Практическое занятие №13

Тема: Построение силовых многоугольников сил инерции вращающихся и прямолинейно движущихся масс

Цель: методы уравновешивания сил инерции вращающихся и прямолинейно движущихся масс

Материальное обеспечение:

1. Миклос А.Г., Чернявская Н.Г., Червяков С.П. Судовые двигатели внутреннего сгорания, 1986.

2. Методические указания к выполнению лабораторных и практических работ по дисциплине «Судовые энергетические установки и их эксплуатация», 1985.

3. Справочная литература.

Вводный контроль:

Силы инерции, возникающие в кривошипно-шатунном механизме, не только влияют на величину движущегося усилия, но и могут, если они неуравновешаны, передаваться на судовой фундамент, вызывая его вибрацию.

Порядок выполнения работы:

Силы инерции поступательно движущихся масс:

Ри = МRω²(cosφ + λcos2φ),

могут быть условно разделены на две составляющие: Ри = Ри^I + Ри^II,

где Ри^I = МRω²cosφ - сила инерции первого порядка;

Ри^II - МRω²cos2φ - сила инерции второго порядка.

Силы Ри^I достигают максимума и минимума за один оборот кривошипа два раза, так как подчиняются закону cosφ, а сила Ри^II четыре раза меняют свой знак на обратный, так как подчиняются закону cos2φ.

Нетрудно заметить, что силы второго порядка в 3,5-5 раз меньше сил первого порядка, так как λ = 1/3,5 - 1/5.

Кроме указанных сил инерции при работе двигателя возникают центробежные силы инерции вращающихся масс, абсолютное значение которых определяется выражением:

Рц = Мц Rω² (16.7)

где Рц – центробежная сила инерции, Н;

Мц – масса вращающихся частей кривошипно-шатунного механизма, приведенная к шейке кривошипа, кг.

Величина Мц включает в себя массу шейки кривошипа. Массы рамовых шеек и маховика в величину Мц не входят, так как их центры тяжести совпадают с осью вращения и возникающие центробежные силы инерции взаимно уравновешиваются. Центр тяжестей всех вращающихся масс, кроме массы шейки кривошипа, на находятся на расстоянии R от оси вращения. Поэтому, чтобы можно было пользоваться формулой (16.7), их условно приводят к центру шейки кривошипа.

Центробежные силы инерции каждого цилиндра направлены от оси вала по соответствующему кривошипу. Чтобы удобнее было рассмотреть действие центробежной силы инерции на двигатель, разложим силу Рц по правилам механики (рис.16.7) и в результате получим:

Рц^в = Рц cosφ = Мц Rω²cosφ

Рц^г = Рц sinφ = Мц Rω²sinφ,

где Рц^в – вертикальная составляющая;

Рц^г - горизонтальная составляющая центробежной силы инерции.

Рис.16.7 Схема разложения центробежных сил инерции

Как видно, обе составляющие – силы первого порядка. Вертикальные составляющие центробежных сил будут суммироваться с силами инерции поступательно движущихся частей, вызывая тряску двигателя по направлению оси цилиндра. Горизонтальные составляющие стремятся переместить двигатель на фундаменте то к левому, то к правому борту судна или опрокинуть его, если ось вала двигателя не совпадает с опорной плоскостью лап фундаментной рамы.

Содержание отчета:

1. Тема и цель практического занятия.

2. Материальное обеспечение.

3. Отчет о проделанной работе.

Заключительный контроль:

1. Формула силы инерции поступательно движущихся масс.

2. Формула центробежных сил инерции вращающихся масс.

3. Вертикальная составляющая центробежной силы инерции.

4. Горизонтальная составляющая центробежной силы инерции.

5. Действия этих сил на работу двигателя.

Литература:

1. Методические указания к выполнению лабораторных и практических работ по дисциплине «Судовые энергетические установки и их эксплуатация», 1985.

2. Миклос А.Г., Чернявская Н.Г., Червяков С.П. Судовые двигатели внутреннего сгорания, 1986.

Тема: построение силовых многоугольников для моментов сил инерции вращающихся и прямолинейно движущихся масс

Цель: методы уравновешивания моментов сил инерции вращающихся и прямолинейно движущихся масс

Материальное обеспечение:

1. Миклос А.Г., Чернявская Н.Г., Червяков С.П. Судовые двигатели внутреннего сгорания, 1986.

2. Методические указания к выполнению лабораторных и практических работ по дисциплине «Судовые энергетические установки и их эксплуатация», 1985.

3. Справочная литература.

Вводный контроль:

Действие сил инерции и их моментов на двигатель с точки зрения эксплуатации являются нежелательными, так как они вызывают тряску двигателя и вибрацию машинного фундамента. Вследствие относительно малой массы двигателя и его фундамента эта вибрация передается корпусу судна. Вибрация вредна, ибо она является одной из причин аварии трубопроводов, выхода из строя автоматики управления, появлению трещин в фундаментах двигателей и в корпусе судна. Кроме того, вибрация оказывает вредное действие на состояние здоровья экипажа.