Сила, действующая на шатунную шейку в системе координат, связанной с шейкой Fш;
Проекция этой силы на горизонтальную ось Fшx;
Проекция этой силы на вертикальную ось Fшy;
Порядок работы цилиндров 1-3-4-2;
Угловая скорость коленчатого вала, ω= 367 об/мин;
Масса противовеса, m = 1,5500 кг;
Рисунок 11 – Силы действующие на:
а – шатунную шейку вала; б – колено вала
|
Радиус установки противовеса, r= 35,0000 мм:
Проекции силы, действующей на 1(5) коренную шейку Fк (1) x и Fк (1) y:
, (6.1)
, (6.2)
где:
Fшx = Ft, а Fшy = Фк+Fr, (данные с Таблицы 11).
Проекции силы, действующей на 2(4) коренную шейку Fк (2) x и Fк (2) y;
, (6.3)
, (6.4)
Проекции силы, действующей на 3 коренную шейку Fк (3) x и Fк (3) y;
, (6.5)
. (6.6)
Среднее значение силы, действующей на 3 коренную шейку Fк (3);
. (6.7)
Параметры противовеса:
. (6.8)
Дисбаланс:
. (6.9)
Результаты кинематических расчетов по формулам (6.1) – (6.9) приведены в таблице 16.
Таблица 16 - Результаты расчётов действующих сил
| j | Fшx | Fшy | Fш | Fк(1)x | Fк(1)y | Fк(1) | Fк(2)x | Fк(2)y | Fк(2) | Fк(3)x | Fк(3)y | Fк(3) |
| градусы | кН | кН | кН | кН | кН | кН | кН | кН | кН | кН | кН | кН |
| 0,00 | 21,58 | 21,58 | 0,00 | 10,79 | 10,79 | 0,00 | 1,29 | 1,29 | 0,00 | -19,56 | 19,56 | |
| -1,27 | 21,38 | 21,42 | -0,64 | 10,69 | 10,71 | -0,43 | 1,20 | 1,27 | 0,44 | -19,12 | 19,13 | |
| -2,31 | 20,60 | 20,73 | -1,16 | 10,30 | 10,37 | -0,73 | 0,84 | 1,11 | 0,85 | -18,96 | 18,98 | |
| -2,91 | 19,48 | 19,69 | -1,46 | 9,74 | 9,85 | -0,82 | 0,33 | 0,89 | 1,28 | -18,84 | 18,88 | |
| -2,99 | 18,23 | 18,47 | -1,49 | 9,11 | 9,23 | -0,66 | -0,19 | 0,69 | 1,68 | -18,62 | 18,70 | |
| -2,56 | 17,08 | 17,27 | -1,28 | 8,54 | 8,64 | -0,28 | -0,60 | 0,66 | 2,01 | -18,28 | 18,39 | |
| -1,75 | 16,23 | 16,33 | -0,88 | 8,12 | 8,16 | 0,24 | -0,80 | 0,83 | 2,21 | -17,81 | 17,95 | |
| -0,74 | 15,78 | 15,80 | -0,37 | 7,89 | 7,90 | 0,76 | -0,75 | 1,07 | 2,21 | -17,24 | 17,39 | |
| 0,29 | 15,74 | 15,75 | 0,14 | 7,87 | 7,87 | 1,17 | -0,48 | 1,27 | 1,95 | -16,65 | 16,76 | |
| 1,15 | 16,04 | 16,08 | 0,58 | 8,02 | 8,04 | 1,38 | -0,06 | 1,38 | 1,43 | -16,12 | 16,18 | |
| 1,76 | 16,55 | 16,65 | 0,88 | 8,28 | 8,32 | 1,36 | 0,37 | 1,41 | 0,67 | -15,78 | 15,79 | |
| 2,08 | 17,15 | 17,28 | 1,04 | 8,58 | 8,64 | 1,15 | 0,73 | 1,36 | -0,21 | -15,74 | 15,74 | |
| 2,12 | 17,73 | 17,85 | 1,06 | 8,86 | 8,93 | 0,86 | 0,95 | 1,27 | -1,03 | -16,02 | 16,06 | |
