Полная версия

Главная arrow Техника arrow Динамика двигателей: уравновешивание поршневых двигателей

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

АНАЛИЗ УРАВНОВЕШЕННОСТИ ДВС РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ СХЕМ

Уравновешенность ДВС от действия инерционных сил и моментов определяется такими параметрами конструкции, как число и расположение цилиндров, схемы расклинки кривошипов коленчатого вала, характеризуемой углами между плоскостями колен вала. Она не зависит от нагрузочного режима работы ДВС, его типа (бензиновый, дизельный, газовый). В то же время уравновешенность от действия реактивного крутящего момента зависит от всех указанных выше параметров. Уже давно для ДВС с различным числом и расположением цилиндров найдены оптимальные схемы коленчатых валов, углов развала цилиндров (для V-образных двигателей), порядка работы. Эти схемы приведены в различных справочниках, учебной и технической литературе. [10, 13]. Для таких схем существуют апробированные методы анализа. В основном это аналитические [13], реже графические методы анализа уравновешенности конструкции ДВС [10]. Перспективно применение компьютерных технологий (особенно для новых схем ДВС). Примеры новых методов анализа приведены в настоящем пособии для оценок:

  • • виброактивности реактивного крутящего момента, исследуемой конструкции ДВС;
  • • оптимального смещения осей балансирных валов, для снижения виброактивности реактивного крутящего момента в ДВС типа R2 и R4;
  • • неуравновешенности от действия инерционных сил и моментов при разных вариантах схем КШМ в ДВС типа R5;
  • • виброактивности новых схем V-образных двигателей с разрезными шатунными шейками.

В последние годы появились новые варианты конструкций, обеспечивающие лучшие свойства в части снижения виброактивности, увеличения жесткости, улучшения весогабаритных показателей. Так, в рядных 2- и 4-цилиндровых ДВС сравнительно недавно балансирные валы, предназначенные для уравновешивания сил инерции, стали устанавливать со специальным смещением (несимметричным расположением их осей по вертикали). За счет этого существенно снижается виброактивность реактивного крутящего момента. В V-образных двигателях сегодня применяют необычно малые углы развала (такие схемы ДВС с обозначением VR имеют угол развала порядка 10—15°), при этом улучшаются весогабаритные показатели, хотя виброактивность несколько возрастает. Начали применять новые схемы коленчатых валов с так называемыми разрезными шатунными шейками (технология Split-Pin), позволяющими обеспечить равномерное чередование рабочих ходов при любом угле развала и числе цилиндров V-образных ДВС (рис. 3.1).

Применение разрезной конструкции шатунных шеек позволяет одновременно выбирать оптимальный угол развала V-образных двигателей при любом числе цилиндров (из условия обеспечения лучшей уравновешенности от действия инерционных сил и моментов) и обеспечивать равномерное чередование вспышек (определяя этим минимальную виброактивность от действия реактивного момента). Таким образом, в арсенале конструктора появляется возможность применения новых схем ДВС.

Основными характеристиками уравновешенности ДВС от действия инерционных силовых факторов являются значения результирующих сил инерции от ВПДМ 1-го и 2-го порядков Y/Pji > Х-Р/2 ’ ДентР°бежных сил от НВМ ^Рс, а также моментов от них YjMj2, YjМс. Именно с определения этих

параметров начинается анализ. Следует заметить, что если какая либо результирующая сила инерции в рассматриваемой схеме ДВС не будет равна нулю, т. е. двигатель не будет уравновешен от этой силы, то не будет равен нулю и момент от этой силы. Это объясняется тем, что момент сил определяется относительно центра масс силового агрегата, а линия действия результирующей неуравновешенной силы фактически не проходит через эту точку. На рис. 3.2. в качестве примера показана схема СА с ДВС типа R4, у которого неуравновешенна сила инерции 2-го порядка Y^j2 *0- Здесь физически будет действовать и момент от этой силы: =a'YPj?

Фрагмент коленчатого вала ДВС Audi VI0 с углом развала цилиндров 90°, имеющий равномерное чередование вспышек через 72° за счет разрезной конструкции шатунных шеек (смещение на 18°)

Рис. 3.1. Фрагмент коленчатого вала ДВС Audi VI0 с углом развала цилиндров 90°, имеющий равномерное чередование вспышек через 72° за счет разрезной конструкции шатунных шеек (смещение на 18°)

В связи с этим отметим, что в технической литературе при анализе уравновешенности ДВС условно принимают, что центр масс СА расположен на линии действия главного вектора сил. При таком допущении для схемы на рис. 3.2 будет иметь место условие YjMj2 =0, как это и приведено в учебной литературе [10, 13]. Возмущающее действие реактивного крутящего момента ДВС в существующей учебной литературе обычно количественно не оценивается. В настоящем учебном пособии предложен метод такой оценки, позволяющий оптимизировать некоторые схемы ДВС с точки зрения уравновешенности.

Схема действия неуравновешенной силы инерции в СА с ДВС типа R4

Рис. 3.2. Схема действия неуравновешенной силы инерции в СА с ДВС типа R4

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>