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

Скачать файл (8,00Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 57

Скачиваний: 0

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

Однако и в этом случае не исключается влияние центробежных сил вращающихся масс шатунов на величины векторов диаграмм шатунных шеек. На рис. 38 представлены векторные диаграммы первой коренной 1 и шатунной 2 шеек, которые построены на основании данных граф 19 и 20 табл. 12; при этом векторы диа граммы 1 получены графическим путем как реакции результирую щих векторов диаграммы 2 в данном случае для симметричного колена, однако этот способ позволяет строить диаграмму 1 и для несимметричных колен. На диаграмме 2 показано влияние цен-

т	'
Рис. 37. Расчетные положения смежных	кривошипов 5, 6 к при
меру 14:

/ — д л я с о с т а в л е н и я р а с ч е т н ы х ф о р м у л ; 2 — д л я у ч е т а в л и я н и я ц е н тр о б е ж н ы х си л

тробежной силы приведенных к оси шатунной шейки вращаю щихся масс главного и прицепных шатунов и их нижних головок, которое приводит или к параллельному перемещению точек диа граммы 2 вверх по направлению действия силы Раш (в положе ние 3), или к переносу центра диаграммы из точки О в точку 0'

на величину Р шш, что видно из сопоставления векторов qa и qa- Векторная диаграмма 4 для коренной шейки 5, 6 между кривоши пами 5 и 6 построена по данным граф 12 и 13 расчетной табл. 22. Векторная диаграмма 5 для вкладыша' шатунной шейки построена с учетом влияния центробежной силы Раш = —40 кН, по данным граф 2 и 3 табл22 с изменением цифр в графе 3 на величину Раш = = —40 кН. На рис. 39 представлены векторные диаграммы ша тунной и нижцей коренной шеек и вкладыша шатунного подшип ника двенадцатицилиндрового радиального двигателя «Нордберг», составленные на'основании данных граф 62 и 75 расчетной табл. 17, а также данных кривой 6 на рис. 32, для дополнительных

101

Рис. 38.-Векторные диаграммы для шатунных и коренных подшипни ков двигателя по схеме на рис. 25 к примеру 14

102

Рис. 39. Векторные диаграммы шатунного и коренного подшипников двигателя «Нордберг»

углов а = 5, 15 и 25°; 1 — векторная диаграмма для шатунной шейки; 3 — векторная диаграмма для подшипника (вкладыша) обоймы нижних головок шатунов без учета и 4 с учетом влияния центробежной силы Раш = 200 кГ; 2 и 5 развернутые полярные диаграммы для шатунной и нижней коренной шеек коленчатого вала.

При построении развернутой диаграммы результирующих сил, действующих на шатунную шейку, для определения вели

чин &тах и &Ср векторы qi должны измеряться от центра О", учитывающего влияния центробежной силы Ршш приведенных к осй шатунной шейки вращающихся масс обоймы и шатунов. При построении векторных диаграмм коренных подшипников «-блочных ДВС вместо касательных и радиальных составляющих результирующих сил могут быть использованы вертикальные и горизонтальные составляющие результирующих сил, действую

щих на	колено вала [4].
17.	Определение дополнительных нормальных сил Р п
от действия прицепных шатунов звездообразных ДВС,
	передаваемых через главный шатун гильзе
	его рабочего цилиндра
От главного шатуна на гильзу его рабочего цилиндра через
поршень передается нормальная сила ± Р ла, которую условимся

считать положительной при ходе расширения и отрицательной при ходе сжатия поршня главного шатуна. Кроме этой нормальной

силы, через главный	шатун от действия каждого	прицепного
шатуна передаются	дополнительные нормальные	силы ± Р пі,

знаки которых соответствуют знакам сил Рпа от действия главного шатуна.

