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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.06.2024

Просмотров: 132

Скачиваний: 0

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

§ 2. Кинематические особенности КШМ двигателей с противоположно движущимися поршнями

(с ПДД)

В двигателях с ПДП объем рабочего пространства цилиндра ограничивается его отенкаыи и двумя поршнями, движущимися 8 противоположных направлениях. Продувка и зарядка цилин­ дров этих двухтактных двигателей осуществляется через два ряда выпускных и продувочных окон в стенках цилиндра, рас­ положенных по разные стороны от камеры сгорания. Открыти­ ем и закрытием выпускных окон управляет так называемый "выпускной" поршень (обычно нижний поршень в двигателях с вертикальным расположением цилиндров), а открытием и закрытием продувочных окон управляет другой продувочный поршень. При этом для более раннего открытия выпускных окон (предварения выпуска) с целью снижения давления га­ зов в цилиндре к моменту открытия продувочных окон выпу­ скной поршень несколько опережает движение продувочного поршня. Поршни приводятся в движение своими кривошипно­ шатунными механизмами, кинематически связанными либо с

одним общим коленчатым валом (одновальные двигатели [4,б]), либо с двумя разными коленчатыми валами (двухвальные дви­ гатели). Современные судовые и транспортные многоцилиндровые дизели с ПДП (типа Д-100, 61 и др.) выполняются обычно двухвальными, причем, угол опережения движения "выпускно­ го" вала по отношению к "продувочному" валу составляет:

А = 10*15° -

для

нереверсивных

двигателей;Л = 5*10° -

для реверсивных

двигателей.

 

Меньшая величина А для реверсивных двигателей дикту­

ется необходимостью

предотвращения

чрезмерного заброса

газов из цилиндра в

продувочный ресивер при более раннем

открытии продувочных окон в случае работы двигателя на заднем ходу.

14

Таким образом, в кавдоы цилиндре двухвального двигате­ ля с ДДП имеются два нормальных кривошипно-шатунных меха­ низма, перевернутых относительно друг друга на 180° и кинематически связанных шестеренчатой передачей между ва­ лами. При этом могут быть случаи одностороннего(pucJ/5,а) и разностороннего (рис. 1.3,6) вращения валов. Обозначим все точки и звенья КШМ "выпускного" поршня индексом б , а КШМ "продувочного" поршня индексом П • Наличие угла опере­ жения А в движении "выпускного" вала приводят к тому, что положения обоих поршней, при которых имеют место наиболь­ ший и наименьший объемы цилиндра, не совпадают с соответ­ ствующими положениями в.м.т. и н.м.т. обоих КШМ. Поэтому для двига­ телей с ПДП применяют понятия £4,в] внутренней

инаружной объемной мертвых точек (в.о.м.т.

ин.о.м.т.), при которых поршни в цилиндре обра­ зуют наименьший и наи­ больший объемы цилиндра. Положения поршней в в.о.м.т. и н.о.м.т. на­ ступают тогда, когда кривошип "выпускного" вала уже проходит свои в.м.т. и н.м.т. на угол

А

поворота -gj- , а кривошип

"продувочного" вала еще не доходит до своих в.м.т. и н.м.т. на угол

поворота А

Рис. 1.3. Схемы КШМ двухвального двигателя с ПДП: а) при одно­ стороннем вращении валов;

б) при разностороннем вращении валов

15

Аналогично полученным ранее кинематическим закономер­ ностям для нормального К1Ш Ц.7), (1.8) и (1.9) выражения для пути, скорости и ускорения поршней двигателя с ПДП можно записать следующим образом:

- для выпускного поршня

Sn|=Rft [{+ ^ - ( с о ^ т cosfccO] ,

 

v n6=R6-u)(slncx+Y£,5Ln2a');

(I.II)

 

jnb= R bu)a (cos<x+ ?Lb c o s £ o O .

 

 

Snn=* Rn| i +

(а-Д)+-^псол2(ос-м]|;

 

Vnn=f?nCAj [sm(oi-Д)+

$Ы!> (oc-A)J ;

KI.I2)

где

jп=^поог [со5(«-^+А.п с05^(ос-/М],

 

ос -угол поворота "выпускного" вала, отсчитываемый

 

от соответствующего положения в.м.т.

 

Как видно из сопоставления (I.II) и (1.12), величины

путей, пройденных "выпускным"

и "продувочным" поршнями от

их в.м.т., а также скорости и

ускорения

поршней в

каждый

момент времени отличаются. Эти

различия

могут быть

обу­

словлены неодинаковыми размерами звеньев Kill R

и U

, а

также наличием угла опережения Д.

В

выполненных двух-

вальных двигател

.радиусы

кривошипов обоих валов приняты

одинаковыми, т.е. R6=Rn ,

а отношения

Д ь иД.п

для

удоб­

ства монтажа и ремонта КШЫ

выполняются

разными.

Обычно

для ДВС с ВДВ

А. =

 

(см. табл. I).

 

 

§3. Кинематические особенности КШМ

сприцепным шатуном

Внастоящее время все более широкое применение на ко­ раблях имеют V - образные и звездообразные двигатели

16

Рис. 1.4. Схема КШМ с прицепным шатуном

типов Д-12, М-50, 40Д, М-503 и др. В таких двигателях на каждую шатунную шейку коленчатого вала работают два или несколько цилиндров.

