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: 138

Скачиваний: 0

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

- силуРр^, передающуюся на остов двигателя и урав­ новешиваемую такой же силой давления газов, действующей на крышку бокового цилиндра.

Совершенно аналогично можно рассмотреть действие сил

инерции П Д М Р ^ на поршень бокового цилиндра,

которые так­

же образуют крутящий и опрокидывающий моменты,

складываю­

щиеся с моментами от сил давления газов, и, кроме того,

свободную с и л у Р ^ , передающуюся на фундамент двигателя и вызывающую вибрации его как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях благодаря наклонному располо­ жению оси бокового цилиндра.

Центробежная сила инерции T?R действует здесь по направ­ лению радиуса кривошипа так же, как в обычном рядном дви­ гателе с нормальным КШМ, передается на фундамент и вызы­ вает вибрации двигателя в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Вопросы для самоконтроля

1. Нарисуйте схему действия сил давления газов и их составляющих в нормальном КШМ, напишите выражения для нормальной, радиальной и горизонтальной составляющих.

2.Передаются ли силы давления газов на фундамент дви­ гателя?

3.Для чего служат анкерные связи и силовые шпильки в ДВС? Почему в двигателях ДОД, Д-Д2 и Д-43 нет анкерных

связей, а в двигателях 9Д, 37Д такие связи

есть?

 

Д. Откуда появляется крутящий момент, действующий на

 

вал двигателя, и какой формулой он определяется?

и на

3.

Что такое опрокидывающий момент,

чему он равен

что он действует?

значениях а

)

6.

При каких положениях вала (при каких

крутящий момент от сил газов отрицательный и почему при

 

этом

вал двигателя вращается в положительном направлении?

Д9

7. Нарисуйте схему действия сил инерции поступательно движущихся масс в нормальном КШМ и напишите выражения для всех составляющих этих сил и их моментов.

8. При каких положениях вала составляющие сил инерции

иих моменты изменяют направление действия и сколько раз за каждый оборот коленчатого вала?

9.Передаются ли на фундамент двигателя силы инерции?

10.Как действуют в КШМ центробежные силы инерции?

11.Какие вибрации двигателя возникают в результате дей­ ствия сил инерции?

12.Как взаимодействуют между собой силы газов и силы инерции поступательно движущихся масс, а также крутящие

иопрокидывающие моменты этих сил?

13.Каковы особенности действия сил давления газов и инерции в КИ1М ДВС с ПДП при одностороннем и разносторон­ нем вращении валов?

14.Какова особенность действия сил давления газов и инерции в КШМ с прицепным шатуном?

Г Л А В А 4

ДВИЖУЩИЕ, НОРМАЛЬНЫЕ, РАДИАЛЬНЫЕ И КАСАТЕЛЬНЫЕ СИЛЫ В ДВИГАТЕЛЕ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЕ

§13. Определение движущих сил, действующих на поршень одного цилиндра, в зависимости от угла поворота коленчатого вала

Движущими силами называют суммарные усилия, приложен­ ные к поршню в рабочем цилиндре двигателя.

Суммарное результирующее усилие Р , действующее на пор­ шень, складывается из силы давления газов со стороны рабо­

50

чей полости цилиндра Р ц

, силы атмосферного давления со

стороны картера Р 0 , силы

инерции приведенных

к

оси поршне­

вого пальца поступательно движущихся массР}

 

, силы веса

поступательно движущихся частей кривошипно-шатунного меха­ низмаР йи приведенных к поршню сил трения Ртр

Принято считать силы, действующие на поршень, положи­ тельными, если они направлены к оси коленчатого вала, м отрицательными, если они направлены от оси. Тогда резуль­

тирующая сила, приложенная к поршню,

определяется

алгеб­

раической суммой.

кгс .

(4.1)

Р = Р ч*-Ро+Рл+Р6+Ртр

Отнесем все силы равентва (4.1), выраженные в кгс, к пло­ щади поршня двигателяF n ; получим приложенное к поршню от­ носительное результирующее усилие и все его составляющие,

имеющие

размерность давления:

кгс/сма .

(4.2)

Силы

P= Pu1+ Po+ Pj+ Pa'v'pTp

трения, зависящие от очень

многих факторов

и еще

малоизученные, в динамических расчетах двигателей не учи­

тываются,

а силами веса пренебрегают ввиду

их малости

(обычно величина О“

0,2 кгс/см2-, что явно малоГ)

даже по

сравнению

с атмосферным

давлением р 0= 1,0

кгс/см

). По­

этому результирующую силу, приложенную к поршню, практи­ чески находят как алгебраическую сумму только трех состав­ ляющих:

 

P=Pu,+P0+Pj

кгс/смг .

