Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

Улучшения уравновешенности

Для улучшения уравновешенности одно-, двух- и трехцилиндровые двигатели независимо от тактности, а также четырехцилиндровые двухтактные двигатели всегда имеют противовесы.
Силы инерции первого и второго порядков в многоцилиндровых двигателях уравновешивают с помощью противовесов, расположенных на дополнительных валах, как в одноцилиндровом двигателе. Для уравновешивания момента сил инерции первого порядка необходимо расположить две пары грузов, находящихся на двух валиках на каждом конце двигателя (симметрично относительно оси валиков). Валики вращаются в разных направлениях с угловой скоростью со коленчатого вала. При уравновешивании момента сил инерции второго порядка подобные грузы также располагают по обоим концам двигателя на двух валиках, вращающихся с удвоенной угловой скоростью. Однако при уравновешивании моментов противовесы должны располагаться по разным сторонам от оси вращения валика.
Для примера рассмотрим уравновешивание однорядного четырехцилиндрового четырехтактного двигателя с порядком работы 1-3-4-2 (рис.
Таким образом, остается свободной суммарная сила второго порядка Z,Pj2, максимальное значение которой имеет место при ос, равном 0, 180, 360°. Эта сила может быть уравновешена с помощью грузов, расположенных на двух валиках, вращающихся с удвоенной угловой скоростью (см. рис. 38, валы 2). В этом случае масса противовеса
Амортизаторы двигателя выполнены таким образом, чтобы вибрация от неуравновешенных сил и моментов не передавалась в кабину человека-оператора.
Однако сила £Рн по величине относительно невелика, а устройство значительно усложняет конструкцию двигателя и обычно не применяется. Поэтому сила ГР;2 остается свободной и воспринимается фундаментом или рамой.
При равенстве нулю суммарных внешних моментов от сил инерции в двигателе действуют внутренние моменты Mi_2, М3_4, Мс>1_2 и Л/с3_4, которые изгибают вал и увеличивают нагрузку на подшипники. Поэтому моменты ЩШШ и Мс 3_4 обычно уравновешивают с помощью противовесов (см. рис. 42). Масса противовеса в этом случае определится из соотношения
Моменты Mjt j _ 2 и MJt 3 _ 4 обычно остаются неуравновешенными.
В V-образных двигателях коленчатый вал получается более жестким в крутильном и изгибном направлениях, чем в рядных.
Рис. 43. Схема кривошип-но-шату иного механизма V-образного двигателя с прицепным шатуном
§ 3. Кинематика кривошипно-шатунного механизма V-образных двигателей
Двигатели с V-образным расположением цилиндров делятся по конструкции соединения шатунов с кривошипной шейкой коленчатого вала на три группы: двигатели, у которых это сочленение осуществляется при помощи главного и прицепного шатунов; двигатели, имеющие вильчатый и центральный шатуны, и двигатели с одинаковыми шатунами, расположенными рядом на общей шатунной шейке вала. Первая конструкция характеризуется специфической кинематикой и динамикой кривошипно-шатунного механизма. Кинематика и динамика кривошипно-шатунного механизма каждого ряда цилиндров второй и третьей конструкций такие же, как у однорядного двигателя.
Отличительными являются лишь условия нагружения коленчатого вала, а в двигателях с вильчатым и центральным шатуном также и условия нагружения шатунных подшипников. Поэтому рассмотрим особенности кинематики кривошипно-шатунного механизма с прицепным шатуном, а также определение сил, действующих в этом механизме.
В кривошипно-шатунном механизме с прицепным шатуном (рис. 43) шатуны одного ряда цилиндров соединены шарнирно непосредственно с шейкой кривошипа. Эти шатуны и соответствующие им цилиндры называются главными. Шатуны другого ряда цилиндров соединяются шарнирно с главными шатунами пальцами, расположенными на кривошипной головке главного шатуна. Такие шатуны называются прицепными, а соответствующие им цилиндры-боковыми.
Для обеспечения случая, когда угол у между осями цилиндров и угол у, между осью главного шатуна и прямой, соединяющей центр шатунной шейки с центром пальца прицепного шатуна, не равны между собой, перемещение поршня в боковом цилиндре определяется по формуле

Кинематика кривошип-но-шатунного механизма с прицепным шатуном всегда отличается от кинематики кривошипно-шатунного механизма с главным шатуном.

