ВДД на шатунную шейку

Наличие ВДД на шатунную шейку КВ позволяет решить следующие задачи:

• • построить ВДД на сопряженный с шейкой подшипник скольжения;
• • определить значения максимального и среднего за цикл нагружения давления на рабочие поверхности шейки и сопряженного с шейкой подшипника и по полученным значениям дать заключение о работоспособности этих деталей;
• • построить диаграмму износа шейки;
• • обоснованно выбрать место для сверления маслоподводящих отверстий в шейках КВ и выполнения маслоприемных канавок в подшипниках;
• • в соответствии с гидродинамической теорией смазки рассчитать работоспособность подшипника скольжения с учетом минимальной толщины слоя смазки.

Шатунные шейки КВ нагружаются касательными и радиальными силами, передаваемыми через сопряженные с шейками шатунные подшипники (см. рис. 1.9).

Центр О координатной системы (полюс ВДД) располагается на оси шатунной шейки. Координатная система жестко зафиксирована относительно рассматриваемой шатунной шейки и вращается вместе с ней с постоянной угловой скоростью со (рис. 1.16).

При этом ось абсцисс z всегда совпадает с радиусом кривошипа, а область положительных значений оси z направлена в сторону оси вращения КВ. Тем самым за положительное направление оси z принимается направление, при действии в котором радиальная сила Z создает сжимающее усилие.

Область положительных значений оси ординат t направлена в сторону вращения кривошипа КВ. Это предполагает, что создаваемый тангенциальной силой Т крутящий момент придаст коленчатому валу вращение в направлении по часовой стрелке.

Примечание. При построении ВДД для получения реальной картины нагружения рабочей поверхности шатунной шейки знаки действующих удельных сил необходимо изменить на противоположные.

Рис. 1.16. Взаимное положение координатной системы t-z и шатунной шейки КВ: <�р = 0 (о); 0 (б) В качестве примера на рис. 1.17 показана ВДЦ на шатунную шейку КВ двигателя 84V90⁰

Каждой паре значений удельных сил в табл. 1.4 (/_)л и г_|л или !^_ и Zy) в координатной системе / - z соответствует одна точка, около которой наносится соответствующее значение угла ПКВ. После нанесения на координатную систему t-z всех точек их соединяют в порядке возрастания угла ПКВ, в результате чего получается плавная замкнутая кривая. Поскольку рабочий процесс во всех цилиндрах двигателя протекает одинаково, то при наличии индивидуальных или рядом стоящих шатунов векторные диаграммы давлений для всех шатунных шеек КВ выглядят одинаково. Для многоблочных двигателей с одинаковыми порядками работы цилиндров во всех блоках ВДЦ для всех шатунных шеек КВ также будут одинаковыми независимо от конструкции шатунов.

В ВДЦ, показанной на рис. 1.17, смещением полюса диаграммы из точки О в точку О, учитывается действие центробежной силы инерции от приведенной к центру шатунной шейки массы шатуна т_шК. Эта центробежная сила в каждый момент времени действует вдоль оси кривошипа и направлена в сторону от оси вращения КВ. Действие центробежной силы от вращающейся массы направлено против сил давления газов.

Радиус-вектор нагрузки, берущий начало из произвольной точки на кривой и упирающийся своим концом в точку O_v показывает направление удельной силы, действующей на шатунную шейку при повороте кривошипа КВ на произвольный угол <�р.

Рис. 1.17. Векторная диаграмма давлений на шатунную шейку КВ в двигателе с индивидуальными или рядом стоящими шатунами.

Для ориентации полученной ВДД относительно рассматриваемой шатунной шейки из точки <9, произвольным радиусом очерчивается окружность, условно изображающая рабочую поверхность шейки. Так же схематично на ВДЦ изображается щека КВ, соединяющая шатунную и коренную шейки. При этом ось кривошипа (щеки КВ) совмещается с осью ординат г в области положительных ее значений.