ТЕМА 20 ЗРІВНОВАЖЕНІСТЬ ДВИГУНІВ



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

ТЕМА 20 ЗРІВНОВАЖЕНІСТЬ ДВИГУНІВ



Сили інерції

Двигун називають урівноваженим, якщо при сталому режимі роботи на його опори діють постійні за значенням і напрямком сили й моменти.

Крім розглянутих сил, на деталі кривошипно-шатунного механізму діють відцентрові сили: сила Сш від маси шатуна, віднесеної до вращальних частин, сила від маси коліна колінчастого вала і сила Спр від мас противаг.

Сила Сш діє на шатунну й корінну шийки вала, а сили Ск і Спр – тільки на корінні шийки. Відцентрова сила, що діє в площині руху шатуна, спрямована від центру обертання по радіусу кривошипа

Сш = -мшкw2.

Сумарна сила, що діє на шатунну шийку,

Відцентрова сила від обертання маси коліна вала mк спрямована так само, як сила Сш:

Ск = -мкw2.

Позначаючи Сш + Ск = Кс , одержимо

Кс = -мвw2,

де мв = mшк + мк.

Установка противаг на щоках колінчастого вала – найбільш розповсюджений спосіб зрівноваження відцентрових сил і їхніх моментів. Відцентрова сила від противаги, прикладена до центру мас противаги

Спр = -mпрrпрw2,

де mпр – відносна маса противаги;

rпр – відстань від центру мас противаги до осі колінчастого вала.

Сумарна неврівноважена відцентрова сила

C = n• Спр – Cш – Ск,

де n – число противаг.

Звичайно масу противаг вибирають з умови С = 0.

Сили інерції першого і другого порядків можна зрівноважити за допомогою противаг, розташованих на додаткових валах за методом Ланчестера (малюнок 20.1). Вали 1 обертаються з частотою, що рівна частоті обертання колінчастого вала. Ще дві противаги розташовані на двох додаткових валах 2, що обертаються з подвоєною частотою.

 
 

Малюнок 20.1 – Механізм Ланчестера

 

Особливістю зрівноваження багатоциліндрових двигунів є те, що в них можуть бути не тільки неврівноважені відцентрові сили й сили інерції мас, що рухаються поступально, але і їхні моменти.

Для зрівноваження сил інерції і їхніх моментів у багатоциліндровому двигуні необхідно й досить, щоб рівнодіючі всіх сил інерції, що діють у площинах, які проходять через вісь вала, а також сума моментів цих сил щодо обраної осі дорівнювали нулю. Тоді

де L0 – відстань між осями циліндрів.

При проектуванні двигуна прагнуть шляхом вибору схем розташування кривошипів колінчастого вала і циліндрів створити таку конструкцію, при якій сумарні сили інерції і моменти були б рівні нулю. Якщо це не вдається, то прибігають до зрівноваженості за допомогою додаткових пристроїв. При постійній швидкості обертання колінчастого вала теоретично можливо усі вільні сили і моменти зрівноважити тим чи іншим способом. Виключення складає реактивний момент.

Для забезпечення повного зрівноваження двигуна потрібно істотне ускладнення конструкції, що з урахуванням високих порядків гармонійних складових сил інерції практично нездійсненно, тому двигун залишається частково неврівноваженим.

Для однорядних двигунів урівноваженими вважаються 6-, 8-, 10- і 12-циліндрові двигуни з дзеркальним (щодо середньої корінної шийки) розташуванням кривошипів колінчастого вала. На малюнку 20.2 як приклад показані сили, що діють у 6-циліндровому однорядному двигуні. У 4-циліндрових рядних двигунів неврівноваженими є вертикальні сили інерції другого порядку pj2 (див. малюнок 20.3).

Кут між рядами циліндрів V-образних двигунів вибирають з урахуванням рівномірності чергування спалахів у циліндрах, урівноваженості й компонування двигуна. Умови, що визначають конфігурацію колінчастого вала й порядок роботи циліндрів такі ж, як і в однорядному двигуні.

 


Малюнок 20.2 – Зрівноваженість 6-циліндрового рядного двигуна

 
 

Малюнок 20.3 – Зрівноваженість 4-циліндрового рядного двигуна

 

Маховики і їхній розрахунок

Основне призначення маховика – забезпечити необхідну рівномірність обертання вала двигуна. Маховик акумулює надлишкову енергію в періоди часу, коли Mд > Mп і віддає накопичену кінетичну енергію, коли Mд < Мп. Звичайно на маховику кріпиться зубцюватий вінець, із яким при пуску входить у зачеплення шестірня пускового пристрою. При великих окружних швидкостях маховики відливають, штампують із маловуглеродистих сталей. Маховики швидкохідних двигунів піддають балансуванню разом з валом і іншими обертовими деталями, установленими на валу маховику.

Для створення достатнього моменту інерції при мінімальній масі маховик виконують у виді обода, зв'язаного з маточиною тонким диском, у формі одного диска. Для знімання потужності в сучасних автотракторних двигунах одна з поверхонь маховика у формі диска використовується як ведуча поверхня тертя.

Розміри маховика встановлюють за необхідною величиною моменту інерції маховика, яку визначають за припустимим ступенем нерівномірності обертання вала двигуна

d = (wmax - wmin)/wср,

де wmax і wmin – відповідно максимальне й мінімальне значення кутової швидкості вала двигуна протягом робочого циклу;

wср – середнє значення кутової швидкості;

wср = (wmax + wmin)/2.

Вплив числа циліндрів і тактності двигуна на величину моменту інерції маховика представлено в приведеній нижче таблиці у відсотках від величини моменту інерції маховика чотиритактного одноциліндрового двигуна.

 

Число циліндрів
Чотиритактний двигун
Двотактний двигун - -

 

Орієнтовані значення d для транспортних двигунів складає 0,05...0,011 для транспортних установок з механічною трансмісією – 0,013...0,005

Для транспортних двигунів момент інерції маховика перевіряють на трогання з місця й розгін екіпажа до визначеної швидкості при допущенні, що трогання з місця відбувається за рахунок кінетичної енергії маховика, що звільняється при зменшенні частоти його обертання після включення зчеплення від початкової величини до кінцевої, при якій робота двигуна досить стійка.




Последнее изменение этой страницы: 2016-04-26; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.236.13.53 (0.02 с.)