- •Двигатели внутреннего сгорания
- •Часть II
- •Содержание
- •1. Кривошипно-шатунный механизм
- •Общие сведения и классификация
- •Конструкция кривошипно-шатунного механизма
- •1.2.1. Остов двигателя
- •1.2.2. Поршневая группа
- •Шатунная группа
- •1.2.4. Коленчатый вал и маховик
- •Кинематика кривошипно-шатунного механизма
- •Динамика кривошипно-шатунного механизма
- •1.4.1. Приведение масс движущихся деталей кривошипно-шатунного механизма
- •1.4.2. Силы инерции кривошипно-шатунного механизма и силы давления газов
- •Силы, действующие на поршневой палец, шатунные и коренные шейки
- •1.5. Уравновешивание двигателей внутреннего сгорания
- •1.5.1. Уравновешивание одноцилиндрового двигателя
- •1.5.2. Уравновешивание четырехцилиндрового однорядного двигателя
- •1.5.3. Уравновешивание двухцилиндрового V-образного двигателя
- •1.5.4. Уравновешивание восьмицилиндрового V-образного двигателя
- •Равномерность хода и расчет маховика двигателя
- •1.6.1. Общие положения
- •1.6.2. Расчет маховика
- •2. Газораспределительный механизм
- •2.1. Классификация и конструктивный обзор газораспределительных механизмов
- •2.1.1. Расположение клапанов
- •2.1.2. Привод к распределительному валу
- •2.2. Элементы механизма газораспределения
- •Система охлаждения двигателя
- •3.1. Классификация систем охлаждения
- •3.2. Жидкостная система охлаждения
- •3.2.1. Элементы жидкостной системы
- •3.2.2. Основы расчета жидкостной системы охлаждения
- •3.3. Воздушная система охлаждения
- •4. Система смазки двигателя
- •4.1. Классификация и устройство систем смазки
- •4.2. Механизмы и аппараты системы смазки
- •4.3. Основы расчета системы смазки двигателей
- •4.3.1. Расчет масляного насоса
- •4.3.2. Расчет масляного радиатора
- •5. Система питания бензиновых и газовых двигателей
- •5.1. Система питания карбюраторного двигателя
- •5.1.1. Устройство элементарного карбюратора
- •5.1.2. Основы теории карбюрации
- •5.1.3. Влияние состава горючей смеси на работу двигателя
- •5.1.4. Характеристика желаемого карбюратора
- •5.1.5. Характеристика элементарного карбюратора
- •5.1.6. Главное дозирующее устройство
- •5.1.7. Дополнительные дозирующие устройства
- •5.1.8. Определение основных размеров карбюратора
- •5.2. Система питания двигателя с впрыском бензина
- •5.3. Система питания газовых двигателей
- •6. Система питания дизельных двигателей
- •6.1. Схемы системы питания дизельных двигателей
- •6.2. Распыливание топлива в цилиндре дизельного двигателя
- •6.3. Камеры сгорания дизельных двигателей
- •6.4. Основные приборы системы питания
- •6.5. Определение основных размеров секции тнвд и форсунки
- •7. Система пуска двигателей
- •7.1. Способы пуска двигателей
- •7.2. Параметры пускового устройства
- •8. Система зажигания
- •8.1. Устройство и основы теории батарейного зажигания
- •8.2. Зажигание от магнето
- •8.3. Электронные системы зажигания
- •9. Система регулирования двигателей внутреннего сгорания
- •9.1. Теоретические основы регулирования скоростных режимов двигателей
- •9.2. Классификация и конструкции регуляторов
- •10. Двигатели внутреннего сгорания
- •10.1. Вредные выбросы в составе отработавших газов и их воздействие на живую природу
- •10.2. Законодательные ограничения выбросов вредных веществ
- •10.3. Альтернативные топлива
- •10.4. Совершенствование систем питания и зажигания
- •10.5. Нейтрализация
- •Список литературы
1.5.1. Уравновешивание одноцилиндрового двигателя
Для одноцилиндрового двигателя возможно неполное и полное уравновешивание, которое может быть достигнуто только с помощью противовесов. Неуравновешенные силы равны:
;
;
.
