Чайнов Н.Д. - Конструирование двигателей внутреннего сгорания (1037884), страница 20
Текст из файла (страница 20)
На рис. 3.14показан вид диаграммы при изменении скоростного режима работыдвигателя: от половины номинальной частоты вращения коленчатогоРис. 3.14. Векторная диаграмма сил, действующих на шатунную шейку коленчатого валапри изменении режимов работывала ne/2 (рис. 3.14, а) до предельной ограниченной регулятором np(рис. 3.14, б).При форсировании двигателя спомощью наддува без измененияноминальной частоты вращения коленчатого вала вид диаграммы будетприближаться к показанному нарис.
3.14, в.Используя диаграмму сил, действующих на шатунную шейку,можно построить условную диаграмму ее износа. Для построенияусловной диаграммы износа принимаются два допущения:• износ поверхности пропорционален действующей силе;• износ распространяется на угол± 60° от направления вектора силы.Для векторов сил через заданный шаг строятся круговые секторы с толщиной, пропорциональнойдействующей силе, в условном мас94(см. рис. 3.16) относительно осей,соединенных с подшипником шатуна, его необходимо повернутьв направлении, противоположномвращению шейки, на угол a + b инаправить в противоположную сторону.Из приведенной диаграммы очевидно следующее:• шатунный подшипник нагружен более равномерно, чем шатунная шейка;• газовые силы оказывают незначительное влияние на формувекторной диаграммы. Кроме того,время действия газовых сил незначительно, поэтому при испытанииматериалов подшипников ими часто пренебрегают.При построении векторной диаграммы сил, действующих на коренные шейки и коренные подшипники, делается допущение, чтона коренную шейку коленчатоговала действуют реакции от сил рядом расположенных цилиндров,хотя на ее нагруженность оказывают влияние и более отдаленные цилиндры.Для определения сил, действующих на коренную шейку кривошиРис.
3.15. Построение условной диаграммы изнашивания шатунной шейкиштабе. После построения секторовдля всей диаграммы сил, действующих на шейку, и суммированиядавлений результирующая эпюраоткладывается внутрь, как показано на рис. 3.15, б. Полученная кривая характеризует износ шатуннойшейки.После построения векторной диаграммы сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала, строятвекторную диаграмму сил, действующих на шатунный подшипник.При повороте кривошипа наугол a подшипник шатуна относительно шатунной шейки поворачивается на угол a + b (см.рис.
3.5). Следовательно, для тогочтобы расположить вектор силы QРис. 3.16. Векторная диаграмма сил, действующих на шатунный подшипник95диаграмме. Проекции сил от (i+1)гоцилиндра на оси Т и Z iго цилиндраопределяются с учетом положительного направления сил:TT¢i + 1 = T i¢+1 cos g ;üïT z¢i + 1 = -Z i¢+1 sin g ; ïT P¢ci + 1 = Pci¢ +1 sin g ; ïïý (3.49)Z T¢ i + 1 = T i¢+1 sin g ; ïZ z¢i + 1 = Z i¢+1 cos g ; ïïZ P¢ ci + 1 = -Pc¢i +1 cos g .ïþТогда суммы реакций сил iгоцилиндра и проекций реакций сил(i+1)го цилиндра на оси T и Z определяются из выраженийРис. 3.17. Схема сил, действующих на коленовалапа, рассматривают шейку, находящуюся между i и i + 1 цилиндрами(рис.
3.17). Кривошипы вала расположены под углом g, который отсчитывается по часовой стрелке.Силы реакции на iй шейке обозначают штрихом, а на последующей – двумя штрихами.При условии, что каждое коленоможно представить как балку надвух опорах, реакции от сил iгоцилиндра на коренных шейкахl i¢¢; Z i¢ = Z ilil¢T i¢¢ = T i i ; Z i¢¢ = Z iliT i¢ = T il i¢¢; Pci¢ = Pcilil i¢; Pci¢¢ = Pcilil i¢¢ ü;l i ïïýl i¢ ï.l i þï(3.47)Реакции от сил (i+1)го цилиндра на коренных шейкахT i , i +1 = T i¢¢+T i¢+1 cos g - Z i¢+1 sin g +üï+ Pci¢ +1 sin g ;ïý¢¢¢¢¢¢Z i , i +1 = Z i - Pci +T i +1 sin g +ï+ Z i¢+1 cos g - Pci¢ +1 cos g . ïþ(3.50)Величины сил Ti,i+1 и Zi,i+1 представляют в зависимости от угла поворота кривошипа первого цилиндра от начала цикла в форме векторной диаграммы (рис.
3.18). Таккак при построении диаграммы реакции принимались со знакамисил, для правильного изображенияшейки относительно диаграммынамеченное изображение шейки скривошипами необходимо поверl ¢¢ ül i¢¢+1l ¢¢; Z i¢+1 = Z i +1 i +1 ; Pci¢ +1 = Pci +1 i +1 ;ïl i +1 ïl i +1l i +1ýl i¢+1l i¢+1l i¢+1 ¢¢¢¢T i +1 = T i +1; Pci +1 = Pci +1.; Z i +1 = Z i +1l i +1l i +1l i +1 ïþT i¢+1 = T i +1Для упрощения подсчетов принимают, что реакции имеют те жезнаки, что и силы.
В дальнейшем этодопущение будет учтено при изображении шейки (колена) на векторной(3.48)нуть на 180° и в таком виде зафиксировать на векторной диаграмме.Диаграмму износа коренной шейки строят аналогично диаграмме износа шатунной шейки.96Масса mб1 в сумме с массой поршневого комплекта mбп образуют массупоступательно движущихся частейбокового цилиндра mбпд = mбп + mб1.Массу mб2 учитывают при определении массы части главного шатуна, отнесенной к оси шатуннойшейки: m2S = m2 + mб2.В Vобразном двигателе с прицепным шатуном, а также в Wобразном и звездообразном двигателях с несколькими шатунами силы,действующие на шатунную шейку,определяются суммой всех сил вКШМ, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала.
