Avtomobilnye_dvigateli_Kursovoe_proektirovanie

Н-М

1000

Ф,°пкв

-1000

-1500

Рис. П22.8. Изменение крутящего момента по углу ПКВ на 4-й коренной шейке

Мс.ш5» Н м

1000

Ф,° П К В

-1000

-1500

Рис. П22.9. Изменение крутящего момента по углу ПКВ на 5-й коренной шейке

Найдем средний индикаторный момент двигателя

Следовательно, ошибка

s = M/ c p -M/ c p .H l Q Q = 200,74-200,34 1QQ =

Построение диаграмм моментов, скручивающих шатунные шейки коленчатого вала

Моменты, скручивающие отдельные шатунные шейки найдем по следующим формулам, Н • м:

Mullul = 095Tlr(0a5nD2)l06;

мш ш2 = Мкш2 + 0,5Т^О^лВ 2 ) 106;

Мш ш3 = Мк ш2 + O^^KO^S^IO6; М„ 4 = Мк ш3 + 0,5r4K0,25^)106.

Результаты, полученные при расчете моментов, скручивающих шатунные шейки, сведем в табл. П22.4.

На основании данных табл. П22.4 построим зависимости моментов, скручивающих отдельные шатунные шейки (рис. П22.10...П22.13).

Рис. П22.10. Изменение крутящего момента по углу ПКВ на 1-й шатунной шейке

Ми.ш2> Н-М

-1000

Рис. П.22.12. Изменение крутящего момента по углу ПКВ на 3-й шатунной шейке

Построение полярной диаграммы нагрузки Як.ш = f(K, Т) на третью коренную шейку

Полярная диаграмма нагрузки на третью коренную шейку строится геометрическим суммированием векторов Яшш{1р)9 действующих на втором и третьем кривошипах. Так как оси данных кривошипов совпадают, определение векторов Яш ш(ф) возможно с использованием одной полярной диаграммы нагрузки на шатунную шейку посредством суммирования на ней векторов нагрузок, сдвинутых в соответствии с порядком работы и углом чередования рабочих ходов цилиндров на 360°.

При этом полюс полярной диаграммы нагрузки на коренную шейку будет находиться в точке ОЪ отстоящей от полюса диаграммы нагрузки на шатунную шейку на расстояние, равное значению центробежной силы инерции кривошипа:

Масштаб полярной диаграммы нагрузки на коренную шейку принимается вдвое меньше масштаба исходной полярной диаграммы.

Полярная диаграмма нагрузки на третью коренную шейку представлена на рис. П22.14.

- К, МПа

J

л

!

О^

2 Г, МПа

Krui

—11j<S

Oi

Кгк - 2

1 'о2

4-

АНАЛИЗ УРАВНОВЕШЕННОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ

При выполнении данного раздела динамического расчета необходимо:

•привести схему кривошипно-шатунного механизма проектируемого двигателя;

•изложить тактику анализа внешней уравновешенности двигателя данной компоновочной схемы;

•провести оценку статической и динамической уравновешенности коленчатого вала;

•определить назначение и выбор схемы размещения противовесов на коленчатом валу;

•произвести расчет статического момента противовесов;

•провести оценку уравновешенности двигателя по суммарным силам инерции масс, совершающих возвратно-поступательное движение и их моментам;

•произвести расчет для режима номинальной мощности двигателя максимального значения неуравновешенных силовых факторов и оценить целесообразность использования для их уравновешивания специальных уравновешивающих механизмов;

•при использовании в двигателе уравновешивающих механизмов выполнить их конструктивную проработку;

•представить схемы механизмов, принципиально позволяющих уравновесить неуравновешенные силовые факторы (без конструктивной их проработки).

Анализ уравновешенности двигателя с линейным расположением цилиндров 2Р (5 = 180°)

Анализ проведем на примере двухцилиндрового двигателя с расположением цилиндров в один ряд и с кривошипами, расположенными под углом

8 = 180°.

Данный двигатель имеет диаметр цилиндров D =f100 мм, ход поршня

S = 100 мм (так как радиус кривошипа г = 50 мм), Х = — = 0,28 и номиналь-

ны

ную частоту вращения яном = 5 000 мин-1.

Схема кривошипно-шатунного механизма данного двигателя приведена на рис. П23.1.

Анализ уравновешенности будем проводить в предположении, что двигатель 2Р (8 = 180°) представляет собой совокупность двух условных одноцилиндровых двигателей (ОД), кривошипы которых развернуты относительно друг друга на угол 8 = 180° и которые вращаются синхронно. На каждый из этих кривошипов действует комплекс силовых факторов, вызывающих неуравновешенность двигателя (Рл, PJU, Кп Мопр). Значения и направления действия силовых факторов определяются положением криво-

ртъ

к, pj:1(2) Л ZMonp

Г(1)

к,

r(2)

шипа каждого ОД относительно положения его верхней мертвой точки. Суммируясь по длине двигателя, одноименные силовые факторы ослабляют или усиливают неуравновешивающее действие друг друга, а также вызывают возникновение продольных моментов, уравновешивающихся реакциями опор двигателя.

На рис. П23.2 приведена схема коленчатого вала двигателя 2Р (5 = 180°), из которой следует, что вал статически уравновешен, так как ^ Ж = +

+=0.

зуется система противовесов на продолжении крайних щек вала двигателя, создающая пару сил Кпр = Мст прсо2 = тпррпрСо2, которая на плече b формирует момент Л/ур = КпрЬ, уравновешивающий 2^МГ = Кд = m/xo2a.

Из сказанного следует, что динамическое уравновешивание вала будет иметь место приг Мст пр- т'"г'г—.

Масса элементов, совершающих вращательное движение

определяется по статистическим данным табл. 2.1 и 2.5, согласно которым

Расстояния между осями цилиндров (а - 120 мм) и между крайними щеками вала (b = 225 мм) устанавливаются по результатам компоновки кривошипно-шатунного механизма на продольном разрезе. Статический момент противовесов

пр = щ г ^«=2,7•-0,055-^^ = 0,0725 кг м. b 0,225

В проектируемом двигателе уравновешенными являются суммарная

Наиболее существенно из перечисленных силовых факторов на уравновешенность двигателя влияет суммарный момент сил инерции 1-го порядка, для его уравновешивания может быть использован специальный механизм, схема которого приведена на рис. П23.3.

Противовесы на дополнительных валах этого механизма (их угловые скорости +ю и -со) создают на плече b пары сил, формирующие следующие моменты:

M^=K^b = Mcrnp(o2b; = K~pb = Мст прсо2Ь.

Рис. П23.3. Схема механизма, уравновешивающего суммарный момент сил инерции 1-го порядка

\Ж

Мст пр = 1—/и7г—а .

Значение масс, совершающих возвратно-поступательное движение, определяется по статистическим данным, приведенным в табл. 2.1:

Расстояние между противовесами на дополнительных валах определяется по компоновочному чертежу: b = 270 мм.

Статический момент противовесов

Суммарную силу инерции второго порядка можно уравновесить частью механизма Ланчестера, состоящего из двух валов, вращающихся со скоростями ±2ю и установленных на них противовесов со статическим моментом

/

1¥Л ст пр2 ~~i;Щг | = 2 • (0,125 • 0,28 • 1,48 • 0,05) = 0,005 кг м.

М - 9

\

Неуравновешенность по суммарной силе инерции Х^ун сравнительно невелика и этот силовой фактор в большинстве конструкций оставляют

Для уравновешивания этого силового фактора можно использовать специальный механизм, схема которого приведена на рис. П23.4.

В данном двигателе максимальная сила инерции 2-го порядка