Неполное уравновешивание одноцилиндрового ДВС
Для уравновешивания силы инерции первого порядка P1j на продолжении щек коленчатого вала устанавливают противовесы с общей массой тх1 (рис. 1.30), центры тяжести которых расположены на расстоянии ?1 от оси коленчатого вала. Величину тх1 подбирают так, чтобы вертикальная составляющая центробежной силы этой массы при любом положении коленчатого вала была равна по величине силе P1j, но противоположна ей по направлению:
.
Тогда масса противовесов равна:
.
Одновременно с этим будет действовать неуравновешенная горизонтальная составляющая силы S1, равная:
.
Таким образом, установка противовесов массой тх1 лишь переносит действие силы P1j из вертикальной плоскости в горизонтальную и, следовательно, полностью уравновесить эту силу при помощи противовесов, установленных на продолжении щек коленчатого вала, нельзя. Нельзя также уравновесить данным способом и силу инерции второго порядка.
Рис. 1.30. Неполное уравновешивание одноцилиндрового двигателя
Центробежная сила вращающихся масс Рr может быть полностью уравновешена установкой противовесов массой тх2 на радиусе r2 продолжения щек коленчатого вала (рис. 1.30). Масса каждого из противовесов находится из уравнения:
и равна: .
Противовесы на продолжении щек коленчатого вала одноцилиндрового двигателя устанавливают таким образом, чтобы сила Рr была уравновешена полностью, что способствует уменьшению износа коренных подшипников.
Полное уравновешивание одноцилиндрового ДВС (метод Ланчестера)
Полное уравновешивание сил инерции первого и второго порядков может быть достигнуто лишь при помощи метода дополнительных валов с противовесами (рис. 1.31).
Рис. 1.31. Полное уравновешивание одноцилиндрового двигателя
Для уравновешивания силы инерции первого порядка P1j на дополнительных валах, приводимых в движение от коленчатого вала при помощи соответствующих зубчатых передач и располагаемых симметрично относительно оси цилиндра, устанавливают два противовеса. Противовесы вращаются в разные стороны, но с той же угловой скоростью, что и коленчатый вал. Их укрепляют на валах таким образом, чтобы равнодействующая центробежных сил действовала в плоскости, проходящей через ось цилиндра, и при положении поршня в ВМТ была направлена вниз. Привод дополнительных валов осуществляется от шестерни коленчатого вала при помощи промежуточной шестерни.
Уравнение уравновешивания:
.
Откуда масса каждого из противовесов равна:
,
где ρ1 – расстояние центра тяжести противовеса от оси вращения.
Горизонтальные составляющие сил S'' всегда равны друг другу по величине, но противоположны по направлению и, следовательно, всегда взаимно уравновешиваются.
Сила инерции второго порядка P2j может быть уравновешена аналогичным методом, т. е. установкой противовесов на валах, приводимых в движение при помощи шестерен (см. рис. 1.31) и вращающихся в разные стороны с удвоенной угловой скоростью. В этом случае масса каждого из противовесов тх2 и расстояние ее центра тяжести от оси соответствующего вала ?2 должны быть таковы, чтобы обеспечивалось равенство:
.
Масса противовесов равна:
.
Горизонтальные составляющие силы S'1 взаимно уравновешиваются.
Метод дополнительных валов с противовесами применяется, в частности, для уравновешивания сил инерции первого порядка в одноцилиндровых дизелях Д-14 и Д-20.
Центробежная сила вращающихся масс Рr может быть полностью уравновешена установкой противовесов массой тх3 на радиусе ρ3 продолжения щек коленчатого вала (рис. 1.31). Масса каждого из противовесов находится из уравнения:
и равна:
.