 М_1ц;

На вторую шатунную шейку: –М_ш.ш2=0,5 М_2ц+М_к.ш2;

На третью шатунную шейку: –М_ш.ш3=0,5 М_3ц+М_к.ш3;

На четвертую шатунную шейку: –М_ш.ш4=0,5 М_4ц+М_к.ш4.

В прил.12 приведены значения набегающих моментов на коренные шейки, а в прил. 13 – на шатунные шейки в зависимости от угла ПКВ, на листе №4 построены графики этих моментов.

4. Расчет коленчатого вала на крутильные колебания.

4.1 Определение эквивалентной длины коленчатого вала. Эквивалентная длина носка коленчатого вала(см. Рис. 3) равна:

Рис. 4 Носок коленчатого вала.

где l_кш =0,021м -длина коренной шейки;

l_i -длина части вала;( l₁=0,021м; l₂=0,013м; l₃=0,003м; l₄=0,015м).

d_кш=0,043 – диаметр коренной шейки;

d_i – диаметр части вала;( d₁=0,035м ; d₂=0,028 м; d₃=0,22)

δ₁=0,01м – диаметр отверстия на части вала;

m=d₂/d₃.=0,84;

Эквивалентная длина колена вала по формуле Зиманенко:

где l_кш = 0,021 м – длина коренной шейки;

l_шш= 0,023 – длина шатунной шейки;

h = 0,015м– толщина щеки;

d_кш= 0,013м– диаметр коренной шейки;

d_шш = 0,036м–диаметр шатунной шейки;

δ_шш – диаметр отверстия в шатунной шейке;

δ_кш – диаметр отверстия в коренной шейке;

r = 0,0378м – радиус кривошипа;

b = 0,01м– ширина щеки в месте перекрытия;

=0,97м– коэффициент, характеризующий влияние перекрытия шеек.

Эквивалентная длина хвостовика коленчатого вала l_х.к.в. :

Рис. 5 Хвостовик коленчатого вала

Эквивалентная длина коленчатого вала: