Файл: Сегаль В.Ф. Динамические расчеты двигателей внутреннего сгорания.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.06.2024

Просмотров: 104

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СЕГАЛЪ

СГОРАНИЯ

2 2

Ш

\ " T

»üâic?"':. . •

V .:»' -

ъ,-

4 Ä .

4L

В. Ф. СЕГАЛЬ

ДИНАМИЧЕСКИЕ

РАСЧЕТЫ

ДВИГАТЕЛЕЙ

ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ

 

mmtAÄ«*C6'‘•-”1rrT'S

 

О Н Т Р о л п гН Ы И

ЛЕНИНГРАД

Э С .З Е М ІД . Я Р

«МАШИНОСТРОЕНИЕ»

1

ЛЕНИНГРАДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

1974

УДК 621.43.001.24 кцѵш'о-

J y

9ЛІЗ

С е г а л ь В. Ф. Динамические расчеты двигателей внутрен­ него сгорания. Л., «Машиностроение» (Ленингр. отд-ние), 1974,

248с.

Вкниге рассмотрены вопросы, относящиеся к кинематике криво­ шипно-шатунного механизма и силам, передаваемым его звеньями, включая шейки коленчатого вала, внешней и внутренней уравнове­

шенности, неравномерности крутящего момента и вращения вала двигателей внутреннего сгорания (однорядных, Ѵ-образных, с рас­ ходящимися поршнями, W-образных и звездообразных).

Книга содержит теоретические обоснования методов динамиче­

ских расчетов и конкретные примеры последних

применительно

к перечисленным типам двигателей.

представлены

Все зависимости, необходимые для расчетов,

в монографии с помощью безразмерных параметров, повысивших общность результатов и исключивших затруднения, возникающие при вычислениях с именованными величинами.

Книга предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся вопросами дизелестроения; она будет также полезна студентам в этой области.

Табл. 35. Ил. 139. Список лит. 26 назв.

Рецензент инж. Э. М. ГальбацКокин

334 — 143

143-74

038 (01) — 74

 

© Издательство «Машиностроение», 1974 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Необходимость исследования вопросов кинематики и динамики машин и в том числе двигателей внутреннего сгорания в связи с непрерывным повышением требований к их долговечности и экономичности не вызывает сомнений. Значительно сложнее установить целесообразный объем и содержание книг на эту тему.

Книги, посвященные динамике авиационных, судовых, ста­ ционарных и автотракторных двигателей, начали появляться в СССР в тридцатых годах и, как правило, в качестве учебников ,для втузов. Рассмотрение книг, из которых основные приведены 'в списке литературы, показывает, что современная книга по ди­ намике двигателей внутреннего сгорания (без крутильных коле­ баний) должна иметь следующие разделы:

кинематика кривошипно-шатунного механизма и силы, пере­ дающиеся его звеньями;

внешняя и внутренняя уравновешенность двигателей; неравномерность крутящего момента и вращения вала. Все эти разделы составили содержание настоящей книги. Целью монографии было отразить наиболее рациональные из

имеющихся методов исследования по данным вопросам, изло­ жить результаты новых решений и иллюстрировать весь мате­ риал конкретными числовыми примерами. Для подтверждения изложенного можно отметить следующее:

исследование внешней и внутренней уравновешенности двига­ телей выполнено графическим методом; аналитические способы, рассмотренные в работе [11], как более трудоемкие исключены; уравновешенность четырехвального двигателя с расходящимися поршнями исследована графо-аналитическим путем, оказавшимся

наиболее простым; приведены формулы и графики, упрощающие вычисления,

относящиеся к кинематике механизма с прицепным шатуном; данные для построения векторных диаграмм получаются ана­

литически сразу для шеек и подшипников коленчатого вала без сложных перестроений;

приведены графики для непосредственного определения сред­ них давлений на шатунные и коренные шейки коленчатого вала.

В дополнение

к безразмерным параметрам, использованным

в работах [8, 15

и 23 3, в монографии введены новые параметры

1*

3

pjpz, А (отношение силы инерции первого порядка к наибольшей силе давления газов на поршень), относительные безразмерные крутящий момент и давления на шейки коленчатого вала, повы­ сившие общность результатов расчета.

