Силы давления газов.
Индикаторная диаграмма (рисунок 1), полученная в тепловом расчете, развертывается по углу поворота кривошипа (рис. 4) по методу Брикса.
Масштабы развернутой диаграммы:
хода поршня МS= 1,0 мм в мм,
давлений MP=0,08 МПа в мм;
сил MP = MP ·Fn= 0,08 · 0,0104 = 0,0008 МН в мм или MP = 0,8 кН в мм,
угла поворота кривошипа Mφ=3° в мм или
(5.1)
рад в мм
где ОВ - длина развернутой индикаторной диаграммы, мм.
Поправка Брикса, мм:
(5.2)
, мм
По развернутой индикаторной диаграмме через каждые 30° угла поворота кривошипа определяем значения ∆рг=рг-ро и заносят в таблицу 5.
Таблица 5
| φº | Δрг,МПа | j,м/с2 | рj,МПа | р,МПа |
| 0,068 | +2450 | -0,790 | -0,722 | |
| 0,066 | +1931 | -0,623 | -0,557 | |
| 0,065 | +705 | -0,227 | -0,162 | |
| 0,065 | -520 | +0,168 | +0,233 | |
| 0,064 | -1225 | +0,395 | +0,459 | |
| 0,064 | -1411 | +0,455 | +0,519 | |
| 0,064 | -1410 | +0,455 | +0,519 | |
| 0,07 | -1411 | +0,455 | +0,525 | |
| 0,112 | -1225 | +0,395 | +0,507 | |
| 0,244 | -520 | +0,168 | +0,412 | |
| 0,624 | +705 | -0,227 | +0,397 | |
| 2,37 | +1931 | -0,623 | +1,747 | |
| 8,768 | +2450 | -0,790 | +7,978 | |
| 11,468 | +2314 | -0,746 | +10,722 | |
| 6,92 | +2145 | -0,692 | +6,228 | |
| 3,91 | +1931 | -0,623 | +3,287 | |
| 1,184 | +705 | -0,227 | +0,957 | |
| 0,543 | -520 | +0,168 | +0,711 | |
| 0,32 | -1225 | +0,395 | +0,715 | |
| 0,257 | -1411 | +0,455 | +0,712 | |
| 0,251 | -1410 | +0,455 | +0,706 | |
| 0,225 | -1411 | +0,455 | +0,680 | |
| 0,127 | -1225 | +0,395 | +0,522 | |
| 0,068 | -520 | +0,168 | +0,236 | |
| 0,067 | +705 | -0,227 | -0,160 | |
| 0,067 | +1931 | -0,623 | -0,556 | |
| 0,068 | +2450 | -0,790 | -0,722 |
Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма.
По таблице 21[1] с учетом диаметра цилиндра, отношения S/D, рядного расположения цилиндров устанавливаются:
масса поршневой группы (для поршня из алюминиевого сплава 
=240кг/м2), кг
(5.3)
кг
масса шатуна (
=300 кг/м2), кг
(5.4)
кг
масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов (для стального кованого вала 
=310 кг/м2), кг
(5.5)
кг
Масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого вальца, кг
(5.6)
кг
Масса шатуна, сосредоточенная на оси кривошипа, кг
(5.7)
кг
Массы, совершающие возвратно-поступательное движение, кг.
(5.8)
кг
Массы, совершающие вращательное движение, кг.
(5.9)
кг
Полные и удельные силы инерции.
Силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс определяют по кривой ускорений (рисунок 3, ви таблице 4):
полные силы при максимальном ускорении, кН.
(5.10)
, кН.
удельные силы при максимальном ускорении, МПа.
(5.11)
, МПа
Для остальных значений углов поворота кривошипа, значения удельных сил, вычисляются аналогично.
Значения pjзаносят в таблицу 5.
Центробежная сила инерции вращающихся масс шатуна одного цилиндра, кН.
