0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое уравновешенность двигателя

Уравновешенность и уравновешивание поршневых ДВС. Влияние на уравновешенность конструктивного фактора

Силы, возникающие при работе автомобильных и тракторных двигателей, можно разделить на два вида: уравновешенные и неуравновешенные.

Различают внешнюю и внутреннюю неуравновешенности поршневых двигателей внутреннего сгорания. Внешняя неуравновешенность характеризуется наличием периодических сил инерции, а так же опрокидывающего момента, которые передаются на опоры двигателя и далее на раму трактора. Внутренняя неуравновешенность характеризуется возникновением под действием воспринимаемых двигателем нагрузок в поперечных сечениях блока цилиндров перерезывающих сил, а так же моментов упругих сил, которые называют внутренними изгибающими моментами и внутренними скручивающими моментами .

Уравновешенность — это такое состояние двигателя, при котором на установившемся режиме работы на его опоры передаются постоянные по значению и направлению силы и моменты. Для уравновешивания сил инерции и моментов этих сил в многоцилиндровых двигателях необходимо, чтобы равнодействующие в плоскостях, проходящих через ось вала, а так же сумма этих сил относительно выбранной оси равнялась нулю. При разработке конструкций двигателей стремятся к тому, чтобы уменьшить влияние свободных сил моментов. Для этих целей применяют следующие конструктивные мероприятия : выбор соответствующего числа и расположения цилиндров и схемы расположения кривошипов, установку простейших противовесов и сложных уравновешивающих механизмов. Обеспечение конструктивно предусмотренной уравновешенности двигателя достигается выполнением соответствующих требований при производстве деталей, их сборке и регулировке, а так же при ремонте и эксплуатации двигателей. При этом обращают внимание на : 1) Соблюдение допусков на масса и размеры всего 2) проведение статической и динамической балансировки коленчатого вала 3) достижение идентичности протекания рабочего процесса во всех цилиндрах.

Двигатель называется уравновешенным, если при установившемся режиме

работы силы и моменты, действующие на опоры, постоянны по величине и

Полностью поршневой двигатель уравновешенным быть не может вследствие неравномерности крутящего момента, вызывающего периодическое изменение нагрузки на опоры. Поэтому решение вопроса уравновешения двигателя сводится к уравновешиванию лишь наиболее значительных сил и их моментов. Математически условия полной уравновешенности многоцилиндровых двигателей можно записать в следующем виде:1) результирующие силы инерции первого порядка и их моменты равны

нулю; Σ F jI = 0 и Σ T jI = 0 ; (3.48)

2) результирующие силы инерции второго порядка и их моменты равны

нулю; Σ F jII = 0 и Σ T jII = 0; (3.49)

3) результирующие центробежные силы инерции вращающихся масс и их

моменты равны нулю; Σ F R = 0 и Σ T R = 0. (3.50)

Практически уравновешивание сил инерции первого и второго порядка

достигается путем выбора определенного числа цилиндров, их расположением и выбором соответствующей схемы коленчатого вала, а также установкой противовесов. Так, например, в шести и восьми цилиндровых рядных двигателях полностью уравновешены силы F jI и F jII и моменты от них. Центробежные силы инерции вращающихся масс практически полностью уравновешиваются за счет установки противовесов на коленчатом валу. Расчет динамического уравновешивания многоцилиндрового двигателя заключается в определении значений и направления действующих неуравновешенных сил и моментов сил инерции, которые необходимо в дальнейшем уравновесить с помощью наиболее простых конструктивных мероприятий.

центробежная сила инерции от неуравновешенных масс Jц = тцRω2, где тц — эксцентрично вращающиеся массы, приведен­ные к радиусу кривошипа, кг; R — радиус кривошипа, м; ω — угло­вая скорость, 1 / сек.

Для уравновешивания центробежной силы инерции Jц закреп­ляют на продолжении щек кривошипа два равных противовеса (рис. 226) с массой

где r — расстояние от центра тяжести противовеса до оси вала.

Для прямолинейно-движущихся масс неуравновешенные силы инерции

где тп—масса поступательно-движущихся частей, кг;

а — ускорение, м/сек2.