| 1,95 | 18,20 | 18,31 | 0,97 | 9,10 | 9,15 | 0,60 | 1,05 | 1,21 | -1,61 | -16,58 | 16,66 | |
| 1,64 | 18,55 | 18,63 | 0,82 | 9,28 | 9,31 | 0,50 | 1,15 | 1,26 | -1,78 | -17,21 | 17,30 | |
| 1,25 | 18,78 | 18,82 | 0,63 | 9,39 | 9,41 | 0,59 | 1,48 | 1,59 | -1,47 | -17,61 | 17,67 | |
| 0,84 | 18,91 | 18,93 | 0,42 | 9,46 | 9,47 | 0,72 | 2,23 | 2,35 | -0,84 | -17,48 | 17,50 | |
| 0,42 | 18,98 | 18,98 | 0,21 | 9,49 | 9,49 | 0,58 | 3,27 | 3,32 | -0,26 | -16,87 | 16,87 | |
| 0,00 | 18,99 | 18,99 | 0,00 | 9,50 | 9,50 | 0,00 | 4,89 | 4,89 | 0,00 | -15,40 | 15,40 | |
| -0,42 | 18,98 | 18,98 | -0,21 | 9,49 | 9,49 | -4,78 | 17,07 | 17,73 | -3,93 | -3,10 | 5,01 | |
| -0,84 | 18,93 | 18,95 | -0,42 | 9,46 | 9,47 | -5,96 | 13,33 | 14,60 | -4,39 | -6,44 | 7,79 | |
| -1,27 | 18,81 | 18,85 | -0,63 | 9,41 | 9,43 | -6,08 | 8,58 | 10,51 | -3,99 | -10,57 | 11,29 | |
| -1,67 | 18,61 | 18,68 | -0,83 | 9,30 | 9,34 | -5,50 | 5,36 | 7,68 | -3,17 | -13,05 | 13,43 | |
| -2,01 | 18,28 | 18,39 | -1,00 | 9,14 | 9,20 | -4,90 | 3,36 | 5,94 | -2,61 | -14,32 | 14,56 | |
| -2,23 | 17,83 | 17,97 | -1,11 | 8,92 | 8,99 | -4,48 | 2,05 | 4,93 | -2,49 | -14,98 | 15,19 | |
| -2,26 | 17,28 | 17,43 | -1,13 | 8,64 | 8,71 | -4,19 | 1,07 | 4,33 | -2,69 | -15,47 | 15,70 | |
| -2,06 | 16,70 | 16,82 | -1,03 | 8,35 | 8,41 | -3,93 | 0,21 | 3,94 | -3,04 | -16,01 | 16,29 | |
| -1,61 | 16,17 | 16,25 | -0,81 | 8,08 | 8,12 | -3,59 | -0,55 | 3,63 | -3,36 | -16,66 | 16,99 | |
| -0,96 | 15,81 | 15,84 | -0,48 | 7,90 | 7,92 | -3,12 | -1,21 | 3,34 | -3,52 | -17,39 | 17,74 | |
| -0,23 | 15,70 | 15,70 | -0,11 | 7,85 | 7,85 | -2,54 | -1,69 | 3,05 | -3,46 | -18,11 | 18,44 | |
| 0,41 | 15,84 | 15,84 | 0,20 | 7,92 | 7,92 | -1,94 | -1,98 | 2,77 | -3,20 | -18,76 | 19,03 | |
| 0,75 | 16,11 | 16,13 | 0,37 | 8,06 | 8,07 | -1,44 | -2,11 | 2,55 | -2,78 | -19,27 | 19,47 | |
| 0,64 | 16,25 | 16,26 | 0,32 | 8,12 | 8,13 | -1,13 | -2,24 | 2,50 | -2,26 | -19,64 | 19,77 | |
| 0,08 | 15,82 | 15,82 | 0,04 | 7,91 | 7,91 | -1,03 | -2,57 | 2,77 | -1,70 | -19,87 | 19,94 | |
| -0,60 | 14,45 | 14,46 | -0,30 | 7,22 | 7,23 | -1,01 | -3,32 | 3,47 | -1,12 | -20,00 | 20,03 | |
| -0,74 | 12,44 | 12,46 | -0,37 | 6,22 | 6,23 | -0,71 | -4,28 | 4,34 | -0,55 | -19,99 | 20,00 | |
| 0,00 | 9,22 | 9,22 | 0,00 | 4,61 | 4,61 | 0,00 | -5,45 | 5,45 | 0,00 | -19,56 | 19,56 | |
