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

Для дальнейшего исследования будем считать все шатуны цен­ тральными. Приняв за основную переменную угол поворота кри­ вошипа относительно оси первого цилиндра, получим, применяя формулу (IV.2) и считая первый цилиндр левым, а все последую­ щие правыми, следующие выражения для сил инерции первого и второго порядков:

P} = PjCOSa; Р}1= Рп cos 2а;

дую из них двумя векторами, вращающимися в разные стороны,

относится к третьему цилиндру. На рис. IV.53, д я е показаны результирующие векторов, вращающихся вместе с валом и в про­ тивоположном направлении. Как видим, первая результирующая получается следующей:

а вторая равна нулю.

Таким образом, силы инерции первого порядка у трехцилин­ дрового двигателя заменяются вектором одной силы, совпадающим с направлением оси кривошипа и вращающимся вместе с ним. Также можно показать, что полученное выражение справедливо

236

В работе [13] имеется более сложный вывод этой формулы ана­ литическим путем. Общее графическое доказательство дано в ра­ боте [2].

Как видим, результирующая сил инерции первого порядка эквивалентна центробежной силе инерции вращающейся массы, вес которой равен половине веса всех поступательно-движущихся масс. Полное уравновешивание сил инерции центробежных и пер-

Рис. IV.53. К определению сил инерции первого порядка в трех­ цилиндровом звездообразном двигателе

вого порядка достигается с помощью противовесов, устанавли­

где р — расстояние от ц. т. противовеса до оси вращения. Результаты аналогичного исследования действия сил инерции

второго порядка на трехцилиндровую звезду показаны на рис. IV.54. В этом случае силы инерции второго порядка сводятся к одной силе, вращающейся с удвоенной угловой скоростью в на­ правлении, противоположном вращению вала, и имеющей вели­ чину

Следует особо отметить, что результирующие сил инерции вто­ рого порядка для числа цилиндров в звезде более трех оказываются равными нулю.

237

Действие сил инерции четвертого и шестого порядков иссле­ довано в работе [21]. Там показано, что при четном числе ци­ линдров и числе цилиндров, равном девяти, силы инерции четвер­ того и шестого порядков взаимно уравновешиваются. При пяти цилиндрах остаются силы инерции четвертого и шестого порядков, а при семи цилиндрах — только силы инерции шестого порядка.

Уравновешивание двигателей, состоящих из нескольких звезд. На основании изложенного выше можно считать, что на каждую звезду действует сила инерции, направленная по оси кривошипа и имею­ щая величину

(IV. 134)

Учитывая, что кривошипы двух звезд располагают под углом в 180° и что расстояние между звездами равно L3, можно считать,

Рис. IV.54. К определению сил инерции второго порядка в трехцилиндровом звездообразном двигателе

что силы инерции взаимно уравновешиваются, но образуют мо­ мент, равный

( о в + і е пд) ш і ,

Для уравновешивания этого момента необходима установка на крайних щеках противовесов, причем вес каждого должен быть равен

где b — расстояние между противовесами.

У четырехзвездного двигателя, имеющего коленчатый вал, по­ казанный на рис. 1.27, силы инерции центробежные и первого порядка, определяемые формулой (IV. 134), взаимно уравнове­ шиваются. Ввиду симметрии вала относительно его ц. т. уравно­ вешиваются также и моменты этих сил. Что касается сил инерции второго порядка, то они, как было показано выше, уравновеши­ ваются для каждой звезды отдельно. Шестизвездный двигатель, имеющий коленчатый вал (см. рис. 1.27), также оказывается урав­ новешенным, поскольку1неуравновешенные силы каждой звезды направлены по осям кривошипов.

238

28. СИЛЫ, ПЕРЕДАЮЩИЕСЯ Ш Е Й К А М И КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ МНОГОРЯДНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

В гл. Ill было показано, что величину и точки приложения сил, передающихся шейками коленчатого вала, своим подшипни­ кам, можно определить, когда для всех положений кривошипа известны радиальная и тангенциальная составляющие силы, дей­ ствующей на этот кривошип. Отсюда следует, что все способы рас­ чета, установленные для однорядных двигателей, можно распро­ странить на многорядные машины.

Необходимые для расчетов значения радиальных и танген­ циальных составляющих силы, передающейся общей шейке, уста­ навливаются согласно изложенному в п. 26. Дальнейшие вычисле­ ния выполняются по таблицам, подобным табл. 18 и 21. Приведем результаты таких вычислений для некоторых из основных много­ рядных машин.

Давление на шейки четырехтактного Ѵ-образного двигателя типа М-50 при X = 0,286; p jp z = 0,1; А =0,115; рг = = 125 кгс/см2; F — 254 см2; dm = 9,5 см; /ш = 7,1 см; с° = 0,1;

X254 = 31 700 кгс:

для шатунной шейки

шейки и подшипника. Сравнивая этот рисунок с рис. II 1.9, видим, что на первом, отражающем работу двух цилиндров, имеется два

при -ф = 0 векторные диаграммы для первого и второго оборотов совпадают. Эта шейка так же, как и у однорядного двигателя с таким же коленчатым валом (см. рис. III.4), наиболее нагружена. Как видим, рис. III. 14 и (IV.56) аналогичны. У остальных шеек

239

Раср снижается до 0,22. Как было отмечено в п. 22, уменьшение НВМ за счет противовесов до нуля снижает среднее давление в 1,8 раза. У рассматриваемого Ѵ-образного двигателя такое умень­ шение НВМ получается примерно в 1,5 раза, для остальных корен­ ных шеек— в 1,2 раза.

Рис. IV.55. Векторные диаграммы давления на шатунную шейку и ее подшипник четырехтактного Ѵ-образного двигателя

9 0

-Г +7

Рис. IV.56. Векторные диаграммы давления на коренную шейку и ее подшипник между третьим и четвертым кривошипами

Определим давление на шейки четырехтактного Ѵ-образного

Схема кривошипов коленчатого вала этого двигателя дана на рис. IV.57. Результаты расчета оказались следующими.

240

Векторные диаграммы давлений на шатунную шейку и ее под­ шипник (рис. IV.58), отражающие работу двух рядов цилиндров, по своему характеру совпадают с показанными на рис. III.11. Наи­ большее и среднее относительное давления получились следую­

Результаты расчета для коренных шеек оказались следующими:

Из приведенных данных следует, что у этого двигателя три шейки из четырех несут практически одинаковую нагрузку. Сле­ дует отметить, что относительное среднее давление у двух рас­