Файл: Ливенцев, Ф. Л. Двигатели со сложными кинематическими схемами. Кинематика, динамика и уравновешивание.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 47
Скачиваний: 0
где А — расстояние между осями коленчатых валов. У исполнен ных двигателей А <=&13,5/?, следовательно,
|
|
C°SCP — |
2е |
2kR |
2k |
|
|
13|З Д — |
із 5^ |
13,5 • . |
|
Углы: |
ij; = 90 — cp; y' = |
60 |
у" |
= 6 0 — 2і|). |
|
П р и м е р |
6 . Определим углы у' и у" для двух значений k = |
||||
= 0,4 |
и k = |
0,6 при R = |
1,0. |
|
|
Рис. 17. Углы между осями рабочих цилиндров у-образного двигателя со смещенным кривошипно шатунным механизмом
Для k = 0,4
cos cp = |
= 0,0592; ср = 8 6 °36'; г|> = 3° 24'; |
у' = 63°24' и у" = 53° 12'.
Для k = 0,6
cos cp = |
= 0,0888; cp = 84° 54'; ф = 5° 06'; |
у '= 65°06' и у" = 49° 48'.
38
Зная углы между осями рабочих цилиндров и угол б для”рабочего поршня в в. м. т. можно определить углы сдвига фаз ра бочих поршней в цилиндрах, руководствуясь схемой на рис.(18, на которой штриховыми линиями изображены кривошипно-шатун ные механизмы одной секции двигателя с рабочими поршнями в в. м. т.
Сравнимыми начальными фазами будем считать положения одноименных поршней в их верхних мертвых точках.
Рис. 18. Схема для определения углов сдвига фаз рабочих поршней и между вспышками в рабочих цилиндрах
П р и м е р |
7. |
Рассмотрим схему на рис. 18 |
для & = 0,6; |
||
у' = 65° 06' и |
у" = 49° 48',. для вращения коленчатых |
валов, |
|||
установленного на схеме рис. 15, 6 = 7° 20'. |
50° 26'; |
у" + |
|||
Следовательно, |
у' — 26 |
= 65° 06' — 14° 40' = |
|||
+ 26 = 49° 48' |
+ |
14° 40' = |
64° 28'. |
|
|
Найдем общий для новой системы кривошипно-шатунного механизма угол сдвига фаз исходя из предположения, что разно именные рабочие поршни каждого рабочего цилиндра должны работать без сдвига фаз. За начальное положение примем поршни рабочего цилиндра ab в их в. м. т.
При .синхронной работе следующей пары рабочих поршней (пор шень стороны продувки и поршень стороны выпуска цилиндра ас)
* |
39 |
они должны прийти в их |
в. м. т. через |
7 ' — 26 = |
50° 26'. |
||
Следовательно, кривошип механизма с должен |
находиться за |
||||
50° 26' |
от его положения, |
соответствующего |
в. м. т. |
поршня |
|
выпуска |
цилиндра ас,- т. е. |
= SO"F — 50° 26'. |
|
|
|
Тогда угол FO"T = (7 " + |
26) — 50° 26' = |
64° 28' — 50° 26' = |
|||
= 14° 02'. Таким образом, угол рассогласования между поршнями продувки механизма с и выпуска механизма Ь, а следовательно, и общий угол сдвига фаз для всего кривошипно-шатунного меха низма одной секции двигателя будет 50° 2 6 '— 14° 02' = 36° 24' вместо 60° для системы с аксиальными механизмами.
Этот общий угол (36° 24') должен быть равномерно распределен между тремя парами кривошипно-шатунных механизмов', а именно: для цилиндра ас— поршень выпуска механизма с должен опере жать поршень продувки механизма а на 1 2 ° 08' и его кривошип дол жен занять место на 12° 08' влево от линии 0"F. Тогда угол справа от линии 0"F' будет равен 12° 08' + 14° 02'=26° 10'; для цилиндра ab — поршень продувки механизма b должен отставать от поршня выпуска механизма а на угол 1 2 ° 08'; для цилиндра Ьс— угол сдвига фаз у поршней выпуска механизма b и продувки механизма с будет 38° 18' — 26° 10' = 12° 08'. На основании проведенного расчета можно сделать вывод о том, что принятое смещение осей рабочих цилиндров на величину е = 0 , 6 R привело к изменению угла сдвига фаз у разноименных поршней с 20 до 12° 08'. Таким же образом можно установить, что смещение осей рабочих цилиндров на величину е = 0,4R приводит к изменению угла сдвига фаз разноименных поршней с 20 до 14° 44'. Введение смещенных меха низмов по рассмотренной выше схеме вносит изменение и в углы между вспышками в цилиндрах ab, ас и Ьс одной секции двига теля, т. е. угол уменьшается с 40 до 38° 18'. Это легко определить по одноименным фазам поршней выпуска или продувки, если уста
новить кривошипы коленчатых валов а\ |
b и с в положения, |
со |
|
ответствующие расчетным |
углам, а именно: кривошип вала |
b |
|
в точку т (на линии О'Р), |
а кривошип |
вала с — в точку п (на |
|
линии О" F'). Тогда по положениям поршней выпуска в их в. м. т. будем иметь: цилиндр Ьс— поршень выпуска находится в поло жении 38° 18' за в. м. т.; цилиндр ab — поршень выпуска нахо дится в в. м. т.; цилиндр ас — поршень выпуска прийдет в в. м. т. через 38° 18'.