Вмонографии уделено внимание углам опережения (фазовым углам), определяющим цикл в любом цилиндре по отношению к пер­ вому и дающим возможность определять и проверять порядок работы цилиндров и углы между вспышками.

Предлагаемую монографию можно рассматривать как допол­ нение к трудам [8, 15, 16, 18], не дублирующее их и содержащее теоретические исследования и конкретные примеры динамических расчетов двигателей внутреннего сгорания.

Вуказанных четырех книгах основные величины обозначены

по-разному. В монографии приняты обозначения, близкие к име­ ющимся в работе [16], поскольку эти обозначения удобны.

Автор считает своим долгом выразить благодарность профес­ сорам А. С. Орлину и Н. Н. Иванченко за ценные пожелания, высказанные ими по плану книги, инженерам И. В. Константи­ новой, Г. В. Оглобину и В. Г. Туланову за их помощь в выполне­ нии расчетов, а также инж. Н. М. Шебаловой за выполнение иллюстраций к книге.

ГЛАВА I

КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА ОДНОРЯДНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

1. КИНЕМАТИКА ЦЕНТРАЛЬНОГО КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) у двигателей вну­ треннего сгорания предназначается для передачи энергии про­ дуктов сгорания в цилиндре коленчатому валу; при этом посту­ пательное движение поршня посредством шатуна вызывает вра­ щение коленчатого вала и соединенных с ним потребителей энер­ гии. На рис. 1.1 показана схема центрального КШМ, у которого оси цилиндра и коленчатого вала пересекаются, а палец поршня располагается на оси цилиндра.

Основной переменной КШМ является угол а поворота криво­ шипа от его начального положения. Перемещение поршня 5 и угол отклонения шатуна от оси цилиндра ß считаются функциями переменной а. Для принятого на рис. 1.1 направления вращения

кривошипа положительное направление ß — против

часовой

стрелки.

 

 

Рассмотрев рис. 1.1, можно записать

 

S = L + R — R cos а — L cos ß,

 

откуда

 

 

S = R 1 — cosa +

-^- (1 — cos ß)J ,

( U )

где

R_

 

X =

( 1. 2)

 

L ■

 

Безразмерный параметр X является основным и определяет кинематику КШМ; X называют постоянной механизма. Для встре­ чающихся на практике КШМ (табл. 1) X лежит в пределах от 0,16 до 0,36.

Из рис. (1.1) видно, что 5 зависит от углов а и ß. Для того, чтобы представить 5 в виде функции только от угла а, выразим ß

5

Т А Б Л И Ц А t

Элементы ДВС и их безразмерные параметры

 

 

 

 

Вес, кг

 

 

приведенной поступательно­ движущейся массы

­

поршняв п

 

 

приведенной неуравновешен­ вращающейной массыся G

Марка ДВС

пд <?

 

 

 

 

 

248,5/11

 

2,85

—

2,33

4410/14

(«Шене-

2,06

____

1,24

бек»)

 

 

 

 

4410,5/13 (К-962)

3,76

—

2,8 *

64СП12/14 (К-161)

4,3

6

3,04 *

44С13/18

 

4,31

—

3,2 *

64СП15/18 (ЗДС)

4,06

—

2,37 *

44Н15,5/20,5

9,58

7,85

6,82 **

424НСП16/17

6,52

28,3

—

6418/22

 

22,8

25,3

17,8 **

4ДС19/30

 

42,1

20,1

34 **

- ~*і

* •'

*

 

4-

84Р24/36 («Букау-

56

 

37 **

Вольф»)

 

 

 

64Н25/34

 

57,5

—

40 **

 

 

6ЧР27.5/36 («Шко-

95

____

57,9 **

 

 

 

 

да»)

 

106,8

 

78**

64Р30/38 (180-Д)

____

8ДР30/50

 

190

156

140 **

8ДРН30/50

190

156

140 **

64НЗ 1,8/33 (Д-50)

93,2

—

62 **

64РН36/45 (Г-60)

248

—

190

6Д39/45 (2Д46)

—

—

—

8ДРН43/61

609

469

482 **

9ДКРН50/110

—

—

—

7ДКРН74/160

5060

—

-

6ДКРН75/160

4780

 

 

 

вращающейся частишатуна

Числооборотовп, мин/об

ч

Максимальноедав­ лениерг, кгс/см2

а

£

3

 

 

А

 

о

 

 

{Н

 

03

 

 

