Файл: Ливенцев, Ф. Л. Двигатели со сложными кинематическими схемами. Кинематика, динамика и уравновешивание.pdf

Г л а в а II

Силовой АНАЛИЗ две со сложными

КИНЕМАТИЧЕСКИМИ СХЕМАМИ КРИВОШИПНО-ШАТУННЫХ МЕХАНИЗМОВ

12. Порядок и исходные данные для табличных силовых расчетов поршневых ДВС со сложными кинематическими схемами

При разработке проектов ДВС одним из ответственных и слож­ ных является силовой расчет, результаты которого используются при построении графиков набегающих моментов, являющихся основой для расчета коленчатых валов, анализа работоспособности шатунных и коренных шеек И их подшипников, крутильных колебаний [8 ] и др. Во многих опубликованных капитальных трудах по конструированию и расчетам ДВС 15, 6 ] приводятся результаты силовых расчетов для ДВС со сложными кинемати­ ческими схемами в виде различного вида графиков, но нет доста­ точно полно изложенных методов для выполнения таких расчетов, поэтому ниже даются необходимые рекомендации, позволяющие выполнять эти расчеты для ДВС со схемами кривошипно-шатунных

3)массы деталей кривошипно-шатунного механизма, (комплёктного поршня, шатуна, а также положение его центра тяжести, или распределение массы шатуна между центрами верхней и ниж­ ней его головок);

4)компоновочную схему проектируемого двигателя (Х-об-

разного, звездообразного, у-образного и др.); 5) кинематическую схему одной секции кривошипно-шатун­

ного механизма, т. е. схему механизма для рабочих поршней, действующих на одну шатунную шейку коленчатого вала.

По известным параметрам рабочего процесса расчет ординат линий сжатия и расширения индикаторной диаграммы рекомен­ дуется производить табличным способом, пользуясь рис. 24 и известными положениями теории ДВС [2]:

55

Ординаты линии расширения можно определить, производя сжатие рабочего тела от давления рь до давления рг, пользуясь рассмотренным выше приемом, т. е. принимая б вместо ер; рь вместо ра, Ѵь вместо Ѵа\ Ѵр = Ѵср вместо Ѵс и /і2 вместо пѵ

Если двигатель имеет симметричную диаграмму газораспреде­ ления Ѵа = Ѵь, то для расчета ординат линии расширения можно

Расчет ординат линии расширения приведен в табл. -9. По­ строив индикаторную диаграмму по расчетным ординатам (четвер­ тые строки табл. 8 и 9), необходимо тщательно проверить соответ­ ствие полученного среднего индикаторного давления рг расчет­ ному, для чего площадь индикаторной диаграммы с учетом пло­ щади ее хвостовой части надо разделить на Vs или при помощи любых других приемов. Эта проверка должна исключить одну из возможных ошибок в трудоемком силовом расчете.

Имея веса или массы комплектного поршня и шатуна, необхо­ димо определить приведенный к центру пальца поршня его вес

57

Т а б л и ц а 9. Расчет ординат линии расширения

или массу, пользуясь рекомендациями' трудов по конструиро­ ванию и расчетам ДВС [3, 5, 6 ]. На основании компоновочной

Рис. 25. Компоновочная схема двигателя к примеру 9

схемы, числа рабочих цилиндров і и тактности проектируемого двигателя устанавливается угол между вспышками в рабочих цилиндрах, порядок работы цилиндров в главном блоке, для рабочих цилиндров одной секции кривошипно-шатунного меха­ низма и для всего двигателя.

П р и м е р 9. Четырехтактный двигатель имеет пять блоков по шесть цилиндров; блоки расположены звездообразно относительно о.си коленчатого вала (рис. 25); число рабочих цилиндров і = = 5 X 6 = 30; угол между вспышками в рабочих цилиндрах для

58

всего двигателя 720 : 30 = 24°; коленчатый вал имеет три пары зеркально расположенных кривошипов (1—6 ; 2—5; 3—4), закли­

в секции кривошипно-шатунного механизма,, в блоке рабочих цилиндров и в двигателе. В рассматриваемом примере расчетными могут быть интервалы 24, 12, 6 , 4, 2 и 1°. Достаточная точность расчета может быть достигнута при расчетных интервалах 1 2 и 6 °.

П р и м е р 10. Если по этой же компоновочной схеме (рис. 25) рассматривать двухтактный двигатель, тогда углы между вспыш­ ками для всего двигателя будут .360 : 30 = 12°; углы между вспышками в цилиндрах блока 360 : 6 = 60°; порядок работы

6 и 4°, а достаточная точность расчета будет обеспечена при расчет­ ных интервалах 12 и 6 °. Порядок работы цилиндров для этого примера дан в табл. 1 1 .

Коленчатый вал двигателя должен быть звездообразным с по­ рядком заклинки кривошипов 1-5-3-4-2-6, при котором силы инерции первого, второго порядков ц центробежные взаимно уравновешиваются; моменты сил первого порядка и центробежных уравновешены. Момент сил второго порядка неуравновешен.

Силы инерции первого и второго порядков возвратно-движу- щихся частей кривошипно-шатунного механизма одного рабочего

59