Файл: Болотин Ф.Ф. Динамика корабельных ДВС учеб. пособие.pdf

ВНЕШНЯЯ НЕУРАВНОВЕШЕННОСТЬ ДВИГАТЕЛЕЙ СО СЛОЖНОЙ КОМПОНОВКОЙ

§ 24. Определение внешней неуравновешенности

В последние.годы широкое распространение получили двух­ тактные двигатели с противоположно движущимися поршнями (ПДП). Они обладают высокой агрегатной и удельной мощно­ стью, высокой форсировкой, хорошими весовыми показателя­

ми.

Компоновка двигателя с ПДП в двухрядном исполнении (с четырьмя коленчатыми валами) или с расположением осей

цилиндров в виде треугольника (с тремя коленчатыми вала­ ми) или квадрата (ромба) позволяет получить двигатель большой агрегатной мощности и небольших габаритов (61, "Дельтик" и др.).

Рассмотрим принцип определения неуравновешенности двухвального рядного двигателя с ПДП. Такие двигатели выполня­ ются с односторонним или разносторонним вращением валов.

Каждый цилиндр двигателя с ПДП имеет два кривошипно-шатун­ ных механизма. Поршень одного из них управляет открытием выпускных, а другого - продувочных окон. Кривошипный механизм, связанный с "выпускным” поршнем,, опережает в своем движении кривошипный механизм, связанный с "проду­ вочным" поршнем на угол Ь в пределах 5-10° п.к.в. - у ре­ версивных и в пределах 10-15° п.к.в. - у нереверсивных двигателей. Оба коленчатых вала связаны кинематически шестеренчатой или иной передачей. Опережение "выпускного" механизма необходимо для обеспечения лучшего протекания процессов газообмена.

150

Наиболее полно вопрос об определении неуравновешенно­ сти двигателей с НДП разработан профессором Военно-мор­ ской орденов Ленина и Ушакова академии О.К.Найдеяко [8]

определять как сумму неуравновешенностей каждого из этих двигателей в отдельности. Поэтому определение неуравнове­ шенности двигателя с ПДП производят в следующей последо­ вательности,

1.Определяют результирующие силы инерции и результи­ рующие моменты этих сил каждого двигателя по изложенному выше методу определения неуравновешенности для рядных двигателей. Как указывалось, многоцилиндровые двигатели практически являются уравновешенными по силам инерции (центробежным, ПДМ I и 2-го порядков). Поэтому практиче­ ски возникает вопрос только об определении неуравновешен­ ности по моментам от этих сил, который ниже и рассматри­ вается.

2.Путем суммирования результирующих фиктивных момен­ тов обоих двигателей определяют фиктивный^ результирующий момент всего двигателя с ПДП для исходного положения КШМ (первый кривошип коленчатого вала, связанный с "выпускным" поршнем, находится в в.м.т.), закон изменения этого момен­ та, закон изменения действительного неуравновешенного мо­ мента и его наибольшее (амплитудное) значение.

На величину и характер изменения результирующего момен­ та двигателя с ПДП влияет направление вращения коленчатых валов. Результаты оказываются разными при одностороннем и разностороннем вращении коленчатых валов, поэтому рас­ смотрим эти два случая отдельно. Будем для определенности

131

в двигателях "Гетаверкен" выпускные окна расположены в верхней части цилиндра и "выпускным" является верхний

КШМ).

За начало отсчета углов (времени) примем, как указы­

с целью обеспечения лучшего протекания рабочих процессов

тель с таким порядком работы имеет относительную неуравно­

(см. кривошипные схемы "продувочного и "выпускного" валов на рис. 7.1).

132

Напомним, что начальная фаза - это угол между фиктив­ ным вектором момента (или совпадающим с ним вектором от­ носительной неуравновешенности) и первым кривошипом. По­ ложительное направление отсчета углов - против часовой стрелки.

Изобразим фиктивные моменты

получения величины и направления истинных векторов резуль­ тирующих моментов необходимо векторы фиктивных моментов

к положению одного первого кривошипа "выпускного" колен­ чатого вала. Тогда начальные фазы, как видно из (рис.7.1), будут:

- для вектора

( М Л * — ■ - для вектора

)ПР— лу,пр(С*)=Ш'Ч'ф'т6-Д)= 1&0-(67°30’-i5o)= (27°30' .

134

Положительное направление отсчета углов - по направле­ нию вращения "выпускного" вала, т.е. против часовой стрел­ ки.

Геометрическая сумыа(М1 /)"АПимеет начальную фазул^"*",

которая в данном случае равна:

угол между сторонами пополам. Если КШЫ не одинаковы (на­ пример, нижний шатун длиннее верхнего), то ПДИ обоих ме­ ханизмов не одинаковы, поэтому

(м Г )'* (м Г Г

и вместо ромба получим параллелограмм, диагональ которого не делит угол пополам. В этом случае начальную фазу можно определить графически, измеряя угол между направлением

с ПДП определяется путем поворота фиктивного вектора(Й*/)'иуп на 90° по часовой стрелке и проектирования полученного вектора1М*)"АПна горизонтальную ось.

Выясним, как изменяются величина и направление резуль­ тирующих фиктивных(MiY An,(MiTAnH действительного( М ^ пд,пмо­ ментов сил инерции ПДМ 1-го порядка. При вращении колен­ чатых валов вместе с ними в противоположных направлениях вращаются и жестко связанные с валами векторы (м*')ви(М*Т!’ Когда они одинаковы по величине (в случае идентичности верхних и нижних К Ш ) , вектор геометрической суммы(М^')ПАП всегда направлен по диагонали ромба, которая не меняет своего положения в пространстве. Так что вектор результи­ рующего фиктивного моменга(МхУАП сил инерции ПДМ 1-го по­ рядка двигателя с ПДП направлен вдоль пунктирной линии,

135

Величина этого момента изменяется от нуля (когда оба вектора направлены в противоположные стороны ) до наиболь­

ной линии один раз, будучи оба направлены влево, и второй раз, когда направлены вправо вдоль этой линии. Противо­ положное направление векторы займут в положении, когда они окажутся перпендикулярными пунктирной линии. В случае равенства величин векторов их геометрическая сумма в этом положении равна нулю. Йели по величине векторы не равны, то результирующий вектор в этом положении достигает мини­

Величина и направление вектора действительного резуль­ тирующего момента(М^)ПАПсил инерции ПДМ 1-го порядка

(Мх ) на вертикальную ось, а затем проекцию этого вектора повернем по часовой стрелке на 90° (до совпадения с гори­ зонтальной осью). Таким образом, величина действительного результирующего момента сил инерции ЦДЛ 1-го порядка равна вертикальной проекции фиктивногов е к т о р а ’

Максимальное значение вертикальной проекции при иден­ тичности КШМ (рис. 7.1) легко находится графически как проекция на вертикальную ось наибольшего результирующего фиктивного вектора:

136