Для построения графика сил на ползуне, допускаемых прочностью деталей кривошипной машины, необходимо построить график силы на ползуне, допускаемой прочностью главного вала Р _D =Р _D(α)  (см. рис. 2.14) и затем через точку P _Н, соответствующую номинальной силе кривошипной машины, провести линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения с графиком зависимости Р _D =Р _D (α) (рис. 2.15).

Рис. 2.15 График сил на ползуне, допускаемых прочностью деталей

кривошипной машины 

  Полученная ломаная линия Р _Н АВ и будет графиком сил на ползуне, допускаемых прочностью деталей кривошипной машины (его ещё называют графиком допускаемых сил). Горизонтальный участок Р _Н А этого графика определяет прочность шатуна, ползуна и станины, так как эти элементы кривошипной машины рассчитываются, исходя из номинальной силы машины. Участок графика АВ определяет прочность главного вала на углах поворота кривошипа от α_Н до π/2.

  Графики технологических операций, которые будут выполняться на кривошипной машине, должны располагаться внутри графика допускаемых сил, не пересекая его. В противном случае может произойти разрушение деталей кривошипной машины. Поэтому график сил на ползуне, допускаемых прочностью деталей кривошипной машины, обязательно помещается в паспорт машины.

  Вертикальная линия, проведённая через точку А, отсекает на оси абсцисс так называемый номинальный угол поворота кривошипа α_Н. Номинальный угол – это угол поворота кривошипа, на котором к ползуну может быть приложена номинальная сила (максимальная деформирующая сила) без риска разрушения деталей кривошипной машины. Номинальному углу соответствует номинальный недоход  S _Н. Номинальный недоход – это перемещение ползуна, на протяжении которого ползун может быть нагружен номинальной силой.

  Номинальный угол поворота кривошипа зависит от технологического назначения кривошипной машины и её конструктивного устройства. Значения номинальных углов приведены в [1,с.83], [16,с.153], [19,с.121], а также в табл. 2.7.

                                                                                                          Таблица 2.7

 Значения номинальных углов поворота кривошипа α_Н

 Примечание: Большие значения углов α_Н в рекомендуемом диапазоне соответствуют меньшим по размерам машинам.

  Для некоторых типов кривошипных машин углы α_Н и недоходы S _Н регламентированы ГОСТами.

  Из графика сил на ползуне, допускаемых прочностью деталей кривошипной машины (см. рис. 2.15) видно, что график силы на ползуне, допускаемой прочностью главного вала (кривая ЕАВ) должен пересечь график номинальной силы Р _Н=const (прямая Р _Н АС) в точке, абсцисса которой равна α_Н. Очевидно, что для выполнения этого условия кривая ЕАВ должна занять на координатной плоскости вполне определённое положение (положение прямой Р _Н=const фиксировано). Это положение зависит от размеров (диаметров) вала и механических характеристик  материала вала. Поэтому, если параметры вала, полученные в процессе проектного расчёта, не обеспечивают выполнения данного условия, то необходимо откорректировать диаметры вала или, в крайнем случае, изменить механические характеристики материала вала путём замены марки материала или его термообработки.      

  Для корректировки диаметров вала можно применить следующие способы:

  1. Подставить в левую часть уравнения (2.19) вместо деформирующей силы Р _D номинальную силу Р _Н, т.е. положить Р _D=Р _Н, а в правую часть – вместо угла α угол α_Н (α=α_Н) и значение m_к, вычисленное при α=α_Н. Затем решить это уравнение относительно d₀. Найденное значение d₀ округлить до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 6636-92 [16]. После этого уточнить и также округлить до стандартного значения все остальные размеры вала, полученные при выполнении проектного расчёта, и пересчитать значения m _K.

  2. Выполнить расчёт силы Р _D по формуле (2.19) при значении угла поворота кривошипа α=α_Н. Полученное значение Р _D должно быть равным Р _Н или быть близким к нему. При значительной разницы между силами Р _D и Р _Н осуществить корректировку диаметра вала d₀ (с округлением до стандартного значения) и выполнить перерасчёт остальных диаметров вала (с округлением их до стандартного значения) и значений m _K с последующем перерасчётом силы Р _D  до момента, когда Р _D≈Р _Н.

  3. При выполнении расчёта вала в программе «MS Excel» можно поступить следующим образом. На рабочем листе Excel выполнить расчёт силы Р _D по формуле (2.19) и здесь же построить график сил на ползуне, допускаемых прочностью деталей кривошипной машины (см. рис. 2.15). Заданный порядок расчёта Р _D должен включать в себя формулы для расчёта значений диаметров вала и значений m _K для того, чтобы выполнить перерасчёт этих значений в том случае, если диаметр вала d₀ будет откорректирован. Полученная абсцисса α точки А пересечения графика Р _D=Р _D(α) c графиком Р _Н=const должна равняться углу α_Н или быть близкой к нему. При значительной разницы между углами α и α_Н необходимо осуществить корректировку диаметра вала d₀ (с округлением до стандартного значения) и выполнить перерасчёт остальных диаметров вала (с округлением их до стандартного значения)  и значений m _K  с последующем перерасчётом силы Р _D до момента, когда α≈α_Н.