80
Rys. 8.7. Wykres si!: gazowej (Pg), bezw!adności (Ps) i t!okowej (P) w funkcji kąta obrotu wa!u korbowego
silnika dwusuwowego RND90
Rys. 8.8. Wykres si!: gazowej (Pg), bezw!adności (Ps) i t!okowej (P) w funkcji kąta obrotu wa!u korbowego
silnika czterosuwowego A25
8.2.2. Si!y i momenty obciążające silnik
Si!a t!okowa (P) dzia!ająca w osi cylindra rozk!ada się na sk!adową (N), zwaną również si!ą normalną,
która dociska t!ok do g!adzi cylindra, oraz sk!adową (Q) dzia!ającą wzd!uż korbowodu, zwaną si!ą
korbowodową (rys. 8.5). Si!y te można wyznaczyć z zależności:
P
Q = (8.21)
cos �
N = P tg � (8.22)
Si!a (N) wywo!ując nacisk t!oka (wodzika) na g!adz
cylindra (prowadnice) oddzia!uje na wartość si!y tarcia
pomiędzy nimi i wp!ywa na zużycie tych elementów. Powoduje ona również obciążenia mechaniczne kad!uba
oraz, z uwagi na jej okresowość, jego drgania. Na rysunku 8.9 pokazano wykres si!y normalnej w funkcji kąta
obrotu wa!u korbowego.
Si!ę Q dzia!ającą wzd!uż korbowodu rozk!ada się na dwie sk!adowe: si!ę (T) prostopad!ą do osi
wykorbienia, zwaną si!ą styczną, oraz si!ę (K) skierowaną wzd!uż osi wykorbienia, zwaną si!ą promieniową,
przy czym:
- si!a styczna
sin(� + � ) (8.23)
T = Qsin(� + � ) = P
cos �
- si!a promieniowa
cos(� + � )
K = Q cos(� + � ) = P (8.24)
cos �
81
Siła promieniowa (K) przenoszona jest przez czop korbowy i ramiona wykorbienia na czop główny i
równoważona w łożysku; głównym. Jest ona składową obciążenia łożyska głównego, natomiast siła styczna (T),
działając na ramieniu korby (r), wywołuje chwilowy moment obrotowy (Mch), którego zmienność jest taka sama
jak siły, stycznej:
sin(� + � )cos � (8.25)
M = T �" r = P �" r
ch
- silnik dwusuwowy RND90
- silnik czterosuwowy A25
Rys. 8.9. Wykres siły normalnej (N) w funkcji kąta obrotu wału korbowego
Siły (N, P, K, T) stanowią podstawę obliczeń wytrzymałościowych układu korbowo-tłokowego. Wykres
siły stycznej pokazano na rysunku 8.10.
- silnik dwusuwowy
- silnik czterosuwowy
Rys. 8.10. Wykres siły stycznej (T) i momentu (Mch) w funkcji kąta obrotu wału (j) silnika  jednocylindrowego
82
W silniku wielocylindrowym przebieg sił stycznych jest jednakowy dla wszystkich cylindrów. Wypadkową siłę
styczną można otrzymać przesuwając względem siebie wykresy poszczególnych cylindrów o kąt odpowiadający
przestawieniu wykorbień, kolejności zapłonów oraz sumując odpowiednie rzędne. Można to wykonać w sposób
tabelaryczny lub wykreślny. Otrzymuje się wówczas sumaryczny wykres siły stycznej (Ts). Jej wartość odnosi
się niekiedy do powierzchni denka tłoka (F), tworząc tak zwaną jednostkową siłę styczną (ts):
Ts
ts = (8.26)
F
Praca sił stycznych w czasie jednego obrotu wału korbowego jest równa pracy indykowanej silnika w tym
okresie. Z wykresu indykatorowego można wyznaczyć wartość (pi) i średnią wartość siły stycznej. Korzysta się
wówczas z zależności:
pii
tsr = - dla silnika czterosuwowego (8.27)
2 
pii
tsr = - dla silnika dwusuwowego (8.28)

Wykres sił stycznych należy do najważniejszych charakterystyk silnika. Pozwala on ocenić równomierność
jego pracy; stanowi również podstawę przy obliczeniach koła zamachowego i sił wzbudzających drgania skrętne
wału korbowego.
Na rysunku 8.11 pokazano sumaryczne wykresy sił stycznych dla silników czterosuwowych.
W układzie korbowo-tłokowym występują również dodatkowe siły i momenty pokazane na rysunku 8.8: siły
pochodzące od ciśnienia gazów (Pg) działające na głowicę cylindra, reakcje (R1) i (R2) oraz moment obrotowy
równy co do wielkości momentowi obrotowemu (Mch), lecz skierowany przeciwnie:
Mo = N h = - Mch (8.29)
Zmienność siły stycznej oznacza, że moment obrotowy silnika jest również zmienny, co powoduje
nierównomiemość biegu silnika. Stopień nierównomiemości biegu silnika wyznacza się z zależności
�max -�min
� = (8.30)
n
�sr
przy czym
�max + �min
�sr = (8.31)
2
gdzie:
�max, i �min - maksymalna i minimalna chwilowa prędkość kątowa silnika.
- silnik trzycylindrowy
- silnik sześciocylindrowy