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

Силы и моменты в двигателях V-образной и других схем

Зависимость сил от давления газов и сил инерции в главном цилиндре от угла а поворота кривошипа относительно оси главного цилиндра выражается так же, как в однорядном двигателе. По методике, рассмотренной выше, строится индикаторная диаграмма и определяются силы Рг, Nr, Кг, Тг, Щ| Pj, Рг + Pj, Nr + Nj, Кт I КI Тг 1 §1 и Zr I Zj для различных положений кривошипа.
Для определения величины сил от давления газов в боковом цилиндре V-образного двигателя необходимо установить связь между ходом поршня и углом а,. Для этого подсчитывают Soh а,,, а,2 и величину хода поршня Sol — Slm.n. Затем для различных углов а, через те же интервалы Да, что и в главном цилиндре, находят величину Sxl по формулам (112) или (113). Принимают, что при одинаковой степени сжатия индикаторная диаграмма в боковом цилиндре будет такой же, как и в главном.
Воспользовавшись индикаторной диаграммой, построенной для главного цилиндра, под диаграммой строят сетку углов от
а, до а,2, откладывая отрезки Sxl для каждого угла Ц Таким образом, каждой величине а, соответствует определенное избыточное давление в цилиндре при соответствующем такте. Результаты подсчетов записывают в таблицу, составленную по форме 1.
После этого на основании указанных в этой таблице сил, действующих в главном и боковом цилиндрах, составляют по форме 4 таблицу алгебраических сумм одновременно действующих сил N + |f|, Т+ Щ и Z + Z,.
Сила UN = N + N[ характеризует условия работы поршня главного цилиндра, а силы ЕТ = Т + Г, и LZ = Z + + Z,-условия нагрузки колена вала. Суммирование удобно производить в таблице, составленной по форме 4. Одну таблицу составляют только для сил от давления газов, а другую-с учетом сил инерции.
Центробежную силу Сц] и суммарную центробежную силу С подсчитывают по формулам (102)-(106). Значения сил LZ + + С и Q записывают в соответствующие графы таблицы, составленной по форме 4, с помощью которой задача определения сил, нагружающих вал V-образного двигателя, сводится к уже разобранной задаче для однорядного двигателя. В этой таблице зависимость сил от положения кривошипа дана по углу поворота его относительно оси главного цилиндра.
Прежде чем перейти к определению сил и моментов, действующих на коленчатый вал V-образного и других двигателей, необходимо выбрать угол у между рядами цилиндров и расположение кривошипов коленчатого вала, которые в совокупности определяют порядок работы цилиндров двигателя.
В табл. 10 указаны наиболее распространенные схемы расположения кривошипов коленчатых валов V-образных двигателей; к каждой схеме дан порядок работы цилиндров, а также неуравновешенные силы и моменты. Нумерация цилиндров произведена от маховика, а направление вращения указано, если смотреть со стороны свободного конца вала.
Выбрав конфигурацию коленчатого вала и последовательность работы цилиндров, составляют график работы левого ряда цилиндров по схеме, приведенной на рис. 40. С помощью графика таким же способом, как и для однорядного двигателя, выясняют, какой угол от начала цикла будет иметь место в каждом левом цилиндре при нулевом положении коленчатого вала (относительно оси левого ряда цилиндров). Номера цилиндров вписывают в соответствующие строки таблицы.
В реальном двигателе индикаторные диаграммы в главном и боковом цилиндрах различны.
Величины вращательно движущихся массы шатуна, массы колена вала и противовеса, если он имеется, а также расстояние центра их масс от оси вращения находят, как в рядном двигателе.
Угол между рядами цилиндров выбирают с учетом равномерности чередования вспышек в цилиндрах, уравновешенности двигателя и из соображений компоновки двигателя. Условия, определяющие конфигурацию коленчатого вала и порядок работы цилиндров, такие же, как в однорядном двигателе.
После того, пользуясь формой 1, составляют таблицу набегающих моментов по форме 2 так же, как и для однорядного двигателя. Данные, взятые из таблиц, составленных по формам 1 и 2, используют при расчете коленчатого вала.
При анализе уравновешенности V-образные и другие двигатели условно делят на секции цилиндров, лежащих в одной плоскости, а затем рассматривают ряды этих секций. В V-образных двухцилиндровых двигателях с углом развала цилиндров у = 90° суммарная сила инерции первого порядка левого и правого блоков направлена по кривошипу и не зависит от угла поворота кривошипа. Силу Rx уравновешивают дополнительными противовесами на продолжении щек коленчатого вала. Частота изменения суммарной силы инерции второго порядка в два раза больше частоты вращения коленчатого вала, направлена горизонтально и воспринимается опорами двигателя. Моменты суммарных сил инерции в многоцилиндровых двигателях рассматриваются аналогично тем же моментам в рядном двигателе. В связи с простотой уравновешивания силы Ry V-образные двигатели с у = 90° получили широкое распространение.
Векторные диаграммы сил однорядного двигателя
Векторную диаграмму сил, действующих на шатунную шейку, удобно строить без учета центробежной силы Сш от вращающейся части шатуна. Так как сила Сш не зависит от угла поворота кривошипа и направлена так, что уменьшает положительное значение силы Z, то ее учитывают соответствующим сдвигом начала координат. Построив диаграмму, находят максимальное и среднее значения суммарной силы за полный цикл работы двигателя.
При изменении скоростного режима работы двигателя, а также рабочего процесса вид векторной диаграммы сил, действующих на шатунную шейку, и соотношение между этими частями диаграммы будут меняться.
Оси координат (рис. 46) примем совпадающими с направлением сил Т и Z. Положительное направление осей показано стрелками. Для каждого положения кривошипа, начиная от О и до конца цикла, из таблицы, составленной по форме 1, берут величины сил Г и Z, откладывая их по осям в выбранном масштабе с учетом знака. Из концов этих векторов проводят перпендикуляры. Каждую точку пересечения этих перпендикуляров отмечают соответствующим углом поворота кривошипа. Полученные точки являются концами векторов, представляющих по величине и направлению равнодействующие силы для каждого угла поворота кривошипа. Построенные точки соединяют последовательно плавной кривой, которая образует некоторый замкнутый контур. На рис. 46 для примера построен вектор, соответствующий углу поворота кривошипа, равного 390°.
Для учета влияния центробежной силы Сш перенесем начало координат по оси Z из точки Оу в точку О, расположенную от точки Ох на расстоянии Сш = С2.

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.