Рассмотрим секцию кривошипно-шатунного механизма с при цепными шатунами звездообразного двигателя (при нечетном числе рабочих цилиндров или блоков), у которого углы уг расста новки пальцев нижних головок прицепных шатунов в обойме, или в нижней головке главного шатуна, равны углам между осями рабочих цилиндров (или между плоскостями блоков) на картере двигателя у 2 — уг и yk — (k — 1) уг (рис. 40). Расстояния от осей пальцев нижних головок прицепных шатунов до оси нижней головки главного шатуна одинаковы, т. е. г2 = /-3 = • • • = rL = г. Длины L2i. . ., L. всех прицепных шатунов одинаковы. Индексы у буквенных обозначений величин соответствуют номерам рабочих цилиндров, считая первым цилиндр главного шатуна.

Разделим секцию кривошипно-шатунного механизма двига теля плоскостью симметрии, проходящей через ось рабочего цилиндра главного шатуна (или через оси рабочих цилиндров блоков главных шатунов) на две группы. Первой группой цилин дров будем считать те, которые расположены от плоскости сим метрии в сторону вращения кривошипа, и второй группой — рас-

104

положенную с другой стороны от плоскости симметрии. В каж дой группе для каждой секции кривошипно-шатунного механизма

будет находиться 1 рабочих цилиндров при нечетном числе

блоков рабочих цилиндров.

Рассмотрим первую группу рабочих цилиндров. 'Допустим, что в начале хода расширения или наполнения в цилиндре глав ного шатуна кривошип отклонился от его в- м. т- на угол а г Тогда от действия главного шатуна на гильзу его цилиндра будет

-1>п1

Рис. 40. Расчетная схема для определения нормальных сил Рп1 от действия прицепных шатунов

передаваться нормальная сила + Р пѴ Если вдоль шатуна второго рабочего цилиндра действует сила создает дополнительный положительный момент шатуне

Мга ——Рш2^2»

где

прицепного Д ш2, то она на главном

(90)

К = г sin <р2;

(91)

Фг = ßi + ßä-

Для положения кривошипно-шатунного механизма, изобра женного на рис40, углы ßx и ß3 являются положительными.

105

<Хі

Та

> — ^ 2

<180°

	О
О
СО

180°+

• ^ 2

>180°+

<360°

		Т а б л и ц а		23.	Зависимость знаков углов ßlt ß*, ß„,
		Первая группа цилиндров
Для цилиндра 2							Для к го цилиндра
ß>	ß*	Ф„		lh		a t	ß.	h	ч	ft*
0	+	+		+		0	0	+	+	-1 -
+	т1	-j-rnax	-j-max			Vfe	+	~ь	+max	+max
						2
+	0		'	+	>	Ж	+	0	+	+
					.	2
+ ßl =		0		0	<180°		+ßl= = - ß ü		о-	0
0	= -ß *						0
	—	—		—		О		—	—	—
	—	—		—		СОО		—	—	—
		—max	—max		180°+				—max	—max
					^	2
	0				>180°+			0
					+	Ж
					^	2
- ß i= = -j-ßa		0		0	<360°		- ß l= = +ß*		0	0
0	+	+		+		0	0	+	+	+

<р£,	фл и плеч hk,			hn от угла ах		поворота кривошипа
					В т о р а я гр у п п а ц и л и н д р о в
			Д л я ц и л и н д р а i							Д л я п- го ц и л и н д р а
•a ,			ß«	p 1	*>1	h i		<Xi		ß.		ч	л «
	0		0	__	_	___		0		0	_	_	.-
	Уа		+ ß i == - ß /		0	0		Yn		+ ß l == - ß «		0	0
	2		+ ß i == - ß /		0	0		2		+ ß l == - ß «		0	0
	2							2
^		2	+	0	+	+	> Т д ■			+	0	+	+
^		2					^		2
< 1 8 0 °			+	+	+ m a x	+ ш а х	< 1 8 0 °			+	+	+ і п а х	+ m a x
						1			о
	1 8 0 °		0	-I-	• +	“Г .		со	о	0	+	+	+
	1 8 0 °		0	-I-	• +	“Г .		со		0	+	+	+
1 8 0 ° +			- ß x ==	+ß*	.0	0	00 о			- ß l = = + ßn		0	0
			- ß x ==	+ß*	.0	0				- ß l = = + ßn		0	0
4 .		1					}1-
^		2					-
^		2
> 1 8 0 ° +				0	—	—	> 1 8 0 ° +			—	0
+	Ж						+	Ѵ»
^		2					^	2
' < 3 6 0 °			—	—	— m a x	— m a x	< 3 6 0 °			—	—	— m a x — m a x
	0		0		—	—		0		0	—	—	—

