Силы, действующие на шейку коленвала

Разложим силу , действующую по шатуну, на две составляющие: силу , направленную вдоль по кривошипу, и силу , направленную по касательной к окружности, описываемой цапорой кривошипа.

, кг∙м.

Сила воспринимается коренными подшипниками и передается на остов двигателя.

Касательные усилия на цапоре кривошипа при различных положениях кривошипа равны:

 

.

 

Рисунок 3.5- Силы, действующие на шейку коленвала

Определяя значения касательных усилий для различных положений кривошипа, можно построить диаграмму касательных усилий.

Кривая касательных усилий показывает ход изменения касательного усилия за два оборота кривошипа, то есть за весь цикл четырехтактного процесса.

 

Рисунок 3.6 - Развернутая диаграмма давления

Площадь, заключенная между кривой касательных усилий и горизонтальной осью ab, есть в масштабе работа касательных усилий на цапоре кривошипа, отнесенная к 1 см² площади поршня.

Суммируя алгебраически положительные площади работ над осью ab и отрицательные площади работ (под осью) и деля на длину диаграммы, получим высоту , показывающую в масштабе диаграммы величину среднего полезного сопротивления, преодолеваемого двигателем.

Часть площади диаграммы под линией полезного сопротивления cd является «избыточной работой» , отнесенной к 1 см² площади поршня.

Полная избыточная работа равна

 

,

где - площадь поршня.

Для компенсации отрицательных работ во время рабочего цикла применяют маховик, который поглощает избыточную работу получаемую при такте расширения.

Кроме этого, маховик обеспечивает равномерность хода двигателя при наличии меняющейся величины касательных усилий на цапоре кривошипа.

Равномерность хода характеризуется степенью неравномерности :

 

Для тракторных двигателей: ;

Для автомобильных двигателей: .

.