Подставив значение ускорения а из формулы (172), получаем

где — mпRω2cos φ = Pи I —сила инерции первого порядка;

— mпRω2cos 2φ = Pи II — сила инерции второго порядка.

Силы инерции первого и второго порядков изменяются, как и ускорения, по закону косинусоиды, причем сила инерции первого порядка достигает наибольшей абсолютной величины два раза за один оборот коленчатого вала, а второго порядка — четыре раза. Силу инерции первого порядка, действующую по оси цилиндра, уравновешивают с помощью противовеса массой т, центр тяжести которого отстоит от оси вала на расстоянии r = mпR / 2m.Для уравновешивания сил второго порядка используют динамические проти­вовесы, вращающиеся с удвоенной угловой скоростью.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.001 с) .

Условия уравновешенности многоцилиндровых двигателей

Для анализа силовых факторов, вызывающих переменные реак­ции на опорах многоцилиндрового линейного (с количеством цили­ндров i ДВС, последний может быть представлен как совокупность i одноцилиндровых двигателей, кривошипы которых повернуты друг относительно друга на угол δ, определяемый компоновочной схемой двигателя, и рабочие процессы, в которых сдвинуты по фазе на угловой интервал в соответствии с принятым порядком работы.

На каждом из условных одноцилиндровых двигателей (УОД) действует весь набор силовых факторов, вызывающих неуравнове­шенность. Величина и направление их действия определяются поло­жением кривошипа каждого УОД относительно его верхнего мерт­вого положения.

Одноименные силовые факторы, действующие на УОД, форми­рующие данный многоцилиндровый двигатель, могут либо усили­вать, либо ослаблять (в пределе нейтрализовать) неуравновешивающее действие друг друга, а также формировать набор сил, вызываю­щих появление продольных моментов, действующих на опоры дви­гателя.

Для многоцилиндрового двигателя его неуравновешенность вызывается следующими факторами: 1) – Σ сил инерции 1го порядка;

2) –Σ сил инерции 2го порядка;

3) –Σ центробежных сил инерции (N – кол-во кривошипов коленвала);

4) – Σq м-нт сил инерции 1 п-ка;

5) – суммарный момент сил инерции второго порядка;

6) – суммарный момент центробежных сил.

К числу факторов, вызывающих неуравновешенность многоци­линдрового двигателя, следует отнести также опрокидывающий момент ΣМОПР.

Первые шесть из перечисленных выше силовых факторов могут быть уравновешены выбором соответствующей компоновочной схемы двигателя либо установкой соответствующих механизмов, в то время как практические методы уравновешивания ΣМОПР в настоящее время не освоены. Вследствие этого поршневой двигатель может быть в принципе полностью уравновешен лишь по суммарным силам инерции и моментам от них. Таким образом, термин «полностью уравновешенный» отно­сится к двигателю, в котором выполнены следующие условия:

Комплекс технических мероприятий, направленных на выполне­ние условий:

, называют уравновешиванием коленчатого вала.

Если при исходной компоновочной схеме двигателя эти условия не выполняются, то коленчатый вал уравновешивается установкой противовесов на продолжении его щек.

Читать еще:  Что такое моточасы двигателя

Рассмотрим далее возможные способы уравновешивания колен­чатого вала двухцилиндрового двигателя с линейным расположени­ем цилиндров и с углом между кривошипами 6 = 180°, схема кото­рого приведена на рис. 2.4.

Как следует из анализа основной схемы для данного двигателя,

где а – расстояние между осями цилиндров.

Для уравновешивания момента от центробежных сил на продол­жении крайних щек устанавливают два противовеса, которые при вращении вала создадут пару центробежных сил – Кпр. В итоге уравновешивающий момент на плече b будет равенMTP=Kпрb. Его величина должна быть равна величине суммарного неуравновешен­ного момента:

В этом случае Kпрb=Kra. Масса, необходимая для уравновешивания:

Возможно также уравновешивание вала противовесами, разме­щенными на продолжении средних щек.