Значения сил от давления газов принимаются одинаковыми, они определяются по индикаторной диаграмме. Математическиевыражения, описывающие действиегазовых сил, будут отличаться только фазовыми углами, зависящимиот углов развала и порядка работыцилиндров в секции. Силы инерциинаходят после вычисления ускорений поршней в боковых цилиндрах.На рис.
3.19 приведены силы,возникающие в боковом цилиндреи действующие на детали КШМкак бокового, так и основного цилиндров.Рис. 3.18. Векторная диаграмма сил, действующих на коренную шейкуВекторную диаграмму сил,действующих на коренной подшипник, строят так же, как и векторную диаграмму сил шатунногоподшипника, за исключением того, что угол отклонения оси коренного подшипника составляетне a + b, а a.3.2.2. Силы, моменты и векторныедиаграммы сил VобразныхдвигателейМассу прицепного шатуна разбивают на две массы: mб1, сосредоточенную на оси поршневого пальца, и mб2, сосредоточенную на осипальца в нижней головке главногошатуна.
Определение приведенныхмасс производится аналогично приведению масс обычного шатуна.Рис. 3.19. Силы, действующие в КШМ Vобразного двигателя с прицепным шатуном97Сила, направленная по оси прицепного шатуна,K1 =P1.cos b1(3.51)Рис. 3.20. Схема коленчатого вала четырехтактного четырехцилиндрового рядного двигателяСила, приложенная к оси поршневого пальца прицепного шатунаи действующая нормально к стенкебокового цилиндра,N 1 = P1 tgb1 .двигателе необходимо стремиться ктому, чтобы вспышки в цилиндрахпроисходили через одинаковые углы поворота коленчатого вала.Кроме того, последовательно работающие цилиндры по возможностине должны располагаться рядом,так как при этом увеличивается нагрузка на коренные подшипники.Для двигателя с заданным числом цилиндров и тактностью, какправило, возможен различный порядок работы цилиндров в течениерабочего цикла.На рис.
3.20 показана схема коленчатого вала четырехтактного четырехцилиндрового двигателя с порядком работы цилиндров 1342,углом чередования работы цилиндров 180°.Совместная работа цилиндровпредставлена в виде приведеннойниже схемы (табл. 3.2), на которойдля каждого цилиндра отмеченапоследовательность тактов в течение рабочего цикла.Колено вала каждого цилиндрамногоцилиндрового двигателя нагружено силами Z, T, Pc, силой действия противовесов Pпр и крутящиммоментом, который складываетсяиз двух составляющих. Одна из них,создаваемая тангенциальной силой,действующей на колено данногоцилиндра, зависит только от углаповорота колена вала.
Другая сила,создаваемая моментом от предыдущих цилиндров, зависит, кроме того, от числа цилиндров i и порядкаих работы. В табл. 3.3 даны значения крутящих моментов, при сум(3.52)Действие силы K1 на главныйшатун приводится к силе K1, действующей в точке B, и моментуK1R1sin(b - b1). Действуя на главныйшатун, момент создает в точках А иВ равные и противоположно направленные силы N 1¢ , перпендикулярные оси основного цилиндра.Следовательно, дополнительнаясила, приложенная к оси поршневого пальца главного шатуна, действующая нормально к стенке главного цилиндра и вызываемая действием силы K1, определяется извыраженияN 1¢ = P1(R1 L)sin(b - b1 ).cos bcos b1(3.53)Разлагая силы N 1¢ и K1 в точке B,получают соответственно тангенциальную и радиальную силы, действующие на шатунную шейку отсил в боковом цилиндре,T1 = K 1 sin(a 1 + b1 ) + N 1¢ cos a ; (3.54)Z 1 = K 1 cos(a 1 + b1 ) - N 1¢ sin a .
(3.55)3.2.3. Построение диаграммынабегающего крутящего момента.Равномерность крутящего моментаи хода двигателяДля равномерности хода двигателя при выборе углов между кривошипами в многоцилиндровом983.2. Последовательность тактов в течение рабочего цикла№ цилиндраТакты1ВпускСжатиеРабочий ходВыпуск2СжатиеРабочий ходВыпускВпуск3ВыпускВпускСжатиеРабочий ход4Рабочий ходВыпускВпускСжатие3.3. Значения крутящих моментов, при суммировании которых по цилиндрам получаетсянабегающий крутящий моментaMкр1Мкр2Мкр3Мкр4 = Мкр0T(0)R(T(0) + T(180))R(T(0) + T(180) + T(540))R(T(0) + T(180) ++ T(540) + T(360))R10T(10)R(T(10) + T(190))R(T(10) + T(190) + T(550))R(T(10) + T(190) ++ T(550) + T(370))R20T(20)R(T(20) + T(200))R(T(20) + T(200) + T(560))R(T(20) + T(200) ++ T(560) + T(380))R……………180T(180)R(T(180) + T(360))R(T(180) + T(360) + T(0))R(T(180) + T(360) ++ T(0) + T(540))R190T(190)R(T(190) + T(370))R(T(190) + T(370) + T(10))R(T(190) + T(370) ++ T(10) + T(550))R………….…540T(540)R(T(540) + T(0))R(T(540) + T(0) + T(360))R(T(540) + T(0) ++ T(360) + T(180))R………….…720T(0)R(T(0) + T(180))R(T(0) + T(180) + T(540))R(T(0) + T(180) ++ T(540) + T(360))RП р и м е ч а н и е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