При определении параметров кривошипно-ша-тунного механизма бокового цилиндра учитывают кинематические, динамические, термодинамические и технологические требования.
Ускорение поршня бокового цилиндра может быть получено дифференцированием (дважды) по времени выражения (113)
Величины г и /, входящие в уравнения (112) и (113), при у Щ Ф ух и при у — ух определяются различными способами.
В современных звездообразных или многорядных двигателях применяются кривошипно-шатунные механизмы с Ц = у. В V-образных двухрядных двигателях у, незначительно отличается от у; например, в двигателях типа 124 15/18 при у = 60° угол Ух равен соответственно 57° и 66°58'.
Когда у Ф Ух, при известных R, L и у определяют § / и \|/. Величину г выбирают наименьшей из возможных по конструктивным соображениям. Чем меньше г, тем ближе кинематика прицепного шатуна к кинематике главного шатуна. Принимая размеры цилиндров главного и бокового рядов двигателя одинаковыми, определяют длину прицепного шатуна I = L — г, а величину \|/ подсчитывают из условия одинаковой степени сжатия в главном и боковом цилиндрах.
При длине прицепного шатуна, равной L — г, ход поршня в боковом цилиндре на 3-4% больше, чем в главном цилиндре.
Условие одинаковой степени сжатия в главном и боковом цилиндрах имеет вид
Силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме бокового цилиндра
К ривошипно-шатунный механизм главного цилиндра нагружен дополнительными силами от кривошипно - шатунного механизма бокового цилиндра.
Величину сил от давления газов определяют по индикаторной диаграмме; значение сил инерции находят после вычисления ускорения поршня в боковом цилиндре.
Сила инерции поступательно движущихся масс бокового цилиндра
Массу прицепного шатуна разбивают на две массы: MZl, сосредоточенную на оси поршневого пальца, и М,2, сосредоточенную на оси пальца в нижней головке главного шатуна. Положение центра масс находят с помощью взвешивания. Тогда
Масса MZl в сумме с массой Мп комплекта поршня образует массу Мпдв поступательно движущихся частей бокового цилиндра:
Массу М,2 учитывают вместе с массой Мш главного шатуна. Массу главного шатуна (вместе с массой пальца прицепного шатуна) и положение его центра масс определяют так же, как и для шатуна рядного двигателя. Затем массу главного шатуна рассматривают вместе с массой М,2, сосредоточенной в точке В на его оси (рис. 45), являющейся проекцией центра пальца прицепного шатуна. Масса главного шатуна вместе с присоединенной к нему массой М1г называется массой приведенного шатуна:
При наличии прицепных шатунов масса вращающихся частей на оси шатунной шейки коленчатого вала значительно увеличивается.
Массу приведенного шатуна разбивают на две массы: массу Мх поступательно движущихся частей в главном цилиндре, сосредоточенную в центре поршневого пальца, и массу М2 вра-щательно движущихся частей, сосредоточенную на оси шатунной шейки. Тогда
Массы My и М2, как видно из рис. 45 (точкой ДМ обозна-чён центр масс главного шатуна), подсчитывают по следующим выражениям:
Следовательно, масса поступательно движущихся частей в главном цилиндре а масса вращательно движущихся частей от главного и прицепного шатунов
Для предварительных расчетов можно считать, что у главных шатунов V-образных двигателей центр масс отстоит от оси нижней головки шатуна на расстоянии, равном 0,20-0,25 их длины, а у прицепных шатунов находится примерно посередине.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.