Предыдущий вариант уравновешивания, при одинаковом рщ с вариантом рис. 2.4 требует большей массы противовесов в силу того, что b>b и mпр’= mпpb/b’

Свойством самоуравнове­шенности обладают коленвалы с четным количе­ством кривошипов (от четырех и более), для которых плос­кость, проходящая через геоме­трический центр перпендикуля­рно продольной оси, является плоскостью зеркальной симме­трии. Таким свойством облада­ют коленчатые валы рядных 6- и 8цилиндровых 4тактных двигателей.

Однако, несмотря на урав­новешенность от центробеж­ных сил инерции и их момен­тов, на продолжении щек само­уравновешенных валов практи­чески всегда устанавливают противовесы. Их назначение – разгрузка коренных подшип­ников от действия центробеж­ных сил и конструкции вала и картера от действия локальных изгибающих моментов. Как это следует из определения, данное мероприятие направлено на улучше­ние внутренней уравновешенности системы коленчатый вал – кор­пус двигателя. На рис. 2.7 показана система противовесов колен­чатого вала четырехцилиндрового двигателя, позволяющая полно­стью разгрузить коренные опоры от реакций R, а также в значитель­ной мере от моментов, вызванных изгибом вала от действия цент­робежных сил Кr.

2. Инд. и эффективные показатели ДВС (Li, Pi, Ni, ηi, Ne, Nm, Pe, ηe, ηm и т. д.).

Индикаторнымипоказ-ми наз-т вел-ы, хар-е работу, соверш-ю газами в цилиндре дв-ля.

Индикаторная работа циклаLi=LР-|LСЖ| – избыточная работа, получ-я за такты сжатия и расшир-я.

Среднее индикаторное давление pi=Li/Vh – индикаторная работа цикла, снимаемая с единицы рабочего объема.

Индикатор­ный КПД может быть выражен так: ηi=ηtηо, где

ηt термичес­кий КПД, оценивающий совершенство преобразования теплоты в работу в термодинамическом цикле с такой же степенью сжа­тия, что и в действительном цикле;

ηо относительный КПД, который меньше единицы по следующим причинам:

• теплоемкость РТ зав-т от т-ры и состава тела, в то время как при рассмотрении термодина­мических циклов она приним-ся пост-й и равной теплоем­кости воздуха при норм-х усл-х;

• в действ-м цикле происх-т диссоциация прод-в сгорания, сопровождающаяся поглощением теплоты, кото­рое имеет место вблизи ВМТ. Выделение теплоты при реком­бинации молекул происходит вблизи НМТ. Это также снижает работу цикла и индикаторный КПД;

• в действ-м цикле имеют место потери теплоты в среду охлаждения, в результате чего снижаются (при том же количестве выделяющейся теплоты) работа цикла и ηi;

• процесс сгорания имеет определенную длительность. Ис­пользование теплоты, выдел-ся на такте расширения, для получения мех-й энергии менее эффективно, чем подводи­мой вблизи ВМТ. Соотв. потеря теплоты называется потерей от несвоевременности сгорания;

• неполнота сгорания топлива, в рез-те к-й часть теплоты не выдел-ся, что также уменьшает ηОи ηi.

Работа газов в цилиндрах двигателя за 1 мин: piVh(2n/τ)i , ,

гдеп частота вращения вала двигателя; τ количество так­тов; i – количество цилиндров.

Тогда индикаторная мощность (кВт): Ni=piVkni/(30τ).

Так как момент связан с мощностью зависимостью Мi=Ni, а ω=πn/30, то индикаторный момент (Н∙м): Mi=1000piVhi/(πτ)=KMpi , где KM=1000Vhi/(πτ).

Экономичность действительного цикла можно оце­нивать удельным индикаторным расходом топлива, под кото­рым понимают расход топлива на единицу индикаторной мощ­ности за единицу времени gi=GT/Ni, кг/(кВт∙ч), где GТ – час-й расход топлива, кг/ч. gi=3600/(ηiHM). pi=(Hu/l)(ηi/α)ηVρO(K).

