Краткая теория

Избежать полностью или частично этих явлений можно путем уравновешивания двигателя. Одноцилиндровый двигатель уравновесить невозможно, а в многоцилиндровых двигателях определенная степень уравновешенности может быть достигнута. Если возвратиться к рис.16.8 и мысленно представить, что справа от вертикальной оси, проходящей через центр тяжести на таком же расстоянии «l», действует в одно и тоже время аналогичная (по величине и направлению) система сил инерции, то очевидно, что моменты этих сил все время будут уравновешивать один другой.

Порядок выполнения работы:

Силы инерции Ри^I, Ри^II, Рц^в, Рц^г создадут также моменты относительно центра тяжести двигателя, причем эти моменты будут действовать в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Плечами этих сил будут расстояния «l» (рис.16.8) от осей соответствующих цилиндров до вертикальной оси, проходящей через центр тяжести «с» двигателя. Моменты сил инерции, изменяясь по величине и направлению в зависимости от угла поворота кривошипа, стремятся повернуть двигатель относительно его центра тяжести в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Таким образом, если представить двигатель подвешенным за центр тяжести «С» (рис.16.8) на идеально прочной нити, то момент сил инерции М_и^в и М_и^г будут стремиться раскачать двигатель в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Условия уравновешенности двигателя могут быть сформулированы следующим образом.

Для уравновешенности сил инерции и их моментов необходимо, чтобы при любом значении угла φ равнодействующая всех сил инерции и алгебраическая сумма моментов, действующих как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях, были равны нулю. Уравновешивание может быть достигнуто двумя способами – естественным и искусственным.

Если двигатель уравновешен без применения каких либо дополнительных устройств, а лишь за счет оптимальных углов заклинки кривошипов, порядка работы цилиндров, выбора кинематических параметров и общей компоновки двигателя, то такое уравновешивание называют естественным.

Рис.16.8 Схема действия моментов сил инерции на двигатель

Если с целью уравновешивания в конструкции двигателя применяются дополнительные устройства (в виде противовесов на щеках коленчатого вала, динамических противовесов на специальных дополнительных валиках, кинематически связанных с коленчатым валом), то такое уравновешивание называют искусственным.

Следует также ввести понятие о внешней и внутренней неуравновешенности двигателя. Указанные выше условия уравновешенности (нулевые значения равнодействующих сил инерции и их моментов) относятся к внешней уравновешенности, так как эти условия свидетельствуют об отсутствии внешнего воздействия сил инерции двигателя и их моментов на фундамент и корпус судна. Однако эти же силы и моменты, действуя внутри остова двигателя, нагружают и деформируют его конструкции.

Силы Ри^I, Ри^II нагружают коленчатый вал и подшипники и передаются фундаментной раме. Моменты Ми^I, Ми^II, Мц стремятся изогнуть вал в плоскости их действия, деформация коленчатого вала воспринимается рамовыми подшипниками (особенно центральными) и фундаментной рамой, в которой они расположены. В итоге в фундаментной двигателя, также как и в валу, под действием моментов возникают изгибающие напряжения и деформация. Отмеченное действие сил инерции и их моментов внутри остова двигателя определяет внутреннюю неуравновешенность двигателя.

Независимо от степени внешней уравновешенности двигателя внутренне он всегда остается неуравновешенным.

В формулы (16.1) и (16.7) для выражения сил инерции в качестве сомножителей входит масса движущихся частей и частота вращения.

Следовательно, чем больше эти величины, тем сильнее их воздействие на остов двигателя (внутренняя неуравновешенность) и его фундамент (внешняя неуравновешенность).

Содержание отчета:

1. Тема и цель практического занятия.

2. Материальное обеспечение.

3. Отчет о проделанной работе.

Заключительный контроль:

1. Действия вибрации двигателя на эксплуатацию.

2. Возможно ли уравновесить одноцилиндровый двигатель?

3. Какое уравновешивание называют естественным?

4. Искусственное уравновешивание.

5. Дать понятие о внутренней и внешней неуравновешенности.

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.