и

 

X

 

 

о

 

 

 

X

 

н

 

 

а*

 

оз

 

 

о

 

1,75 1

1,23

1500

—

65

2,72

—

1500

40

60

3,2

—

1500

40

65

4,2

2

1500

80

60

3,7

—

1500

80

65

5,62

—

1500

150

80

9,35

6,56

1200

175

76

—— 2200 — 130

17

11,1

750

150

60

25

16,9

500

160

60

 

V*-

 

•*

 

47,5

_____

500

400

52

 

 

 

 

58

40,5

500

450

70

75

—

412

323

53

72

—

400

400

50

112

62

300

600

62

112

62

300

750

65

104,7

—

720

900

55

14688 375 900 75

—— 350 1300 60

318191 250 2500 70

—— 170 5200 55

—— 115 8750 57

4068

2644

115 9000

Безразмерные параметры

^ 1

 

 

I

СО

 

 

§«=С N

's

**1СѵО

 

 

0е|°-

з(

и

 

g| а

II

сГ|сГ*

II

§

 

'S

а р

—

0,25

—

~

—

174

____

0,1

____

____

 

 

162

0,25

0,11

0,108

6

174

0,274

0,106

0,111

3,2

225

—

—

0,113

—

225

0,281

—

0,065

2,3

164

0,27

0,13

0,106

—

457

—

0,1

0,115

—

68,5

0,257

0,11

0,104

5,25

41,7

0,25

0,098

0,103

—

 

 

 

с-

*

50

____

0,13

0,120

—

 

 

 

47,2

—

0,13

0,08

7,2

18,8

—

0,12

0,101

—

33,7

—

0,13

0,102

—

25

—

0,086

0,108

—

25

0,223

0,097

0,103

—

85

0,233

0,165

0,205

5,1

25,7

0,237

0,13

—

—

30,6

—

0,115

—

—

21,2

0,223

0,125

0,127

—

17,5

—

0,12

—

—

11,7

0,252

—

0,244

—

11,8

 

 

 

 

*Алюминиевый сплав.

**Чугун.

через а. На основании рис. 1.1 имеем

 

L sin ß =

R sin a,

 

откуда, учитывая (1.2), находим, что

 

sin ß —

A, sin a.

(J.3)

Для упрощения вычисления

ß по заданным Я и а

составлена

табл. 2, устанавливающая зависимость угла ß от угла а для встре­ чающихся на практике значений X. Как видно из этой таблицы, угол ß не пре­ вышает 17°.

Обратим внимание на то, что в зависи­ мость между углами ß и а не входят абсолютные размеры R и L; она опре­ деляется только их отношением, т. е. безразмерным параметром X. Поскольку безразмерная форма записи аналитиче­ ских зависимостей физических величин является, как известно, наиболее общей

ипростой, формулу (1.1) также приводят

кследующей безразмерной форме:

 

R = 1 — cos а -

(1 — cosß).

(1.4)

ш

На основании (1.3) и (1.4) составлена

табл. 3,

устанавливающая точную зависи­

 

мость s

от а и X.

 

 

Рис. 1.1. Кинематическая

Для

упрощения

исследования

про­

схема центрального КШМ

цессов,

происходящих в КШМ, необхо­

 

димо располагать не

только табличной,

но и аналитической зависимостями 5 и s непосредственно от а. По­

этому взамен точных

выражений

(1.1) и (1.4)

ограничиваются

приближенными, которые получаются следующим образом.

На основании (1.3)

находят cos ß, который входит в (1.1),

cosß =

l / 4 — А,2 sin2 a.

(1.5)

Разлагая правую часть этого равенства в ряд, будем иметь

cos ß = 1

А,2

.

2

a ■

А4

 

 

sin

 

2-4 sin* a —

( 1. 6)

Так как значения X малы по сравнению с единицей, можно для обычных расчетов в этом ряду ограничиваться двумя первыми членами. Действительно, при X =0,32 и sin a = 1 согласно (1.6)

получаем cos ß = 1 — 0,051 — 0,0013 — . . . Как видим, макси­ мальная погрешность при отбрасывании третьего члена ряда будет около 0,1%. Таким образом, можно принять, что

c o sß ^ 1 — ~ sin2 a«* 1 — -^-(1 — cos2a).

(1.7)

8

Смотрите также файлы