Три «семерки» BMW с моторами V12 — от первой до нынешней

Запах. Как я люблю этот запах старой, но ухоженной машины — так пахнет живая автомобильная душа, которой уже нет в современной технике. Или мне только кажется? Сейчас проверю: я в Гархинге, пригороде Мюнхена, на 25-летнем юбилее двенадцатицилиндровой тяги BMW, и меня ждут три «семерки» с моторами V12 — от первой до нынешней.

Три? На самом деле поколений четыре — но на предыдущей «семерке» с кузовом Е65/66 образца 2003 года, увы, в этот раз прокатиться не удалось. И юбилей этот на самом деле надо было справлять не прошедшей осенью, а ровно год назад — ведь BMW 750i рассекретили в феврале 1987 года. Какой тогда был шум в прессе: двенадцать цилиндров, впервые в немецкой послевоенной истории!

А в довоенной. Первыми соединили две рядные «шестерки» в форме литеры «V» не немцы. Самое раннее упоминание относится аж к 1904 году — некий шотландский инженер Артур Крейг уже в те годы ставил на катера первые в мире четырехтактные двигатели V12 собственной марки Ailsa Craig. Французские авиамоторы Renault V12 появились на бипланах Breguet в 1911 году, тенденцию подхватили американцы — Packard Double Six в 1912 году стал первым серийным автомобильным двигателем V12, а в 1917 году в США, под занавес войны с Германией, запустили в производство знаменитый авиамотор L-12 Liberty.

Германия подключилась к двенадцатицилиндровому делу много позже — уже после проигранной Первой мировой. Причем на автомобили V12 ставили только Карл Майбах и Horch, а Daimler-Benz и BMW строили такие агрегаты исключительно для авиации. «Высотный» двигатель BMW VI образца 1926 года считался тогда одним из самых передовых агрегатов V12 — он развивал паспортные 650 л.с. не у земли, а на высоте 3000м. Поэтому, когда Советский Союз вступил в пору индустриализации, купили лицензию сначала на американский мотор Liberty, а потом решили сменить его именно на BMW VI. Начиная с 1930 года на бывшем заводе «Русский Рено» в Рыбинске до 1941 года было сделано почти 28 тысяч моторов BMW, переименованных в М-17 — втрое больше, чем оригинальных немецких! Причем ими комплектовали не только самолеты Туполева и Поликарпова, но и. танки. Именно М-17 в «сухопутном» исполнении стал основным двигателем для танковой армады БТ-7, Т-28 и Т-35, которую готовили в начале 30-х для броска на Запад.

Читать еще:  Ваз 21114 датчик температуры двигателя

Впрочем, поздние модификации М-17 были уже «самостийными», серьезно доработанными советскими конструкторами во главе с Александром Микулиным. Но даже знаменитые микулинские авиа­моторы АМ-35 на МиГах и штурмовиках Ил-2 сохраняли размерность двигателя BMW VI — диаметр цилиндра и ход поршня.

А в послевоенные годы именно инженеры BMW, вывезенные в Куйбышев, помогали строить по трофейным образцам и чертежам авиамоторов BMW-003 первый советский турбореактивный двигатель РД-20 для МиГов.

Лекция №15 15 Силы и моменты, вызывающие неуравновешенность двигателя

15.1. Силы и моменты, вызывающие неуравновешенность

Силы и моменты, действующие в КШМ, непрерывно меняются по величине и направлению. При этом, действуя на опоры двигателя, они вызывают вибрацию рамы и всего автомобиля, в результате чего ослабляются крепежные соединения, нарушаются регулировки узлов и механизмов, затрудняется использование контрольно-измерительными приборами, повышается уровень шума.

Данное отрицательное воздействие снижают различными способами, в том числе подбором числа и расположения цилиндров, формы коленчатого вала, а также используя уравновешивающие устройства, начиная от противовесов и кончая сложными уравновешивающими механизмами.

Действия, направленные на устранение причин вибраций, т.е. неуравновешенности двигателя, называются уравновешиванием двигателя.