(4 .3)

Определять значения этих сил

в зависимости от положения

поршня S n

и угла поворота коленчатого

вала ос (Snпере­

мещение поршня от верхнего крайнего положения) удобно

графическим

методом, суть которого можно пояснить по

рис. 4.1, где для примера взята теоретическая индикатор­ ная диаграмма четырехтактного двигателя с наддувом, полу­ ченная в результате расчета раоочего процесса. Эта диаграм­ ма определяет значения давления в рабочей полости цилиндра кгс/см*-в зависимости от такта раоочего цикла и от по­ ложения ииршня (поскильку ход ииршня определяется отрезком

51

'Рис. 4.1. Графический метод определения движущих сил.

оси обсцисс между

объемами камеры сжатия Vc и

полным объе­

мом цилиндра Va ).

расчете двигателя наиболее

значительные

В динамическом

результирующие силы, действующие на поршень, определяются участками индикаторной диаграммы для процессов сжатия и расширения, а при определении менее существенных резуль­ тирующих сил для процессов выпуска и впуска для упрощения

можно принимать

давление в цилиндре

 

 

 

 

 

 

ри.*= -ки^ —

кгс/см4,

(4Л)

где

Рн х. _

Условное среднее

значение давления в ци­

 

Рки,И Рг

-

линдре при насосных ходах поршня;

 

расчетные величины

давления в

цилиндре в

Нанесем

 

 

процессах впуска и выпуска.

отрезок

линиюрнл на индикаторную диаграмму;

диаграммы

будет

определять давление рц в процессах впуска

и выпуска. Проведем на этом графике линию постоянного

атмосферного давления р0 = I кгс/см

; отрезки

ординат

между

кривыми

процессов расширения z-t) , выпуска и впуска

r-cu

сжатия a -с , составляющими

индикаторную диаграмму,

и прямой атмосферного давления определяют значение разно­ сти давлений на поршень рц-р0 при соответствующих положе­ ниях поршня S n .

Для определения относительных результирующих силР, действующих на поршень в этих положениях, согласно форму­ ле (4.3) необходимо еще прибавить или вычесть силы инер­ цииР} , в зависимости от их знака. Как видно из аналити­

ческого

выражения,

 

 

 

4 .(5 )

Силы pj

Pj = - m - Rcoz(cos<x+Acos2 oO .

 

являются отрицательными в начале хода

поршня (при

et, = 0 направлены вверх

от

оси коленчатого Бала) и

поло­

жительными в конце (при

a

= 180° направлены

вниз

к оси

коленчатого вала). Следовательно, при движении поршня от верхнего крайнего положения вниз, например в процессе

53

расширения,

силы инерции Pj сначала ослабляют действие

сил давления газов, а затеи, наоборот, усиливают его.

Кривую зависимости

сил инерции Pj

от перемещения

порш­

ня S n можно

построить известным графическим

методом

Толле.

Для удобства же графического суммирования разности давле­

ний рц-Ро

и сил инерцииPj

последние

нужно

строить

на

диаграмме P=f(Sn) с обратным

 

знаком,

откладывая

их значе­

ния не от оси абсцисс, а от линии атмосферного

давления р0.

Отложим

из точек

А

и В

, лежащих

на прямой атмосфер­

ного давления р0 по

перпендикулярам, отрезки

AC=mjRu?(i+A.')

и BD=tnjRa/(Hl^» равные экстремальным

значениям сил инер­

ции Pj

в крайних положениях поршня при

о. = 0 и 180°, взя­

тым с обратным

знаком. Соединим точки С

и Б

прямой

линией

и из точки пересечения_ее с линией атмосферного давленияЕ

опустим перпендикуляр

части

и

соединив

. Разделив

прямые C F

и F D яа

четыре

равные

одноименные точки

деления 1,2 и 3 вспомогательными прямыми линиями, проведем

из точек С

и Б

касательную

к этим прямым. Полученная

парабола С

представляет собой

зависимостьPj=f(Sn') на уча­

стке всего хода поршня.

Отрезки ординат графика между линиями процессов на

индикаторной диаграммеz - t ,Ct-r ,а - С

и кривой сил

инерции Pj дают значения результирующего

усилия в

зависи­

мости от перемещения поршня $ п • Для определения

знака]?

удобно применять следующее правило: результирующая сила, действующая на поршень двигателя, определяется вектором, проведенным на графике от линии какого-либо процесса на индикаторной диаграмме до кривой сил инерции поступатель­ но движущихся масс; эта сила положительная, если указан­ ный вектор направлен вверх, и отрицательная, если вектор направлен вниз.

Теперь мы видим, что термин "движущие силы", принятый для определения результирующих сил, действующих на поршень, вообще говоря, не является вполне удачным, так как он от­ ражает физическую сущность этих сил только в той части

54

Смотрите также файлы