Впрактике дизелестроения встречаются двигатели с центральный сочленением шатунов для цилиндров, работающих на одну общую шейку вала, когда оси всех шатунов пересе­ каются с осью шатунной шейки вала. В этом случае все шату­ ны двигателя являются центральными, а кинематика поршней всех цилиндров ничем не отличается от кинематики поршня в нормальном КШМ.

Вуказанных выше отечественных корабельных дизелях при-' меняется не центральное, а прицепное сочленение шатунов в силу его конструктивных преимуществ. В этом случае один шатун главного цилиндра является центральным и называется главным шатуном, а все остальные шатуны боковых цилиндров

прицепляются к кривошипной головке главного шатуна (при помощи пальцев и проушин главного шатуна) и называются прицепными шатунами. Оси прицепных шатунов не пересекают­ ся с осью шатунной шейки вала, поэтому они не являются центральными шатунами, а кинематика связанных с ними поршней боковых цилин­ дров отличается от кине­ матики нормального КШМ в главном цилиндре.

Рассмотрим кинемати­ ческую схему ЮНЫ с одним прицепным шатуном(рис.1А); применяющуюся в V -об­ разных двигателях.

Принято обозначать: %- угол развала ци­

линдров (угод между осями ци­ линдров);

К

- угол прицепа (угол

между осью главного

 

 

шатуна

и радиусом прицепа v

);

r = АС

-

угол

смещения;

 

 

радиус прицепа (расстояние между осью

_

 

шатунной шейки вала и осью пальца прицеп-

 

ного

шатуна);

 

 

СВ^— длина

прицепного шатуна (расстояние между

 

 

осями поршневой и кривошипной головки

R=0AviL~AB-

прицепного шатуна);

и длина

главного ша­

радиус

кривошипа R

 

 

туна

L

;

 

 

 

 

Углы отклонения главного и прицепного ша­

 

 

тунов и поворота кривошипа от осей глав­

Приближенные

ного I и бокового 2 цилиндров.

выражения для пути Snl , скорости vnt и

ускорения jni

поршня

в

 

боковом

цилиндре

с прицепным

шату­

ном имеют следующий вид (вывод

этих формул см. в [7,9,10]):

Snt= Ht- K-R [Е c o s (c*t+ Ф)+-^-Fcos(2c<r 0)]-,

 

 

 

 

 

Vtn,— i?u)[Esin(<*<+

Ф)+ \ F Sin(2.0^-0)]

 

(1.13)

 

 

R со2,[E

c o s (о ^ Ф ) + F cos( 20^ -0 )].

собой

расстоя­

В формулах (I.13)

величина

 

 

представляет

ние от оси вала 0

до

в.м.т.

поршня

бокового

цилиндра

2

 

(см. рис. 1.4), а постоянные

 

К

,Е

,F

и начальные

 

фазы

гармоник I и 2-го порядков ф и

 

8 - функции от величин

 

 

 

 

R,L,r,i,3 и

 

, определяемые выражениями:

 

 

 

 

 

 

A 'I

- ^ - ~

c o s

Y

c o s

^+^-(

Y +

-

2 Y ) ^

 

2,3'

j

К L 1

 

 

 

 

 

cos

 

j cos

 

c o s

 

 

Ф—arctg [

т

Ч ^

т

) ‘1 г с о а }

^

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ у

 

]■— 'Slnty-SUltf

 

 

 

 

 

 

18

9= arctg

 

i+ (i+ j-)

sin y- sin У

 

E

со^Ф

„

4 & " £ г с т * * И г ) ¥ т : с<вМ]

F = - - - - - - - - - S i

Величины

R , L , r Tl,X и

полностью характеризуют

кшм с прицепным шатуном в кинематическом отношении и по­

этому называются основными кинематическими параметрами этого механизма.

Сопоставляя формулы (1.3) с формулами (1.7), (1.8) и (1.9) для пути, скорости и ускорения поршня в нормальном КШМ главного цилиндра, видим, что они отличаются по ампли­ тудам и начальным фазам гармоник I и 2-го порядков. Из этого различия в кинематике поршней главного и бокового цилиндров вытекают следующие важные практические особен­

ности двигателей с прицепными шатунами.

и степенях сжатия

I.

При одинаковых

размерах

цилиндров

ход поршня в цилиндре

с прицепным

шатуном получается

боль­

ше, чем в главном цилиндре:

5 =

200 мм,

S* = 209,8 мм;

- в двигателе М-50

-

- в

двигателе

40Д

-

S = 300

мы,

Sv =

304,3 мы;

- в двигателе ЗД12 -

S =

180

мм,

S t=

186,7 мм .

Это приводит к соответствующей разнице в мощностях рядов

цилиндров.

Поршни в боковых цилиндрах

с прицепными шатунами

2.

достигают своих верхних и нижних крайних положений с не­

которым смещением по углу поворота вала по

отношению

к

положениям кривошипа вала в в.м.т. и н.м.т. данного цилин­

дра. Чрезмерная величина

этого смещения может потребовать

19

Смотрите также файлы