С увеличением угла а х угол ßx будет расти, а угол ß2 будет уменьшаться, но угол ср2 и плечо /г2 будут расти и при а 1 = - і- у 2

достигнут значений +ф 2тах и + /i2maxКогда ось прицепного шатуна второго цилиндра совместится с осью его цилиндра при

ссх t>-^~ у г» угол ß2 обратится в нуль, а затем будет расти в сто

рону отрицательных значений. При повороте кривошипа на угол а х < 180°, при котором ось прицепного шатуна второго цилиндра

совпадет с радиусом г2 или с линией 0 'А 2,	вследствие чего угол
—ß2 = +ßi> угол между осями главного	и прицепного шатуна

второго цилиндра станет равным у2, а угол ср2 и плечо 1і2 мо мента М п2 обратятся в нули. При дальнейшем вращении криво шипа угол Н ^ібудетуменьшаться, угол—ß26yÄeTpacTH, ауголср2 и плечо h 2 момента М п2 будут увеличиваться при отрицательном их значении. Когда ось главного шатуна вторично совместится с осью его цилиндра (ссх == 180°), угол ßx обратится в нуль, а угол ß2 достигнет своего наибольшего отрицательного значения. При > 180° угол ßx будет увеличиваться при отрицательном его значении, а угол ß2 — убывать, но угол —ср2 будет увеличи ваться и достигнет своего наибольшего отрицательного значе

ния при а х = 180°+ а затем будет убывать.

При дальнейшем вращении кривошипа ось прицепного ша туна 2 вторично совместится с осью второго цилиндра (а1 >> 180° +

+ -у-) при положении их поршня в н. м. т.; угол ß2 уменьшится до нуля, а затем будет расти при положительном его значении; угол ßi достигнет наибольшего отрицательного значения, а затем

будет убывать при том же знаке. Когда кривошип повернется на угол о+ < 360°, при котором ось прицепного шатуна вторично совпадает с линией 0'А 2, угол + ß 2 будет равен —ßx; угол ср2 = 0 и h2 = 0. При повороте кривошипа на о+ = 360° угол ßx будет равен нулю, а затем будет увеличиваться при положительном его значенииТаким образом для первой группы цилиндров можно установить зависимость от угла о+ поворота кривошипа знаков углов ßi> ß2 и ср2 и плеча Д2 момента Мп2 для цилиндра 2 и для

любого	другого цилиндра первой группы, что и представлено
в табл.	23.

Рассмотрим вторую группу цилиндров. Если		при	повороте
кривошипа на угол 0+ вдоль прицепного шатуна		і-го цилиндра
будет действовать сила Рт , то она создаст	момент на		главном
шатуне
- М „ г= Р шг( - А г),			(92)

107

106

где	—/г; = г (—sin ср.),	в.	котором		—sin ср;. =	sin (—срг) =
= sin (+ ß x — ß() при ßx <			ßr
С увеличением угла а х угол + ßx растет, а, угол —ß£ умень
шается. Когда ось і-го прицепного шатуна первый раз							совпадет
с радиусом г{, т. е. с линией 0 'Ар				угол между осями			главного
и і-го прицепного шатунов			будет	равен	у2, угол	+ ßx = —ßf;
угол	ф;. = 0 и /і(- = 0.	При	дальнейшем		вращении	кривошипа

