Скорость и ускорение поршня принято считать положительными, если они направлены к оси коленчатого вала, и отрицательными, если они направлены от оси коленчатого вала.

На рисунке 3 условно изображено изменение величины и направления скорости, а также изменение направления ускорения за один оборот коленчатого вала. На участке пути АБ скорость поршня сп увеличивается от нуля до максимальной величины и, следовательно, ускорение поршня /п направлено в ту же сторону, что и скорость, то есть к оси коленчатого вала. На участке БВ скорость поршня уменьшается от максимальной величины до нуля; в этом случае ускорение поршня направлено в сторону, противоположную движению поршня, то есть от оси коленчатого вала. На участке В’Б’ скорость поршня увеличивается от нуля до максимальной величины, поэтому ускорение поршня направлено в ту же сторону, что и скорость, то есть от оси коленчатого вала. На участке Б’А’ скорость поршня уменьшается от максимальной велйчины до нуля и ускорение направлено к оси коленчатого вала.

Рис. 1. Схемы кривошипно-шатунных механизмов:
а — центральный (аксиальный); б — смещенный (дезаксиальный).

Во время работы двигателя на детали кривошипно-шатунного механизма действуют силы давления газов, инерции возвратно-поступательно движущихся частей, инерции неуравновешенных вращающихся частей, веса и трения. Все эти силы, за исключением силы веса, изменяют величину и направление в зависимости от угла поворота коленчатого вала.

Рис. 2. Изменение величины перемещения, скорости и ускорения поршня в зависимости от угла поворота коленчатого нала (тракторный дизель).

При расчете деталей кривошипно-шатунного механизма на прочность обычно ограничиваются учетом сил давления газов и инерции, так как эти силы значительно больше сил веса и трения.

Рис. 3. Изменение величины и направления скорости и изменение направления ускорения поршня за один оборот коленчатого вала.

Сила давления газов. Абсолютное значение силы давления газов и характер грамме, снятой с двигателя или построенной на основании теплового расчета. В том и другом случае индикаторная диаграмма может быть представлена в развернутом виде в координатах р—а, потому что из координат р—V ее можно без изменения самого графика перестроить в координатах р—х, заменив на оси абсцисс значения объема газа V соответствующими ему значениями перемещения поршня х. В свою очередь, перемещение поршня х связано с углом поворота а коленчатого вала зависимостью, выраженной уравнением (39).

Рис. 4. Развернутая индикаторная диаграмма четырехтактного тракторного дизеля.

Так как ускорение поршня изменяется по величине и направлению, то и сила инерции возвратно-поступательно движущихся частей также переменна по величине и направлению. Период этого изменения равен одному обороту коленчатого вала.

Сила инерции возвратно-поступательно движущихся частей достигает максимальной величины, когда поршень находится в в.м.т. Правило знаков для нее такое же, как и для силы давления газов.