Расчет автотракторного двигателя внутреннего сгорания (прототип ЗИЛ-130)
4.1.2 Определение сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала
На шатунную шейку действуют две силы: направленная по шатуну сила Pt, как составляющая силы Pрез, приложенная к поршневому пальцу; центробежная сила инерции Pc, создаваемая редуцированной к кривошипу частью массы шатуна. Геометрическая сумма Pt и Pc дает результирующую силу Rш, действующую на шатунную шейку от одного цилиндра.
Силы Pt и Pc подсчитываются по следующим формулам:
Н,
Где; в - угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра при повороте коленчатого вала на угол б; в = arcsin(лsinб); с учетом правила знаков:
Н,
Н.
Сила Pt раскладывается на две составляющие: силу Z, направленную по радиусу кривошипа, и тангенциальную силу T, перпендикулярную радиусу кривошипа:
Н,
Рисунок 4.2 - Развернутая диаграмма сил, действующих на поршень
Таблица 4.1 - Результаты расчетов
б |
в |
Pг, Н |
,Н |
Pj, кН |
Pрез,Н |
T,Н |
Z,Н |
Rш,Н |
|
0 |
0 |
106,27 |
-10654 |
-116,58 |
-10654 |
0 |
-10654 |
16380 |
|
30 |
7,383 |
106,27 |
-8509,6 |
-92,242 |
-8424,5 |
-5157,62 |
-6750,0 |
11360 |
|
60 |
12,86 |
106,27 |
-3227,6 |
-34,457 |
-3130,8 |
-3068,7 |
-946,43 |
5930 |
|
90 |
14,892 |
106,27 |
2301,35 |
23,837 |
2209,30 |
2209,30 |
-587,52 |
6693 |
|
120 |
12,86 |
106,27 |
5503,88 |
58,293 |
5365,82 |
4034,44 |
-3743,7 |
10300 |
|
150 |
7,383 |
106,27 |
6344,78 |
68,405 |
6292,18 |
2440,01 |
-5856,8 |
11840 |
|
180 |
0 |
106,27 |
6338,7 |
68,913 |
6338,7 |
0 |
-6338,7 |
12070 |
|
210 |
-7,383 |
106,27 |
6344,78 |
68,405 |
6292,18 |
-2440,01 |
-5856,8 |
11330 |
|
240 |
-12,86 |
106,27 |
5503,88 |
58,293 |
5365,82 |
-4034,44 |
-3743,7 |
8572 |
|
270 |
-14,89 |
218,6 |
2725,93 |
23,837 |
2634,36 |
-2634,36 |
-700,56 |
6950 |
|
300 |
-12,86 |
1235,6 |
-1624,34 |
-34,457 |
-1583,6 |
1552,20 |
-478,70 |
6400 |
|
330 |
-7,383 |
3562,3,6 |
-3818,96 |
-92,242 |
-3787,3 |
2318,63 |
-3034,5 |
9066 |
|
340 |
-5,043 |
6009,54 |
-3661,7 |
-105,41 |
-3647,5 |
1549,97 |
-3317,4 |
9179,6 |
|
350 |
-2,558 |
7285,65 |
-3137,05 |
-113,74 |
-3133,9 |
682,073 |
-3062,0 |
8818,76 |
|
360 |
0 |
37284,8 |
26604,45 |
-116,58 |
26604,4 |
0 |
26604,4 |
20874,1 |
|
370 |
2,558 |
33961,2 |
23565,1 |
-113,74 |
23541,6 |
5123,642 |
23001,3 |
18015,0 |
|
380 |
5,043 |
28196,3 |
18611,26 |
-105,41 |
18539,2 |
7878,04 |
16861,6 |
13637,0 |
|
390 |
7,383 |
22490,9 |
14158,08 |
-92,242 |
14040,7 |
8595,922 |
11249,9 |
10215,4 |
|
420 |
12,86 |
10108,1 |
7130,45 |
-34,457 |
6951,6 |
6813,765 |
2101,40 |
7719,88 |
|
450 |
14,892 |
5371,03 |
7817,25 |
23,837 |
7554,68 |
7554,679 |
-2009,0 |
10815,3 |
|
480 |
12,86 |
3536,1 |
9104,65 |
58,293 |
8876,27 |
6673,87 |
-6193,0 |
13664,1 |
|
510 |
7,383 |
2785,82 |
9128,03 |
68,405 |
9052,35 |
3510,37 |
-8426,0 |
14585,1 |
|
540 |
0 |
-106,27 |
6206,78 |
68,913 |
6206,78 |
0 |
-6206,7 |
11937,1 |
|
570 |
-7,383 |
-106,27 |
6211,77 |
68,405 |
6160,26 |
-2388,86 |
-5734,0 |
11710,6 |
|
600 |
-12,86 |
-106,27 |
5368,57 |
58,293 |
5233,91 |
-3935,26 |
-3651,7 |
10173,9 |
|
630 |
-14,89 |
-106,27 |
2149,59 |
23,837 |
2077,38 |
-2077,38 |
-552,44 |
6617,31 |
|
660 |
-12,86 |
-106,27 |
-3346,74 |
-34,457 |
-3262,7 |
3198,09 |
-986,31 |
7439,16 |
|
690 |
-7,383 |
-106,27 |
-8627,98 |
-92,242 |
-8556,4 |
5238,38 |
-6855,7 |
13632,7 |
|
720 |
0 |
-106,27 |
-10786,6 |
-116,58 |
-10786, |
0 |
-10786 |
16516,9 |
Н.
Сила Rш подсчитываются по формуле:
Н.
Рисунок 4.3- График силы Rш, действующей на шатунную шейку