2.2.Задачи

Задача 2.9. Определить максимальные значения силы инерции возвратно – поступательно движущихся масс первого и второго порядков двигателя. Исходные данные: ход поршня 100 мм; длина шатуна 190 мм; масса поршневого комплекта 1,5 кг; масса верхней части шатуна 0,6 кг; число оборотов коленчатого вала 3 000 1/мин.

Задача 2.10. Определить силы, действующие на поршневой палец КШМ со стороны бобышек поршня и со стороны поршневой головки шатуна при угле поворота коленчатого вала 360. Исходные данные: масса поршня с кольцами 450 г; масса пальца 200 г; масса шатуна 700 г; ход поршня 100 мм; длина шатуна 190 мм; избыточное давление газа в цилиндре p_г =-35 кПа; число оборотов коленчатого вала 5 000 1/мин.

Задача 2.11. Определить силу, действующую на шатунную шейку четырехтактного ДВС при угле поворота коленчатого вала 372. Исходные данные: масса поршня с кольцами 470 г; масса пальца 125 г; масса шатуна 800 г; ход поршня 75 мм; длина шатуна 135 мм; масса шатунной шейки 400 г, масса щеки 800 г; расстояние от центра тяжести щеки до оси коленвала 20 мм; давление газа в цилиндре p_z = 7,5 МПа; число оборотов коленчатого вала 5 000 1/мин.

Задача 2.12. Определить опрокидывающий момент, действующий на двухцилиндровый четырехтактный рядный двигатель, по условиям зада- чи 2.3.

З адача 2.13. Определить силу, действующую на вторую коренную шейку полноопорного коленчатого вала четырехтактного четырехцилиндрового рядного ДВС при положении поршня первого цилиндра, соответствующему углу поворота коленчатого вала 372. Порядок работы цилиндров 1-3-4-2. Необходимые исходные данные взять из задачи 2.3.

Задача 2.14. Определить силу, действующую вдоль каждой щеки V-образного двухцилиндрового двигателя с углом развала цилиндров 90, при условии отсутствия газовых сил (см. рис. 2.3) при угле поворота коленчатого вала  = 30. Недостающие исходные данные взять из задачи 2.3.

3.Уравновешивание двс

3.1. Общие сведения

При рассмотрении уравновешенности двигателя обычно ограничиваются центробежными силами P_c, силами инерции возвратно- поступательно движущихся масс первого (P_j1) и второго (P_j2) порядков и их моментами.

Двигатель считается уравновешенным, если выполняются следующие шесть условий:

1. P_j1=0; 2. P_j2=0; 3. P_c=0; 4. M_j1=0; 5. M_j2=0; 6. M_c=0,

где P_j1=0 – сумма сил инерции первого порядка поступательно – движущихся масс; P_j2=0 – сумма сил инерции второго порядка поступательно – движущихся масс; P_c – сумма центробежных сил инерции; M_j1 – сумма моментов сил инерции первого порядка поступательно – движущихся масс; M_j2 - сумма моментов сил инерции второго порядка поступательно – движущихся масс; M_c – сумма моментов центробежных сил инерции.

Исследование двигателя на уравновешенность может проводиться аналитическим или графическим методами.

При исследовании графическим методом на схеме КШМ изображаются векторы центробежных сил, а вместо векторов реально действующих сил инерции возвратно - поступательно движущихся масс P_j1, P_j2 – фиктивные векторы сил инерции возвратно - поступательно движущихся масс С_I, С_II и векторы их моментов M_I, M_II. Численно фиктивные векторы равны

, .

Ф иктивный вектор сил инерции первого порядка поступательно – движущихся масс направляется вдоль оси кривошипа, вращается с частотой вращения коленчатого вала (рис. 3.1), и его проекция на ось цилиндра равна реальной силе инерции первого порядка P_j1. Фиктивный вектор сил инерции второго порядка поступательно – движущихся масс направляется под углом от оси первого цилиндра вдвое большим, чем угол между осью первого цилиндра и осью кривошипа, вращается с удвоенной частотой вращения коленчатого вала и его проекция на ось цилиндра равна реальной силе инерции второго порядка P_j2.

Для проверки уравновешенности двигателя находится сумма центробежных сил и сумма фиктивных векторов сил, а также сумма их моментов M_с, M_I и M_II. Условия уравновешенности двигателя по сумме фиктивных векторов аналогичны условиям по реальным векторам, т. е.

С_I=0; C_II=0; M_I=0; M_II=0.

Н а рис. 3.2 приведен пример расположения фиктивных векторов сил инерции второго порядка и их моментов относительно центра тяжести коленвала (точка А) рядного трехцилиндрового двигателя, а также суммы этих векторов. Из построения видно, что сумма фиктивных векторов сил инерции второго порядка равна нулю и, соответственно, силы инерции второго порядка уравновешены. Однако, сумма фиктивных векторов моментов от сил инерции второго порядка не равна нулю и, соответственно, момент от сил инерции второго порядка не уравновешен.

Рис. 3.2

Если какие-то из условий уравновешенности не выполняются, то проводят уравновешивание двигателя.

Центробежные силы инерции и их моменты уравновешивают установкой противовесов на продолжении щек коленчатого вала.

Силы инерции первого порядка возвратно – поступательно движущихся масс уравновешивают двумя валами с противовесами, вращающимися в разные стороны с частотой вращения коленчатого вала. Силы инерции второго порядка возвратно – поступательно движущихся масс уравновешивают также двумя валами с противовесами, но вращающимися с удвоенной частотой вращения коленчатого вала. Моменты сил инерции первого и второго порядков уравновешивают двумя валами с противовесами, установленными на концах валов, вращающимися соответственно с частотой вращения коленчатого вала и удвоенной частотой вращения коленчатого вала. На рис. 3.3 приведена схема валов для уравновешивания момента сил инерции второго п орядка трехцилиндрового двигателя с кривошипной схемой, приведенной на рис. 3.2.

Рис. 3.3