Главная Обратная связь

Дисциплины:






УРАВНОВЕШИВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ

Двигатель называется уравновешенным, если во время установившегося режима работы на его опоры передаются постоянные по величине и направлению усилия.

У неуравновешенного двигателя давление на опоры непрерывно изменяется и вызывает вибрацию подмоторной рамы и автомобиля в целом, что сопровождается ослаблением болтовых соединений, перегрузкой отдельных деталей, увеличением их износа и другими нежелательными явлениями.

отдельных цилиндров частично уравновешиваются, но в совокупности могут вызвать появление неуравновешенных свободных сил инерции и моментов от них.

. Суммарный крутящий момент является периодической функцией угла поворота коленчатого вала, поэтому возможно меньшее изменение реакций опор достигается увеличением числа цилиндров и соблюдением равенства интервалов между рабочими ходами, что обеспечивает большую равномерность суммарного крутящего момента.

Полностью уравновешенным поршневой двигатель быть не может, так как неизбежная неравномерность крутящего момента всегда вызывает периодическое изменение нагрузки па опоры. Поэтому, говоря об уравновешенности двигателя, обычно имеют в виду соблюдение допустимой степени неуравновешенности в результате предпринятых конструктивных или производственных мероприятий, способствующих устранению в той или иной мере причин, вызывающих неуравновешенность.

).

Для получения конструктивно предусмотренной уравновешенности двигателя ряд требований предъявляется также к производству отдельных деталей двигателя в отношении соблюдения допусков на массы и размеры.

Установление этих допусков обусловливается необходимостью выполнения в большей или меньшей степени условий:

1) равенства масс поршневых групп;

2) равенства масс шатунов и одинакового расположения их центров тяжести;

3) динамической уравновешенности коленчатого вала, достигаемой его балансировкой.

Уравновешивания сил инерции вращающихся масс кривоншпно-шатунного механизма двигателя достигают таким размещением вращающихся масс кривошипов или масс противовесов, при котором соблюдаются два условия:

1) центр тяжести приведенной системы вала находится на оси вращения;

2) сумма моментов центробежных сил инерции вращающихся масс относительно любой точки оси вала равняется нулю.

Соблюдение первого условия обусловливает так называемую статическую уравновешенность, так как уравновешенность в этом случае проверяют путем статической балансировки вала на призмах. Аналитически это условие уравновешенности выражается равенством нулю результирующей всех центробежных сил инерции.

Выполнение второго условия (при одновременном соблюдении первого) обеспечивает так называемую динамическую уравновешенность, которую проверяют при вращении вала на балансировочном станке.



Выполнение обоих условий уравновешенности соответствует вращению вала вокруг его главной центральной оси инерции.

В одноколейном валу сумма центробежных сил, развиваемых двумя противовесами, должна быть равна и противоположна по направлению центробежной силе KR (рис. 227, а):

Следовательно, масса каждого противовеса

Многоколенные симметричные валы многоцилиндровых двигателей обычно уравновешивают в целом без установки противовесов. Несмотря на это, их часто снабжают противовесами, чтобы уменьшить моменты, изгибающие вал, и разгрузить его коренные подшипники. Противовесы способствуют, кроме того, более равномерному распределению давления по окружности коренной шейки.

диаграммы (рис. 228)

лежащего с ним в одной плоскости.

Ниже рассматриваются способы уравновешивания двигателей различных видов.

порядка могут быть уравновешены только с помощью системы добавочных противовесов (рис. 229).

, равный углу поворота колена вала. (В двигателе со смещенным кривошипно-шатунным механизмом этот угол

). При этом горизонтальные составляющие центробежных сил инерции этих противовесов равны по величине и направлены в разные стороны и, следовательно, взаимно уравновешены.

то равнодействующая вертикальных составляющих центробежных сил инерции добавочных противовесов будет уравновешивать силу инерции первого порядка.

уравновешивает силу инерции второго порядка, если масса каждого добавочного противовеса выбрана из условия

. В результате этого так называемого избыточного уравновешивания удается уменьшить абсолютную величину вертикальной составляющей неуравновешенной силы инерции первого порядка (при одновременном появлении неуравновешенной горизонтальной составляющей центробежной силы противовесов).

Однорядный двухцилиндровый двигатель. Коленчатый вал этого двигателя (рис. 230, а) имеет колена, расположенные под углом 180°, уравновешенные противовесами.