(5.12)
, кН
Центробежная сила инерции вращающихся масс кривошипа
(5.13)
, кН
Центробежная сила инерции вращающихся масс, действующая на кривошип, кН
(5.14)
, кН
Удельные суммарные силы.
Удельная суммарная сила (МПа), сосредоточенная на оси поршневого пальца (рис. 4 и таблица 5)
(5.15)
Удельные силы pN, pS, pK и рTопределяют аналитическим методом. Расчет значения этих сил для различных φсводят в таблицу 6.
(5.16)
(5.17)
(5.18)
(5.19)
Графики изменения удельных сил pN, pS, рГ и рТ в зависимости от φпредставлены на рисунках 5,а, б.
где МР=0,08 МПа в мм и Мφ=3° в мм.
Таблица 6
| φ | p, MПа | tgβ | pN, MПа | 1/cosβ | pS , MПа | 
| pK , MПа | K, кH | 
| pT , MПа | T, кH | Mкр.ц, H·м |
| -0,722 | 0,000 | 0,000 | 1,000 | -0,722 | 1,000 | -0,722 | -7,510 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | |
| -0,557 | 0,136 | -0,076 | 1,009 | -0,562 | 0,798 | -0,444 | -4,621 | 0,618 | -0,344 | -3,578 | -205,754 | |
| -0,162 | 0,239 | -0,039 | 1,028 | -0,167 | 0,293 | -0,048 | -0,495 | 0,985 | -0,160 | -1,663 | -95,636 | |
| 0,233 | 0,278 | 0,065 | 1,038 | 0,242 | -0,278 | -0,065 | -0,673 | 1,000 | 0,233 | 2,420 | 139,155 | |
| 0,459 | 0,239 | 0,110 | 1,028 | 0,472 | -0,707 | -0,325 | -3,375 | 0,747 | 0,343 | 3,566 | 205,066 | |
| 0,519 | 0,136 | 0,071 | 1,009 | 0,524 | -0,934 | -0,485 | -5,042 | 0,382 | 0,198 | 2,062 | 118,569 | |
| 0,519 | 0,000 | 0,000 | 1,000 | 0,519 | -1,000 | -0,519 | -5,395 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | |
| 0,525 | -0,136 | -0,071 | 1,009 | 0,530 | -0,934 | -0,490 | -5,100 | -0,382 | -0,201 | -2,086 | -119,940 | |
| 0,507 | -0,239 | -0,121 | 1,028 | 0,521 | -0,707 | -0,358 | -3,728 | -0,747 | -0,379 | -3,939 | -226,508 | |
| 0,412 | -0,278 | -0,114 | 1,038 | 0,427 | -0,278 | -0,114 | -1,190 | -1,000 | -0,412 | -4,282 | -246,197 | |
| 0,397 | -0,239 | -0,095 | 1,028 | 0,408 | 0,293 | 0,116 | 1,209 | -0,985 | -0,391 | -4,063 | -233,631 | |
| 1,747 | -0,136 | -0,238 | 1,009 | 1,763 | 0,798 | 1,394 | 14,501 | -0,618 | -1,080 | -11,230 | -645,722 | |
| 7,978 | 0,000 | 0,000 | 1,000 | 7,978 | 1,000 | 7,978 | 82,970 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | |
| 10,722 | 0,047 | 0,504 | 1,001 | 10,732 | 0,977 | 10,475 | 108,941 | 0,220 | 2,359 | 24,531 | 1410,551 | |
| 6,228 | 0,093 | 0,579 | 1,004 | 6,253 | 0,908 | 5,655 | 58,814 | 0,429 | 2,672 | 27,788 | 1597,805 | |
| 3,287 | 0,136 | 0,447 | 1,009 | 3,317 | 0,798 | 2,623 | 27,282 | 0,618 | 2,032 | 21,128 | 1214,850 | |
| 0,957 | 0,239 | 0,229 | 1,028 | 0,983 | 0,293 | 0,280 | 2,915 | 0,985 | 0,942 | 9,800 | 563,488 | |
