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

Упрощения подсчетов

Для упрощения подсчетов примем, что реакции имеют те же знаки, что и силы. В дальнейшем это допущение будет учтено при изображении шейки (колена) на векторной диаграмме. За
Коренная шейка коленчатого вала нагружена реакциями от сил рядом расположенных цилиндров. В общем случае на ее наГруженность оказывают влияние и более удаленные цилиндры.
положительное направление примем направление сил Т и Z i-ro цилиндра. На коренную шейку, находящуюся между i-м и (i + 1)-м цилиндрами, будут действовать реакции T'h Z", С", T'i+1, Z'i+1 и C'i+1. (рис. 52, в). Проекции сил от (i + 1)-го цилиндра на направление сил Т и Z i-ro цилиндра определятся с учетом положительного направления сил.
Величины сил zp j + j и i £> j + i для различных углов поворота кривошипов удобно подсчитывать из таблицы, которую составляют по форме 5.
Таблицу составляют по углу поворота кривошипа первого цилиндра от начала цикла. Для выявления одновременно действующих сил при каждом положении коленчатого вала указывают положение кривошипа i-ro и (i + 1)-го цилиндров от начала цикла, записывают значения сил Т и Z для каждого цилиндра при указанных положениях их кривошипов. Затем подсчитывают Z", р, Z'i+i, Т\ + ь T'i + 1 siny, Т; + 1 cosy, Z'i+1cosy и Z\ + ! sin у. Производя алгебраическое суммирование этих величин, находят 7]>i + 1 и Zl)i + 1. Если угол у равен 0, 90, 180 или 270°, то составление таблицы значительно упрощается. Определив значения Zi i + х и Tit t + j для всех положений коленчатого вала, строят векторную диаграмму (рис. 53).
Полученная векторная диаграмма построена без учета действия центробежных сил. Чтобы их учесть, поступают так же, как и при построении векторной диаграммы сил, действующих
на шатунную шейку. По осям сил Z и Т откладывают векторы Zci j + j и Tci i + Из концов этих векторов проводят перпендикуляры. Точка пересечения их представляет начало координат сил, действующих на коренную шейку вала с учетом центробежных сил.
Далее располагают диаграмму относительно коренной шейки. При построении предполагалось, что ось силы Z совпадает с осью кривошипа i-ro цилиндра, причем направление этой оси такое же, как у оси Z, + , цилиндра. Следовательно, новое начало координат нужно было бы совместить с центром коренной шейки, ось кривошипа i-ro цилиндра направить вверх по оси Z, центр шатунной шейки расположить над началом координат, а ось кривошипа цилиндра (i + 1) и центр его шатунной шейки расположить под углом у. Если учесть, что при построении диаграммы реакции принимались со знаками сил, такое изо-
Векторную диаграмму сил, действующих на коренной подшипник, строят так же, как и векторную диаграмму сил, действующих на подшипник шатуна, однако при построении сетки лучей откладывают углы не а + Р, а только а.
бражение шейки с кривошипами не будет соответствовать действительности. Для определения правильного расположения шейки относительно диаграммы намеченное изображение шейки с кривошипами нужно повернуть относительно начала координат на 180° и в таком виде зафиксировать на векторной диаграмме.
Для примера на рис. 53 дана векторная диаграмма сил, действующих на коренную шейку 6-5 шестицилиндрового четырехтактного двигателя с порядком работы 1-5-3-6-2-4, схема коленчатого вала которого представлена на рис. 39. Точкой Ог обозначено начало координат без учета центробежных сил, а точкой О-с учетом их. Для угла 135° показан вектор, характеризующий величину и направление равнодействующей реакций, действующих на шейку.
Развернутую диаграмму для определения Qmax и Qcp строят таким же образом, как и для шатунной шейки, с той лишь разницей, что по оси абсцисс откладывают только углы а.