Перемещение рабочих поршней смещенных механизмов в за висимости от угла а ' поворота кривошипа может быть определено
по формуле |
|
|
s = У (L -f- R f — е2 |
— Rcosa — L cos ß = |
|
=4 m +‘)2 |
/г3 • cos а — ^-cos ß |
(46) |
Л |
|
Для расчетов по-этой формуле необходимо определить зна чения углов ß в зависимости от углов а ' поворота кривошипа
40 |
* |
смещенного механизма для принятых значений X и k, используя зависимость
sin ß = X (k ± sin а'), |
(47) |
где знак минус соответствует положительному и плюс отрицатель ному смещениям. Значения углов ß, приводимых в курсах кон струирования и расчетов ДВС, не могут быть использованы при расчетах по формуле (46). Перемещения, скорости и ускорения поршней в зависимости от а' можно подсчитать по приближенным формулам:
5 = R ['K ('X + 1) 2- - <? ~ ( C0S“ ’ + T - |
|
||
----^X k2 — i- X -f- Xk sin а' -j- -i-Лcos 2a' j ; |
(48) |
||
V — Ra (sin a' + |
A,sin 2a' — Xkcosa'^j ; |
(49) |
|
/ = R a 2 (cos a ' |
-f- X cos 2a' |
Xk sin a'). |
(50) |
При расчетах по формулам (48)—(50) можно пользоваться табли цами тригонометрических функций, приводимых в курсах кон
струирования |
и расчета |
ДВС |
для |
центральных механизмов. |
П р и м е р |
8 . Чтобы |
судить |
о |
влиянии смещений криво-' |
шипно-шатунного механизма на изменение роли рабочих поршней, на фазы газораспределения и на распределение мощности, разви ваемой рабочим цилиндром, между поршнями выпуска и про дувки, произведем примерный расчет ординат индикаторных диа грамм рабочего цилиндра двигателя «Нэпир-Дэлтик», имеющего
диаметр цилиндра 140 мм; ход рабочих поршней |
140x2 мм; R = |
||
= |
70 |
D |
|
мм; L = 260 мм; X — -j~ = 0,270; смещение осей рабочих |
|||
цилиндров относительно осей коленчатых валов |
е = kR = 0,6 X |
||
X |
70 |
= 42 мм; шаговый угол расчетной таблицы принимаем рав |
|
ным углу сдвига фаз Да = ß = 12°, полученному выше для /г = 0,6. •Параметры рабочего процесса двигателя: расчетная степень сжатия ер = 11,35; температура конца сжатия Тс = 900° К; температура конца сгорания топлива Тг = 2000° К; коэффициент молекулярного изменения ß2 = 1,030; степень повышения, дав ления Хг == 1,75; давление начала сжатия ра = 2,0 бар. расчет перемещений рабочих поршней для этих исходных данных по
преобразованной формуле (48)
. s = R [4,67— (3,583 + 0,162 sin a +
-f cos a -j- 0,0685 cos 2a) ]
в зависимости от угла а поворота кривошипа от нулевого положе ния (см. рис. 16) представлен в табл. 5.
