книги из ГПНТБ / Ливенцев, Ф. Л. Двигатели со сложными кинематическими схемами. Кинематика, динамика и уравновешивание

60

Силовой расчет ведется в зависимости от угла а поворота оси первого кривошипа относительно оси первого рабочего цилиндра главного блока. В основу расчета принимается индикаторная диаграмма, расчет ординат которой и ее построение производятся в зависимости от перемещения поршня s. Средством, связывающим угол поворота кривошипа с истинным положением рабочего поршня, является диаграмма Брикса (2 на рис. 26), а средством, дающим зависимость между ходом поршня и силами инерции воз- вратно-двнжущихся частей кривошипно-шатунного механизма, является диаграмма Толле (1 на рис. 26).

Совмещение этих трех диаграмм (индикаторной—Брикса— Толле) в единую позволяет получить с достаточной для практи­

На диаграмме 2 точка b определяет положение поршня при повороте кривошипа на угол а = 45°.

Диаграмма Толле дает зависимость ускорений рабочего поршня или сил инерции возвратно-движущихся частей кривошипно­ шатунного механизма в зависимости от положения поршня в ра­ бочем цилиндре. Она может быть построена двумя способами. Для построения по способу Толле необходимо на длине хода поршня S индикаторной диаграммы в в. м. т. отложить вверх величину ускорения R®2 (1 + Я) или силу инерции mnnRiо2 (1 ~Ь -}-Я); в н. м. т. отложить вниз величину ускорения R&2 (1 — Я.) или силу инерции mnnRa>2 (1 — Я); точки А я В соединить прямой; из точки С пересечения линии А В с линией хода поршня отложить вниз величину 3KRсо2 для ускорения, или mnn3%Ra2 для силы инерции; точку D соединить с точками А и В; отрезки AD и DB разделить на три—пять равных частей и точки делений пронуме­

На диаграммах 2 и 3 показан способ построения диаграммы Толле с помощью диаграммы Брикса для тех же значений R, со2 и Я, которые были использованы для построения диаграммы 1 по способу Толле. На диаграмме 3 построение сделано для расчет­ ного интервала Да = 22,5° путем геометрического сложения ординат двух косинусоид, представляющих собой ускорения поршня первого и второго порядков; ординаты суммарной кривой Ria2 (cos а Я cos 2а), перенесенные на диаграмму Брикса, опре­ деляющую положение поршня при соответственных углах а по­ ворота кривошипа, дают диаграмму Толле. При совмещении диа­ грамм Толле, построенных двумя способами, они совпадают. I На рис. 27 представлена совмещенная диаграмма для рабочего

61

ff(UZ(/+A)

/?ш12 (?+Л)

ЧшЧі+Л) .

Рис. 26. Элементы совмещенной диаграммы:

1 — диаграмма Толле; 2 — диаграмма Брикса—Толле; 3 — графики сил инерции первого и второго порядков в зависимости от os

62

эс

Рис. 27. Расчетная совмещенная диаграмма для четырехтактного двигателя

63

цилиндра четырехтактного дизеля, имеющего следующие пара­ метры рабочего процесса и крнвошипно-шатунного механизма:

64

для точки С

р'" = — 16,8 бар.

Для последующего контроля правильности силового расчета определим индикаторную мощность двигателя по формуле (54)

= 6,25D2PiSa)i = 6,25 - 0,175М 5 • 0,180 • 220.30 3140 кВт.

Необходимо помнить, что в расчетах параметров рабочего процесса и при построении индикаторной диаграммы давления ра,

диаграммы (индикаторной—Брикса—Толле) отсчеты давлений и удельных сил инерции по диаграмме Толле должны производиться от атмосферной линии.

Хотя для верхних мертвых точек силы инерции возвратно­ движущихся масс кривошипно-шатунного механизма и направ­ лены в сторону, противоположную действию газовых сил, диа­ грамму Толле на совмещенной диаграмме рекомендуется строить так, как это сделано на рис. 27. Такое построение позволяет свести определение относительных результирующих' сил ра к про­ стому измерению отрезков между линиями расширения, выпуска, всасывания и сжатия и линией диаграммы Толле, как это пока­ зано на рис. 27 для угла поворота кривошипа а = 24°.

В табличном расчете используются следующие известные формулы для определения:

нормальной силы, действующей на стенку рабочего цилиндра

Так как в центре 0' сила Рша может быть разложена на силу Pta— касательную к окружности, описываемой радиусом R, и радиальную Рга, то касательная сила

и радиальная сила Рга, действующая вдоль оси (радиуса) кривошипа,

13. Таблицы силовых расчетов для ДВС со сложными кинематическими схемами

Рассмотрим силовой расчет, представленный в сокращенном виде в табл. 12, для тридцатицилиндрового четырехтактного дви­ гателя, состоящего из пяти блоков по шесть цилиндров в каждом блоке (см. схему на рис. 25), с использованием совмещенной диа­ граммы на рис. 27 и исходных данных для ее построения. Порядок рассмотрения табличного расчета (табл. 12) соответствует порядку нумерации граф 1—37.

В' графе 1 а — текущее значение угла поворота кривошипа

рекомендациям, изложенным выше.

В графе 2 ра — текущее значение относительной результи­

=8 — (—12) = 20 бар.

Вграфах 3, 4 и 5 — значения тригонометрических функций, которые берутся в зависимости от а для принятого в проекте дви­

гателя значения X = R/L (в рассматриваемом примере X = = 90/300 = 0,3) по таблицам, приводимым в трудах, посвященных конструированию и расчетам ДВС [3, 4]. Тригонометрические функции для любых значений шаговых углов и любых значений X могут быть найдены при помощи рекомендуемой расчетной табл. 13, которая использована для определения тригонометрических функ­ ций к рассматриваемому примеру. Значения углов ß определены при помощи формулы (1).

В графах 7 и 8 (табл. 12) — значения расчетных относительных касательной р*а и радиальной р'га сил, действующих на первое колено вала от одного. рабочего поршня.

Вграфе 6 — расчетные значения нормальных сил Рпа, дей­ ствующих на стенку рабочего цилиндра (гильзы) через поршень, но без учета добавочных нормальных сил РП(с-1 >от действия при­ цепных шатунов, для которых расчет приведен в п. 18.

Вграфах 9—16 — число сдвигов, равное і' — 1, где і' — число рабочих поршней, действующих на первое колено вала.

П о я с н е н и е 1. На рис. 28 приведены некоторые 'схемы секций кривошипно-шатунных механизмов ДВС, позволяющие объяснить значения углов сдвига фаз, а именно:

Ѵ-образные четырехтактные— угол между вспышками в ра­ бочих цилиндрах 1п и 1л, или угол сдвига одноименных фаз, равен 360° + у;

Ѵ-образные двухтактные; угол сдвига фаз равен у;

66

W-образные четырехтактные, угол сдвига фаз для цилиндра 1л относительно цилиндра 1г главного блока равен 360° — у и для цилиндра 1п относительно цилиндра 1г равен 360° -|- у;

звездообразный пятицилиндровый четырехтактный, углы между

возникающих во второй коренной М 2 и в первой шатунной М 1ш шейках первого колена вала под действием всех рабочих поршней первой секции кривошипно-шатунного механизма. Руководствуясь

вого коренного подшипника скручивает первую шатунную шейку моментом

ѵ

1 С м . п о я с н е н и е 1 в п . 1 4 .