Уравновешивание двигателя сводится к созданию такой системы, в которой равнодействующие силы и их моменты постоянны по величине или равны нулю. Двигатель считается полностью уравновешенным, если при установившемся режиме работы силы и моменты, действующие на его опоры, постоянны по величине и направлению

У всех поршневых ДВС возникает реактивный момент, противоположный крутящему моменту, который называется опрокидывающим. Его значение определяется но формуле (14.11). Он передается на подмоторную раму, а так как крутящий момент Мю является функцией угла поворота коленчатого вала, то величина опрокидывающего момента Мопр переменная. Поэтому, абсолютной уравновешенности поршневого ДВС достигнуть невозможно. Однако, в зависимости оттого, в какой степени устраняются причины, вызывающие неуравновешенность двигателя, различают двигатели полностью уравновешенные, частично уравновешенные и неуравновешенные.

15.1.1. Условия уравновешенности

Уравновешенными считаются такие двигатели, в которых уравновешены все силы и моменты.

Условия уравновешенности двигателя с любым числом цилиндров:

а) результирующие силы первого порядка поступательно движущихся масс и их моменты равны пулю:

б) результирующие силы инерции второго порядка поступательно движущихся масс и их моменты равны нулю:

в) результирующие центробежные силы инерции вращающихся масс и их моментыравны пулю:

Таким образом, решение уравновешивания двигателя сводится к уравновешиванию лишь наиболее значительных сил и их моментов.

Теоретически любые свободные силы инерции и их моменты могут быть уравновешены. Однако на практике это сопровождается значительным усложнением конструкции. А так как уравновешивание осуществляется с учетом не только технической, но и экономической целесообразности, то не все поршневые двигатели полностью уравновешиваются.

15.1.2. Способы уравновешивания

Силы инерции первого и второго порядков и их моменты уравновешиваются подбором оптимального числа цилиндров, их расположения и выбором соответствующей схемы коленчатого вала. Если этого недостаточно, то силы инерции уравновешивают противовесами, расположенными на дополнительных валах, имеющих механическую связь с коленчатым валом. Это приводит к значительному усложнению конструкции двигателя и поэтому используется редко.

В рядных двигателях уравновесить силы инерции первого и второго порядков установкой противовесов невозможно. Однако при соответствующем выборе массы противовеса можно частично перенести действие силы инерции первого порядка из одной плоскости в другую, тем самым, уменьшив неуравновешенность в этой плоскости.

Центробежные силы инерции вращающихся масс можно уравновесить в двигателе с любым числом цилиндров установкой противовесов на коленчатом валу.

В большинстве многоцилиндровых двигателей результирующие силы инерции уравновешиваются не установкой противовесов, а путем подбора соответствующего числа и расположения кривошипов коленчатого вала. Однако даже на уравновешенные валы устанавливают противовесы для уменьшения и более равномерного распределения нагрузки на коренные шейки и подшипники, а так же для уменьшения моментов, изгибающих коленчатый вал.

Если нельзя уравновесить опрокидывающий момент, то можно уменьшить его неравномерность путем снижения неравномерности крутящего момента. Это достигается увеличением числа цилиндров двигателя при равных интервалах между вспышками в них.

Предусмотренная конструкторами двигателя уравновешенность может быть сведена к нулю, если не будут выполняться следующие требования к производству деталей двигателя, сборке и регулировке его узлов:

  • равенство масс поршневых групп,
  • равенство масс и одинаковое расположение центров тяжести шатунов;
  • статическая и динамическая сбалансированность коленчатого вала.

При эксплуатации двигателя необходимо, чтобы идентичные рабочие процессы во всех его цилиндрах протекали одинаково. А это зависит от состава смеси, углов опережения зажигания или впрыска топлива, наполнения цилиндров, теплового режима, равномерности распределения смеси по цилиндрам и т.д.

