Проектирование судового двигателя внутреннего сгорания (стр. 3 из 7)
При построении диаграммы движения усилий в качестве оси абсцисс принимают атмосферную линию и строят развёрнутую индикаторную диаграмму.
Вниз от атмосферной линии откладывают удельную силу тяжести движущихся частей и проводят пунктирную линию.
Далее по формуле (
) строим кривую сил инерции. При направлении сил инерции вверх, ординату тоже направляем вверх. 
- для ВМТ 
- для НМТ 
R=
Где: R – радиус мотыля
L – длина шатуна.
[с-1] – угловая скорость вращения коленчатого вала.Следовательно
С достаточной степенью точности кривую удельных сил инерции можно построить по способу Толле, для чего следует отложить расстояние АВ в масштабе абсцисс развёрнутой индикаторной диаграммы, а затем из точки А в масштабе ординат развёрнутой диаграммы отложить удельную силу инерции в ВМТ (верхней мёртвой точке) Ino .
В том же масштабе из точки В вниз откладывают удельную силу инерции в НМТ. Точки C и D соединяют прямой. Из точки пересечения CD с АВ откладывают вниз в принятом масштабе ординат величину EF, равную:
Переведём полученные значения в миллиметры:АС=37.63мм
ВD=22.36мм
АВ=120мм
EF=22.45мм
Точку F соединяют прямыми с точками C и D. Линии CF и FD делят на одинаковое число равных частей и соединяют точки одного и того же номера прямыми. Через точки C и D по касательным и прямым, соединяющим одинаковые номера, проводят главную огибающую линию, которая и будет кривой удельных сил инерции.
3.2 Диаграмма касательных усилий
Удельная сила, действующая на 1 м2 площади поршня, будет равна соответствующей ординате из диаграммы движущих сил, умноженной на масштаб ординат.
Удельную силу Р раскладывают на две составляющие (смотри рис.5) - нормальную Рн и по оси шатуна Рш:
Удельную силу, действующую по оси шатуна, так же раскладывают на две составляющие: радиальную Рр и касательную Рк:
Объединив предыдущие формулы получим:
.При построении диаграммы касательных усилий по оси абсцисс откладывают углы поворота радиуса мотыля, а по оси ординат значения Рк, соответствующим этим углам.
Отрезок, равный основанию диаграммы движущих усилий, разбивают на участки по 150. Для учёта поправки Брилса берут отрезок АВ, равный одному ходу поршня в масштабе чертежа развёрнутой индикаторной диаграммы (рис.6). Проводят полуокружность радиусом R и вправо от центра О откладывают поправку Брилса:
Из точки O’ через каждые 150 проводят прямые до пересечения с полуокружностью. Спроецировав полученные точки пересечения на основание АВ, получим различные положения поршня с учётом влияния конечной длины шатуна, которые наносим на диаграмму движущих усилий. Для участков сжатия и выпуска величину OO’ откладывают влево от ВМТ.
Далее снимают с диаграммы движущих усилий величины Р для 150, 300, 450 и т.д.
Таблица 1
| 0 | 15 | 30 | 45 | 60 | 75 | 90 | 105 | 120 | 135 | |||||||
| P, мм | -1.645 | -1.544 | -1.262 | -0.850 | -0.373 | 0.092 | 0.492 | 0.792 | 0.987 | 1.092 | ||||||
 | 0 | 0.321 | 0.608 | 0.832 | 0.975 | 1.029 | 1 | 0.902 | 0.755 | 0.58 | ||||||
 | 0 | -0.496 | -0.767 | -0.707 | -0.364 | 0.095 | 0.492 | 0.714 | 0.745 | 0.633 | ||||||
| 150 | 165 | 180 | 195 | 210 | 225 | 240 | 255 | 270 | 285 | |||||||
| P, мм | 1.092 | 1.144 | -1.140 | 1.148 | -1.154 | -1.149 | -1.103 | -1.043 | -0.938 | -0.831 | ||||||
| | 0.580 | 0.196 | 0 | 0.196 | 0.391 | 0.58 | 0.755 | 0.902 | 1 | 1.029 | ||||||
| | 0.633 | 0.224 | 0 | -0.225 | -0.451 | -0.666 | -0.832 | -0.941 | -0.938 | -0.856 | ||||||
| 300 | 315 | 330 | 345 | 360 | 375 | 390 | 405 | 420 | 435 | |||||||
| P, мм | -0.778 | -0.851 | -1.149 | -1.709 | -2.432 | 3.696 | 2.854 | 2.053 | 1.617 | 1.413 | ||||||
| | 0.975 | 0.832 | 0.608 | 0.321 | 0 | 0.321 | 0.608 | 0.832 | 0.975 | 1.029 | ||||||
| | -0.758 | -0.708 | -0.698 | -0.548 | 0 | 1.186 | 1.735 | 1.708 | 1.577 | 1.454 | ||||||
| 450 | 465 | 480 | 495 | 510 | 525 | 540 | 555 | 570 | 585 | |||||||
| P, мм | 1.345 | 1.338 | 1.344 | 1.345 | 1.336 | 1.324 | -1.145 | -1.144 | -1.134 | -1.092 | ||||||
| | 1 | 0.902 | 0.755 | 0.580 | 0.391 | 0.196 | 0 | 0.196 | 0.391 | 0.580 | ||||||
| | 1.345 | 1.207 | 1.015 | 0.780 | 0.780 | 0.259 | 0 | -0.224 | -0.443 | -0.633 | ||||||
| 600 | 615 | 630 | 645 | 660 | 675 | 690 | 705 | 720 | ||||||||
| P, мм | -0.987 | -0.803 | -0.493 | -0.094 | 0.372 | 0.845 | 1.251 | 1.543 | 1.644 | |||||||
 | 0.755 | 0.902 | 1 | 1.029 | 0.975 | 0.832 | 0.608 | 0.321 | 0 | |||||||
 | -0.745 | -0.724 | -0.493 | -0.097 | 0.363 | 0.705 | 0.761 | 0.495 | 0 | |||||||
Далее откладывается значение Pk по Ох.
Определяем ординату наивысшей тчк. горения, у меня она
(т.к. Pk=0.767МПа).Соединив концы отмеченных ординат плавной кривой, получим диаграмму удельных касательных усилий. Знак удельной силы Рк считается положительным, если направление Рк совпадает с направлением движения поршня, и отрицательным, если Рк направлена в сторону, противоположную его перемещению. При положительном значении Рк силы, действующие в механизме, будут являться движущими, а при отрицательном - силами сопротивления.
Площадь диаграммы удельных касательных усилий есть величина, пропорциональная работе касательной силы за один цикл. Силы инерции изменяют только форму диаграммы, а площадь её остаётся неизменной, так как работа этих сил за полный цикл равна нулю.
3.3 Суммарная диаграмма касательных усилий
Изменение касательного усилия всего двигателя представляется суммарной диаграммой касательных усилий, которая для всех цилиндров может быть построена путём суммирования ординат кривых касательных усилий от всех цилиндров, сдвинутых по отношению друг к другу на угол a0 - угол поворота радиуса мотыля между двумя последовательными вспышками.
Угол a0 из условия равномерности вращения коленчатого вала принимается для четырёхтактных двигателей равным 7200/i
Для построения суммарной диаграммы основание диаграммы касательных усилий делят на участки, соответствующие углу оборота мотыля между двумя последовательными вспышками.