На листе кальки изображают контур коренного подшипника. Из центра подшипника проводят вертикальную ось силы Z и окружность произвольного радиуса. На оси силы Z над центром подшипника указывают центр шатунной шейки i-ro колена, считая, что оно находится в нулевом положении от начала цикла. В точках пересечения окружности с осью силы указывают угол поворота вала, при котором i-й кривошип находится в нулевом положении от начала цикла. Далее дугу окружности делят на равные части, по величине соответствующие принятому углу Да между последовательными положениями вала. Полученные точки обозначают углами поворота коленчатого вала, отмечая их последовательно по окружности в направлении вращения вала в пределах полного цикла.
После этого лист кальки со шкалой накладывают на векторную диаграмму коренной шейки так, чтобы центр подшипника совпал с началом координат, оси силы Z совместились, а центры шатунных шеек /-го колена на кальке и на векторной диаграмме расположились на оси z с разных сторон от центра подшипника. При таком положении кальки точка шкалы, отмеченная углом поворота вала, при котором /-й кривошип находится в начальном положении, совпадает с осью силы Z.
Точку векторной диаграммы, соответствующую этому углу, отмечают на кальке. Затем, поворачивая кальку в направлении, противоположном вращению вала, до следующего деления шкалы, отмечают на ней точку, соответствующую этому углу, и т.д. Полученная векторная диаграмма сил, действующих на коренной подшипник 6-5, будет правильно ориентирована относительно контура подшипника (рис. 54).
Векторные диаграммы сил, действующих на коренную шейку и коренной подшипник коленчатого вала имеют более сложный вид, чем диаграммы сил, действующих на шатунную шейку и подшипник.
Векторные диаграммы сил двигателей V-образной и других схем
В V-образных двигателях с двумя рядом сидящими шатунами на одной шатунной шейке векторные диаграммы сил будут одинаковы, но сдвинуты по фазе в зависимости от порядка работы цилиндров. Реакцию на коренных опорах в этом случае определяют сначала от каждого цилиндра, а затем суммируют.
В двигателях V-образных и других схем с кривошипно-ша-тунным механизмом с прицепными шатунами на шатунную шейку будут действовать силы от всех цилиндров в секции. Пользуясь таблицей, составленной по форме 1, подсчитывают силы, действующие в главном цилиндре, а затем, с учетом порядка работы цилиндров, во всех боковых. Далее силы суммируют и строят векторную диаграмму сил, действующих на шатунную шейку.
Векторную диаграмму сил, действующих на подшипник шатуна, строят описанным ранее способом. В случае центрального и вильчатого шатуна построенная диаграмма относится к тому шатуну, головка которого вращается относительно шатунной шейки.
Векторную диаграмму сил, действующих на коренную шейку и ее подшипник, строят так же, как и векторную диаграмму сил однорядного двигателя. На рис. 55 и 56 для примера показаны векторные диаграммы сил, действующих на коренную шейку и коренной подшипник 1-2 V-образного четырехтактного двенадцатицилиндрового двигателя с углом развала цилиндров у = 60° и порядком работы 1л-6п-5л-2п-3л-4п-6л-- 1п-2л-5п-4л-3п.
В качестве примера рассмотрим векторные диаграммы сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала звездооб-
Значительные вращающиеся массы от развитой нижней головки главного шатуна и наличия шести прицепных шатунов сдвигают начало координат диаграммы с учетом центробежных сил. Это приводит к тому, что шатунная шейка нагружена силами только с одной стороны. Коренная шейка нагружена более равномерно.
В роторно-поршневых двигателях отсутствует основной недостаток кри-вошипно-шатунных механизмов-наличие «мертвых точек» и возникающие при этом силы инерции.
разного дизеля, имеющего семь цилиндров в «звезде» (секции) (рис. 57), и на коренную шейку, расположенную между четвертой и пятой секциями цилиндров (рис. 58). Как видно из рисунков, при увеличении числа цилиндров вид диаграммы становится более сложным.

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.