Силы инерции первого порядка для первого и второго цилиндров уравновешиваются:

равны, одинаково направлены и имеют равнодействующую

Двухцилиндровый четырехтактный двигатель с противолежащими цилиндрами. В таком двигателе применяется двухколенный вал с углом между коленами 180°, уравновешенный противовесами (рис. 230, б).

Силы инерции первого и второго порядков для первого цилиндра равны соответствующим силам инерции второго цилиндра, но направлены всегда в противоположную сторону. Следовательно, результирующие их равны нулю. Так как оси цилиндров параллельны, то силы дают пару, действующую в плоскости осей цилиндров, момент которой не уравновешен:

Однорядный четырехцилиндровый четырехтактный двигатель.

а для второго и третьего цилиндров

а для второго и третьего цилиндров

Следовательно, все эти силы равны и всегда направлены одинаково. Их равнодействующая

для третьего и четвертого цилиндров

Равнодействующая сила инерции первого порядка для всех цилиндров

Двухцилиндровый V-образный двигатель с углом развала 90°.

Коленчатый вал этого двигателя имеет одно колено, с которым сочленяются шатуны обоих цилиндров, расположенных в одной плоскости (рис. 233).

, которая уравновешивается двумя противовесами, устанавливаемыми

на продолжение щек колена вала.

Силы инерции первого порядка:

для первого цилиндра

для второго цилиндра

Эти силы взаимно перпендикулярны, поэтому их равнодействующая

Рис. 233. Схема двухцилиндрового двигателя с V-образным расположением цилиндров и углом между осями 90°:

постоянна по величине и всегда направлена по радиусу кривошипа. Очевидно, она может быть уравновешена просто путем увеличения массы противовесов, устанавливаемых на продолжении щек колена вала для уравновешивания центробежных сил вращающихся масс. Добавочная масса для каждого противовеса определяется по уравнению

для второго цилиндра

Равнодействующая этих сил

Угол, образуемый равнодействующей сил инерции второго порядка с осью первого цилиндра, находится пз выражения

т. е. в горизонтальном направлении.

При других углах развала цилиндров, не равных 90°, выражения для сил инерции усложняются.

Результирующий момент (рис. 234, в) получают геометрическим сложением этих моментов:

и соответственно

Плоскость действия результирующего момента определяется углом ф между нею и плоскостью первого колена:

Результирующий момент может быть уравновешен как противовесами, устанавливаемыми на каждом кривошипе, так и двумя противовесами, размещенными на концах коленчатого вала в плоскости действия момента.

В последнем случае массу каждого противовеса определяют из условия равенства моментов:

при этом также равен нулю.

Двухрядный двенадцатицилиндровый четырехтактный двигатель. Двенадцатицилиндровый двухрядный двигатель можно рассматривать как совокупность двух однорядных шестицилиндровых двигателей, работающих на один шестиколенный вал. В каждом шестицилиндровом двигателе силы инерции первого и второго порядков и их моменты уравновешены, следовательно, это справедливо и для двенадцатицилиндрового двухрядного двигателя независимо от величины угла между рядами цилиндров.

Для соблюдения равенства угловых интервалов между рабочими ходами отдельных цилиндров угол между рядами цилиндров должен быть кратным 60°. Однако в некоторых случаях, чтобы уменьшить габаритные размеры, несколько поступаются равномерностью крутящего момента, и угол между рядами принимают с отклонением от указанного выше условия. Тогда рабочие ходы в различных цилиндрах осуществляются через неодинаковые промежутки времени.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Двигатели внутреннего сгорания - очень сложный механизм. Двигатель внутреннего сгорания - это тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую работу. Создание и развитие ДВС имеет богатую историю.

Для повышения технико-экономических показателей дизелей используют повышение давления впрыскивания топлива, применяют управляемые форсунки, форсирование по среднему эффективному давлению путём наддува и охлаждения наддувочного воздуха, используют мероприятия по снижению токсичности отработавших газов.

Таким образом, непрерывное совершенствование двигателей внутреннего сгорания обеспечило им господствующее положение, и только в авиации двигатель внутреннего сгорания уступил свои позиции газотурбинному двигателю. Для других отраслей народного хозяйства альтернативных энергетических установок малой мощности, столь же универсальных и экономичных, как двигатель внутреннего сгорания, еще не предложено. Поэтому и на отдаленную перспективу двигатель внутреннего сгорания рассматривается как основной тип энергетической установки средней и малой мощности для транспорта и других отраслей народного хозяйства.

 

 





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...