| 9,14 | -15,17 | 17,71 | 4,57 | -7,58 | 8,85 | 4,80 | -17,22 | 17,87 | 0,44 | -19,12 | 19,13 | |
| 11,08 | -7,73 | 13,51 | 5,54 | -3,86 | 6,75 | 5,97 | -13,37 | 14,64 | 0,85 | -18,96 | 18,98 | |
| 10,89 | 1,66 | 11,02 | 5,45 | 0,83 | 5,51 | 6,09 | -8,61 | 10,54 | 1,28 | -18,84 | 18,88 | |
| 9,33 | 7,88 | 12,22 | 4,67 | 3,94 | 6,11 | 5,51 | -5,38 | 7,70 | 1,68 | -18,62 | 18,70 | |
| 7,79 | 11,56 | 13,94 | 3,90 | 5,78 | 6,97 | 4,90 | -3,36 | 5,94 | 2,01 | -18,28 | 18,39 | |
| 6,73 | 13,73 | 15,29 | 3,36 | 6,86 | 7,64 | 4,46 | -2,03 | 4,90 | 2,21 | -17,81 | 17,95 | |
| 6,12 | 15,15 | 16,34 | 3,06 | 7,57 | 8,17 | 4,14 | -1,03 | 4,26 | 2,21 | -17,24 | 17,39 | |
| 5,80 | 16,27 | 17,27 | 2,90 | 8,13 | 8,64 | 3,82 | -0,16 | 3,83 | 1,95 | -16,65 | 16,76 | |
| 5,57 | 17,28 | 18,15 | 2,78 | 8,64 | 9,08 | 3,41 | 0,61 | 3,46 | 1,43 | -16,12 | 16,18 | |
| 5,27 | 18,22 | 18,97 | 2,64 | 9,11 | 9,48 | 2,83 | 1,23 | 3,09 | 0,67 | -15,78 | 15,79 | |
| 4,85 | 19,07 | 19,68 | 2,43 | 9,54 | 9,84 | 2,10 | 1,65 | 2,67 | -0,21 | -15,74 | 15,74 | |
| 4,29 | 19,79 | 20,25 | 2,14 | 9,89 | 10,12 | 1,31 | 1,79 | 2,22 | -1,03 | -16,02 | 16,06 |
Продолжение таблицы 16
| 3,62 | 20,34 | 20,66 | 1,81 | 10,17 | 10,33 | 0,57 | 1,65 | 1,75 | -1,61 | -16,58 | 16,66 | |
| 2,89 | 20,72 | 20,92 | 1,45 | 10,36 | 10,46 | -0,01 | 1,28 | 1,28 | -1,78 | -17,21 | 17,30 | |
| 2,14 | 20,96 | 21,07 | 1,07 | 10,48 | 10,53 | -0,36 | 0,78 | 0,86 | -1,47 | -17,61 | 17,67 | |
| 1,41 | 21,09 | 21,14 | 0,71 | 10,55 | 10,57 | -0,43 | 0,28 | 0,52 | -0,84 | -17,48 | 17,50 | |
| 0,68 | 21,01 | 21,02 | 0,34 | 10,51 | 10,51 | -0,29 | -0,14 | 0,32 | -0,26 | -16,87 | 16,87 | |
| 0,00 | 20,13 | 20,13 | 0,00 | 10,06 | 10,06 | 0,00 | -0,73 | 0,73 | 0,00 | -15,40 | 15,40 | |
| -0,46 | 19,26 | 19,27 | -0,23 | 9,63 | 9,63 | 0,41 | -1,06 | 1,13 | -3,93 | -3,10 | 5,01 | |
| -0,86 | 19,00 | 19,02 | -0,43 | 9,50 | 9,51 | 0,72 | -0,80 | 1,08 | -4,39 | -6,44 | 7,79 | |
| -1,29 | 18,87 | 18,91 | -0,64 | 9,43 | 9,46 | 0,81 | -0,30 | 0,87 | -3,99 | -10,57 | 11,29 | |
| -1,69 | 18,64 | 18,71 | -0,84 | 9,32 | 9,36 | 0,65 | 0,20 | 0,68 | -3,17 | -13,05 | 13,43 | |
| -2,01 | 18,28 | 18,39 | -1,00 | 9,14 | 9,19 | 0,28 | 0,60 | 0,66 | -2,61 | -14,32 | 14,56 | |
| -2,19 | 17,79 | 17,93 | -1,09 | 8,90 | 8,96 | -0,22 | 0,78 | 0,81 | -2,49 | -14,98 | 15,19 | |
| -2,15 | 17,21 | 17,34 | -1,08 | 8,60 | 8,67 | -0,71 | 0,71 | 1,00 | -2,69 | -15,47 | 15,70 | |