15.2. Уравновешивание одноцилиндрового двигателя

В одноцилиндровом двигателе неуравновешенными силами являются все силы инерции, а неуравновешенных моментов нет:

Наиболее просто уравновешивается центробежная сила инерции K r . Для этого на щеки кривошипа устанавливается два противовеса (рис. 15.1), центры тяжести которых находятся на расстоянии r от оси коленчатого вала. Масса противовеса выбирается исходя из равенства

где г расстояние от центра тяжести масс противовесов до оси коленчатого вала. Масса одного противовеса рассчитывается по формуле

При заданной массе противовесов радиус вращения их центра тяжести вычисляется по формуле

Силу инерции первого порядка

можно частично уравновесить с помощью противовесов, если сделать их больше, чем это необходимо по формуле (13.1). При этом

действие силы РJ1 частично (обычно 0,5 РJ1 ) переносится из вертикальной плоскости в горизонтальную (рис 15,2).

Рисунок 15.1 . Схема уравновешивания центробежных сил инерции в одноцилиндровом двигателе

Рис. l5.2. Схема переноса силы инерции первого порядка одноцилиндрового двигателя из вертикальной плоскости в горизонтальную

Как видно из рисунка, вертикальная составляющая силы инерции противовеса Р п р в уменьшает силу P j1 но при этом возникает дополнительная горизонтальная сила Р пр г, которая остается неуравновешенной.

Масса противовесов определяется из выражения

Тогда полная масса каждого из противовесов в одноцилиндровом двигателе будет

Читать еще:  Что такое отжат двигатель

Полное уравновешивание силы инерции первого порядка, как и силы инерции второго порядка, можно добиться установкой двух дополнительных валов с четырьмя противовесами, имеющими механическую связь с коленчатым валом (рис. 15.3).

В соответствии с уравнением (12.2) валы должны вращаться в противоположные стороны с угловой скоростью w, а противовесы должны быть установлены таким образом, чтобы при φ = 0 выполнялось условие

4mпр rω 2 = — m jRw 2

mпр = m jR/4 r

Несмотря на полную уравновешенность сил инерции первого порядка, рассмотренный способ применяется редко из-за сложности и громоздкости уравновешивающего механизма.

Уравновешивание сил инерции второго порядка в одноцилиндровом двигателе может быть достигнуто также установкой двух дополнительных валов с четырьмя грузами на концах (рис. 15.3), вращающимися с удвоенной угловой скоростью, поскольку частота изменения P j2 в два раза больше частоты изменения P j1

Массу грузов можно определить из выражения

4m / пр r(2ω) 2 = λ m jRw 2

4m / пр = λ m jR/16 r

Из-за громоздкости и сложности данной конструкции этот способ практически не используется.

‘Таким образом, в одноцилиндровом двигателе полностью уравновешиваются лишь центробежные силы. Силы инерции первого порядка уравновешиваются частично, другая часть переносится в горизонтальную плоскость и воспринимается опорами двигателя. Силы инерции второго порядка остаются всегда неуравновешенными и передаются на опоры двигателя.

15.3. Уравновешивание четырехцилиндрового рядного
двигателя с кривошипами под углом 180″

Силы инерции первого порядка в таком двигателе взаимно уравновешиваются:

∑Р J1 = 2 mJ Rw 2 cosφ + 2mJ Rw 2 cos (180 +φ)

Центробежные силы вращающихся масс также взаимно уравновешиваются

∑К R = 2 m R Rw 2 — 2 m R Rw 2 = 0

Силы инерции второго порядка при любом положении коленчатого вала равны между собой и имеют одинаковое направление. Равнодействующая этих сил

Эта сила может быть уравновешена только методом дополнительных валов. Моменты от сил инерции первого и второго порядка, а также от центробежных сил инерции равны нулю:

15.4. Уравновешивание четырехтактного однорядного

шестицилиндрового двигателя

Кривошипы коленчатого вала данного двигателя располагаются под углом 120°. Наиболее распространен порядок работы цилиндров 1 — 5 — 3 — 6-2 — 4.

Так как углы между кривошипами равны и кривошипы не находятся в одной плоскости, сумма центробежных сил и суммы сил инерции первого и второго порядка равны нулю.

‘Гак как вал имеет зеркальную симметрию, продольные моменты сил инерции ( Mr , М J1 , М J2) равны нулю.

Следовательно, четырехтактный шестицилиндровый однорядный двигатель полностью уравновешен для сил инерции обоих порядков, центробежных сил, а также их моментов.