Используя результаты расчета (графа 10 табл. 5), строим графики перемещений опережающего и отстающего поршней
41
Т а б л и ц а 5. Расчет перемещений рабочих поршней смещенного механизма к примеру 8
|
града, |
|
8 |
|
8 |
0,162X(2) |
1 |
0,0685X(5) |
+ + + |
4,67—(8) |
|
а |
|
CS |
|
|
|
СО |
|
|
|
от |
8 |
от |
|
|
|
00 сою |
|
|
|
с |
О |
о |
|
|
|
ю '-'Т' |
|
|
|
от |
О |
сч |
и |
|
|
|
СО++ |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
8 |
9 |
0 |
0 |
1,0 |
0 |
1.0 |
0 |
|
0,068 |
4,651 |
0,019 |
12 |
0,208 |
0,978 |
24 |
0,914 |
0,034 |
|
0,063 |
4,658 |
0,012 |
24 |
0,407 |
0,914 |
48 |
0,669 |
0,066 |
|
0,046 |
4,695 |
0,061 |
36 |
0,589 |
0,809 |
72 |
0,309 |
0,095 |
|
0,021 |
4,508 |
0,162 |
48 |
0,743 |
0,669 |
96 |
—0,105 |
0,120 |
|
—0,007 |
4,365 |
0,305 |
60 |
0,866 |
0,500 |
120 |
—0,500 |
0,140 |
|
—0,034 |
4,189 |
0,481 |
72 |
0,951 |
0,309 |
144 |
—0,809 |
0,154 |
|
—0,055 |
3,991 |
0,679 |
84 |
0,995 |
0,105 |
168 |
—0,978 |
0,161 |
|
—0,067 |
3,782 |
0,888 |
96 |
0,995 |
—0,105 |
192 |
—0,978 |
0,161 |
|
—0,067 |
3,572 |
1,098 |
108 |
0,951 |
—0,309 |
216 |
—0,809 |
0,154 |
|
—0,055 |
3,373 |
1,297 |
120 |
0,866 |
—0,500 |
240 |
—0,500 |
0,140 |
|
—0,034 |
3,189 |
1,481 |
132 |
0,743 |
—0,669 |
264 |
—0,105 |
0,120 |
|
—0,007 |
3,027 |
1,643 |
144 |
0,589 |
—0,809 |
288 |
0,309 |
0,095 |
|
0,021 |
2,890 |
1,780 |
156 |
0,407 |
—0,914 |
312 |
0,669 |
0,066 |
|
0,046 |
2,781 |
1,889 |
168 |
0,208 |
—0,978 |
336 |
0,914 |
0,034 |
|
0,063 |
2,702 |
1,968 |
мы70X(9) 10
1,3
0,8
4,3
11,4
21,4
33,6
47,5
62,2
76,8
90,8
104,0
115,0
124,5
132,0
137,5
180 |
0 |
- 1 .0 |
0 |
1,0 |
0 |
0,068 |
2,651 |
2,019 |
141,0 |
|
192 |
—0,208 |
—0,978 |
24 |
0,914 |
—0,034 |
0,063 |
2,634 |
2,036 |
142,5 |
|
204 |
—0,407 |
—0,914 |
48 |
0,669 |
—0,066 |
0,046 |
2,649 |
2,021 |
|
141,5 |
216 |
—0,589 |
—0,809 |
72 |
0,309 |
—0,095 |
0,021 |
2,700 |
1,970 |
138,0 |
|
228 |
—0,743 |
—0,669 |
96 |
—0,105 |
—0,120 |
—0,007 |
2,787 |
1,883 |
132,0 |
|
240 |
—0,866 |
—0,500 |
120 |
—0,500 |
—0,140 |
—0,034 |
2,909 |
1,761 |
|
123,5 |
252 |
—0,951 |
—0,309 |
144 |
—0,809 |
-0,154 |
—0,055 |
3,065 |
1,605 |
11-2,5 |
|
261 |
—0,995 |
—0,105 |
168 |
—0,978 |
—0,161 |
—0,067 |
3,250 |
1,420 |
99,5 |
|
276 |
—0,995 |
0,105 |
192 |
—0,978 |
—0,161 |
—0,067 |
3,460 |
■1,210 |
84,8 |
|
288 |
—0,951 |
0,309 |
216 |
—0,809 |
—0,154 |
—0,055 |
3,683 |
0,987 |
|
69,0 |
300 |
—0,866 |
0,500 |
240 |
—0,500 |
—0,140 |
—0,034 |
3,909 |
0,761 |
|
53,3 |
312 |
—0,743 |
0,669 |
264 |
—0,105 |
—0,120 |
—0,007 |
4,125 |
0,545 |
|
38,2 |
324 |
—0,589 |
0,809 |
288 |
0,309 |
—0,095 |
0,021 |
4,318 |
0,352 |
' |
24,6 |
336 |
—0,407 |
0,914 |
312 |
0,669 |
—0,066' |
0,046 |
4,477 |
0,193 |
|
13,5 |
348 |
—0,208 |
0,978 |
336 |
0,914 |
—0,034 |
0,063 |
4,590 |
0,080 |
|
5,6 |
42