| -1,85 | 16,59 | 16,70 | -0,92 | 8,30 | 8,35 | -1,07 | 0,43 | 1,15 | -3,04 | -16,01 | 16,29 | |
| -1,25 | 16,07 | 16,11 | -0,62 | 8,03 | 8,06 | -1,20 | 0,01 | 1,20 | -3,36 | -16,66 | 16,99 | |
| -0,38 | 15,75 | 15,76 | -0,19 | 7,88 | 7,88 | -1,07 | -0,40 | 1,14 | -3,52 | -17,39 | 17,74 | |
| 0,64 | 15,78 | 15,79 | 0,32 | 7,89 | 7,89 | -0,72 | -0,69 | 0,99 | -3,46 | -18,11 | 18,44 | |
| 1,66 | 16,21 | 16,29 | 0,83 | 8,10 | 8,15 | -0,23 | -0,76 | 0,79 | -3,20 | -18,76 | 19,03 | |
| 2,48 | 17,04 | 17,22 | 1,24 | 8,52 | 8,61 | 0,27 | -0,58 | 0,64 | -2,78 | -19,27 | 19,47 | |
| 2,92 | 18,17 | 18,40 | 1,46 | 9,08 | 9,20 | 0,64 | -0,19 | 0,67 | -2,26 | -19,64 | 19,77 | |
| 2,86 | 19,40 | 19,61 | 1,43 | 9,70 | 9,81 | 0,80 | 0,31 | 0,86 | -1,70 | -19,87 | 19,94 | |
| 2,27 | 20,52 | 20,65 | 1,14 | 10,26 | 10,32 | 0,72 | 0,80 | 1,08 | -1,12 | -20,00 | 20,03 | |
| 1,26 | 21,30 | 21,34 | 0,63 | 10,65 | 10,67 | 0,42 | 1,16 | 1,23 | -0,55 | -19,99 | 20,00 | |
| 0,00 | 21,58 | 21,58 | 0,00 | 10,79 | 10,79 | 0,00 | 1,29 | 1,29 | 0,00 | -19,56 | 19,56 |
Параметры разгружателей, которые устанавливаются на 1, 3 и 5 коренные шейки коленчатого вала определяются методом последовательных приближений.
Среднее значение силы, действующей на 3 коренную шейку, F(3)ср = 16,71Н;
Угловая скорость коленчатого вала, w = 367 с-1;
Требуемый дисбаланс разгружателя, m x r = 0,0543кг*м;
Подбирая параметры разгружателя, принимаем
Масса противовеса, m = 1,5500 кг;
Радиус установки противовеса, r = 35,0000 мм;
Дисбаланс, m x r = 0,0622 кг*м: (что соответствует требуемому).
Рисунок 11 – а, Сила, действующая на шатунную шейку
(полярная диаграмма); б, Сила, действующая на шатунную шейку
(развернутая диаграмма)
Рисунок 12 – а, Сила, действующая на 1(5) коренную шейку
(полярная диаграмма); б, Сила, действующая на 1(5) коренную шейку
(развернутая диаграмма)
Рисунок 13 – а, Сила, действующая на 2(4) коренную шейку
(полярная диаграмма); б, Сила, действующая на 2(4) коренную шейку
(развернутая диаграмма)
Рисунок 14 – а - Сила, действующая на 3 коренную шейку
(полярная диаграмма), б Сила, действующая на 3 коренную шейку
(развернутая диаграмма)
Список использованных источников
1.А.И. Колчин «Расчет автомобильных и тракторных двигателей».
Москва. Высшая школа 2002.
2. «Двигатели внутреннего сгорания» под ред. В.Н. Луканина,
М.Г. Шатрова. Т.1,2. Москва. Высшая школа 2005.