| 0,711 | 0,278 | 0,198 | 1,038 | 0,738 | -0,278 | -0,198 | -2,055 | 1,000 | 0,711 | 7,391 | 424,999 | |
| 0,715 | 0,239 | 0,171 | 1,028 | 0,735 | -0,707 | -0,506 | -5,258 | 0,747 | 0,534 | 5,555 | 319,423 | |
| 0,712 | 0,136 | 0,097 | 1,009 | 0,718 | -0,934 | -0,665 | -6,917 | 0,382 | 0,272 | 2,829 | 162,657 | |
| 0,706 | 0,000 | 0,000 | 1,000 | 0,706 | -1,000 | -0,706 | -7,340 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | |
| 0,680 | -0,136 | -0,092 | 1,009 | 0,686 | -0,934 | -0,635 | -6,606 | -0,382 | -0,260 | -2,702 | -155,347 | |
| 0,522 | -0,239 | -0,125 | 1,028 | 0,537 | -0,707 | -0,369 | -3,839 | -0,747 | -0,390 | -4,056 | -233,208 | |
| 0,236 | -0,278 | -0,066 | 1,038 | 0,245 | -0,278 | -0,066 | -0,681 | -1,000 | -0,236 | -2,451 | -140,949 | |
| -0,160 | -0,239 | 0,038 | 1,028 | -0,165 | 0,293 | -0,047 | -0,489 | -0,985 | 0,158 | 1,643 | 94,458 | |
| -0,556 | -0,136 | 0,076 | 1,009 | -0,561 | 0,798 | -0,443 | -4,612 | -0,618 | 0,343 | 3,572 | 205,384 | |
| -0,722 | 0,000 | 0,000 | 1,000 | -0,722 | 1,000 | -0,722 | -7,510 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 |
|
|
α
Рисунок 5а
|
|
Рисунок 5б
Среднее значение удельной тангенциальной силы за цикл:
по данным теплового расчета, МПа
(5.20)
, МПа;
по площади, заключенной под кривой Рт, МПа
(5.21)
, МПа
ошибка ∆ = (0,216-0,213)100/0,192 = 1,4%.
Крутящие моменты.
Крутящий момент одного цилиндра, кН·м
(5.22)
, кН·м.
Изменение крутящего момента цилиндра в зависимости от φвыражает кривая рТ (рис. 5 и таблица 6), но в масштабе
(5.23)
, кНм в мм,
или Мм= 70,4 Нм в мм.
Период изменения крутящего момента четырехтактного дизеля с равными интервалами между вспышками
(5.24)
Суммирование значений крутящих моментов всех четырёх цилиндров двигателя производится табличным методом (таблица 7) через каждый 30° угла поворота коленчатого вала. По полученным данным строят кривую Мкр(рисунок 6) в масштабе Мм =25 Нм в мм и Мφ = 1° в мм.
Таблица 7
| φ°коленчатого вала | Цилиндры | Мкр.,Н·м | |||||||
| 1-й | 2-й | 3-й | 4-й | ||||||
| φ°криво-шипа | Мкр.ц,Н·м | φ°криво-шипа | Мкр.ц,Н·м | φ°криво-шипа | Мкр.ц,Н·м | φ°криво-шипа | Мкр.ц,Н·м | ||
| -206 | -120 | -155 | 733,8 | ||||||
| -95,6 | -227 | 563,5 | -233 | 8,135 | |||||
| 139,2 | -246 | -141 | |||||||
| 205,1 | -234 | 319,4 | 94,46 | 385,3 | |||||
| 118,6 | -646 | 162,7 | 205,4 | -159,1 | |||||
Рисунок 6
Средний крутящий момент двигателя, Н·м
по данным теплового расчета
(5.25)
Н·м;
по площади FM,заключенной под кривой MКР (рисунок 6):
(5.26)
, Н·м;
ошибка ∆ = (508,4-506,6)100/508,4 = 0,35%.
Максимальное и минимальное значения крутящего момента двигателя (рис. 6):
, Н·м
, Н·м