ось і-го прицепного шатуна первый раз совпадет с осью его ци линдра, угол —ß; обратится в нуль, а затем будет увеличиваться при положительном значении; угол срг. и плечо /гг станут больше нуля. Когда кривошип повернется на угол ссх <| 180°, угол ср,- =

= - fß i+ ß,. и	ht достигнут наибольших положительных значе
ний.	180° угол + ßx обращается в нуль, а затем увели
Когда а х =	180° угол + ßx обращается в нуль, а затем увели

чивается при отрицательном значении. При повороте кривошипа на угол а х = 180° + -^- ось і-го прицепного шатуна вторично

совпадет с радиусом г£ или с линией О'Ар угол между осями глав ного и г-го прицепного шатунов станет равным у2, угол —ßx = = +ßi> Фі = 0 и А. = 0. При дальнейшем вращении кривошипа ось і-го прицепного шатуна вторично совпадет с осью его цилин

дра ( а х > 180° -[--ту-), угол + ß£ обратится в нуль, а затем	будет
увеличиваться при отрицательном значенииПри а х <	360°

угол ср(- и плечо hi достигнут наибольших отрицательных значе ний и т. д. Приведенные выше рассуждения позволяют установить

зависимость от угла а х поворота кривошипа	знаков углов ßx,
ßt-, ф£ и плеча /г£ для і-го, а также для n-го	цилиндра второй
группы, которые и приведены в табл. 23-

Таким образом, определение дополнительных нормальных сил, передаваемых цилиндру главного шатуна от прицепных шатунов, сводится к определению углов ßx, ß2, ß£_x, ß,- в зависи мости от угла ссх поворота кривошипа; значение этих углов и их

знаков позволяет определить углы ф2,				ф3, . . .,		ф£,	а также
плечи h2, h3, . . .,	моментов	Мп2,	Мпз,		■. ., Мпг		Что	ка
сается конечных.знаков этих моментов и сил					Рп2, Рпз,		■■.,	Р,н,
то они зависят от знаков сил Рш2, Рш3,				■. ., Рт ,		действующих
вдоль прицепных шатунов.
Углы ß£ в зависимости от а х и отношения					X =	могут быть
определены по таблицам, приведенным в трудах по ДВС							[3, 5, 6],
по формуле (1) или по формуле (d) настоящего параграфа.
Для определения углов ß2, ß3,		. . .,	ß; воспользуемся рис. 40.
Находим
« 2 =	72 — « 1 и а х =		у2 — а 2.					(а)
Из Д 0’А'2В
-Jh	. — —L—	____Ь.____			’			(Ь)
sin у 2	sin 62	sin (уа -)- б2)

108

откуда

_L_	sin (y 2 + .6 2) . r = . J J	si»	б2 и	sin (у2 +	62)
Л 2	sin у	Sin Y2		sin ö.	(C)
Из Д	O'BO
	L _	R
	Sin %	sin	\|}j

откуда
		•	й	в .
		sin ßj — -J- sin at
Из	четырехугольника		0 0 'A'2C\
откуда	R sin a 2 -\|- r sin ßx = L2sin ß2,
откуда
		sinß2=		* sin%+ '- sinßl,
						J->2
где rsinßi с учетом равенств (а),					(b) и (d)
	•	о	гг	Sill 62	У? .			f	\
	r sin ßx =		J1.2 -r—f- ~				sm (y2 — ttg) .
				sin y2	L
Подставляя значения			r s i n ß j				из	уравнения
ние (f),	получим
		R sin a2 -		2	sin 6,			.	,
		R sin a2 -		2			-	sin (Y2 — a2)
	sin ß2 -	■		L	sin Ya
	sin ß2 -	■
	Л %R	L	.	I sin			So	. r	\

(d)

(e)

(g)

(g) в уравне^

LU	n sul^		+ iiirC sin(Y2_a2)
Используя равенства		(с),	найдем
sin ß2 — p2	sin (Ya +	62)	I	sin (Ys — az)		Sin öo
	-------- :------------		Sill Ko H------------	:------------	у г
	sm Ya			sm