Несмотря на это, иногда в шестицилиндровых двигателях, так же как и в четырехцилиндровых, на щеке кривошипа устанавливаются противовесы. Назначение таких противовесов разгрузка коренных шеек коленчатого вала от действия центробежных сил. На уравновешенность двигателей они влияние не оказывают.

15.5. Уравновешивание четырехтактного V-образного
шестицилиндрового двигателя с углом развала 90°.

В шестицилиндровых четырехтактных V-образных двигателях используется несимметричный коленчатый вал с тремя кривошипами, расположенными под углом 120°.

Оптимальный порядок работы цилиндров 1 — 4 — 2 — 5 — 3 — 6. В этом случае вспышки чередуются через 90 и 150° угла поворота кривошипа, т.е. имеет место относительно небольшое нарушение равенства угловых интервалов между рабочими ходами в отдельных цилиндрах и некоторое ухудшение равномерности крутящего момента. Такая неуравновешенность чередования вспышек, как показывает опыт эксплуатации, не оказывает — большого влияния на работу двигателя, но улучшает их уравновешенность.

При трехколенном вале на каждой шатунной шейке размещается по два шатуна. Шатуны располагаются рядом, поэтому оси цилиндров правого и левого блоков смещаются одна относительно другой. Вследствие этого у каждой пары цилиндров возникает дополнительный продольный момент от сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс. Однако сумма этих дополнительных моментов равна пулю.

Так как кривошипы вала данного двигателя расположены под равными углами, сумма центробежных сил и сил инерции первого и второго порядков равны пулю.

Но так как вал несимметричен, в двигателе возникают- продольные моменты от всех сил инерции M r , M j1. и M j2.

Результирующий момент от моментов сил инерции первого порядка и моментов инерции центробежных сил уравновешивается установкой противовесов или на щеках первого и последнего кривошипов, или вне картера на маховике и носке коленчатого вала, или одновременно во всех этих местах.

Суммарный момент сил инерции второго порядка в данном двигателе не уравновешивается и воспринимается опорами.

15.5. Теоретическая и действительная уравновешенность

При выводе условий уравновешенности двигателей предполагалось, что массы движущихся частей всех цилиндров совершенно одинаковы, величины r, l и углы расположения всех кривошипов абсолютно равны, плотность металла постоянна и угловые скорости различных кривошипов также равны. Вместе с тем не учитывались силы инерции высших порядков.

В действительности по технологическим причинам размеры и массы деталей всегда отличаются от их номинальных значений. Кроме того, эти детали и, в частности, коленчатый вал, не обладая абсолютной жесткостью, деформируются под влиянием действующих сил.

Вследствие указанных выше причин действительная уравновешенность двигателя будет значительно ниже теоретически возможной. Для уменьшения этого расхождения, вращательно движущиеся части двигателя тщательно балансируют, а возвратно-поступательно движущиеся части подбирают таким образом, чтобы в одном двигателе были детали с наименьшими отклонениями масс.

Коленчатые валы, маховики и сцепления автомобильных и тракторных двигателей обычно подвергают динамической балансировке.

При динамической балансировке деталь приводят во вращение. Если она не уравновешена, то центробежные силы неуравновешенных масс вызовут колебательное движение упругой рамы балансировочной машины. Амплитуды этих колебаний характеризуют степень неуравновешенности детали.

В настоящее время на отечественных заводах динамическая балансировка деталей осуществляется на специальных машинах, позволяющих определять величину и плоскость действия неуравновешенного момента.

Допускаемый дисбаланс достигается удалением в определенном месте избыточного металла (высверливанием или другим способом).

Для устранения неуравновешенности, зависящей от неодинаковой массы возвратно-поступательно движущихся частей, поршни и шатуны при сборке двигателя тщательно подбирают по массе. Обычно поршни и шатуны разбивают на группы с небольшим допуском но массе для каждой группы (1 — 5 г). Следует отметить, что при приемке шатунов проверяют не только массу, но и положение центра тяжести шатуна, а также величину его момента инерции.

Несоблюдение технических условий на обработку деталей двигателя может привести к возникновению значительных неуравновешенных сил инерции.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector