книги из ГПНТБ / Болотин Ф.Ф. Динамика корабельных ДВС учеб. пособие

различной организации фаз газораспределения и топливоподачи в главных и боковых цилиндрах, что в конструктивном отношении явно нежелательно. Заметим, что все сказанное выше относится к КШМ с прицепными шатунами двигателей с любой компоновочной схемой расположения цилиндров: v -об­ разных, w -образных, х-образных, звездообразных и т.п. Поэтому, при проектировании таких двигателей стремятся обеспечить минимальную разницу в ходах поршней и указан­ ных выше смещениях верхних и нижних крайних положений поршней относительно в.м.т. и н.м.т. кривошипа вала при одинаковых степенях сжатия и фазах газораспределения в ци­ линдрах с главными и прицепными шатунами.

Для этого величины г ,i и -ф- , называемые основными кинематическими параметрами прицепного механизма, опреде­ ляются по специальной методике расчета [I].

3 заключение заметим, что, несмотря на указанные кине­ матические особенности КШМ с прицепным шатуном, величины амплитуд гармоник ускорения поршня в главном и боковых цилиндрах и характер их изменения по углу поворота колен­ чатого вала отличаются все же сравнительно мало £1] . Поэтому в приближенных динамических расчетах и при расче­ тах неуравновешенности двигателей для упрощения можно определять ускорение поршней с главным и прицепными шату­ нами по приближенному выражению (1.9) для НЪрмального КШМ. Тем самым, действительное прицепное сочленение шатунов условно заменяется центральным.

20

3.Нарисуйте схемы КШМ двигателей с ДДП при односто­ роннем и разностороннем вращении валов, напишите формулы для ускорения "выпускного" и "продувочного" поршней.

4.Нарисуйте схему КШМ с прицепным шатуном, обозначьте

иназовите все его основные кинематические параметры.

5.Напишите формулы для пути, скорости и ускорения поршня с прицепным шатуном и сравните их с соответствую­ щими кинематическими закономерностями для поршня нормаль-

ного КШМ; проанализируйте их различия.

6.Почему ход поршня в цилиндре с прицепным шатуном попутается больше, чем в цилиндре с главным шатуном?

?.Какое основное требование удовлетворяется при выбо­ ре кинематических параметров КШМ с прицепным шатуном?

8.Какие величины углов развала цилиндров и ходов порш­

§4. Характеристика сил, действующих

вцилиндрах двигателя

Врабочих цилиндрах двигателя действуют следующие виды

сил:

-силы давления газов на детали остова я движения двигателя;

-силы инерции движущихся масс деталей кривошипно-

на ту ш ш х механизмов;

-силы трения между соприкасающимися рабочими по­ верхностями деталей (между поршнемт агулкой цилиндра,

21

между поршневым пальцем и втулкой головного подшипника и

- силы веса движущихся деталей К11Ш.

Все эти силы иди их реакции на опорах и в подшипниках поршневого пальца так или иначе воздействуют на детали цилиндро-поршневой группы двигателя, вызывая в них опреде­ ленные напряжения и деформации. Более того, эти силы пере­ даются по шатуну на шейки и подшипники коленчатого вала и воздействуют на остов двигателя в целом. Задачей динами­ ческого расчета двигателя является определение результи­ рующих сил, действующих на детали двигателя, с целью по­ следующего расчета их на прочность.

Рассмотрим природу и значение указанных сил, действую­ щих в цилиндре.

Силы давления газов обусловливаются рабочим процессом в цилиндре двигателя, изменяются по величине в зависимо­ сти от угла поворота коленчатого вала и положения поршня, зависят от нагрузки двигателя и непосредственно не зави­ сят от числа оборотов вала двигателя.

Сиды инерции обусловливаются величиной масс и ускоре­ ний движущихся деталей КШМ, изменяются по величине и на­ правлению в зависимости от угла поворота вала, зависят от числа оборотов вала двигателя, но непосредственно не за­ висят от рабочего процесса и нагрузки двигателя.

Силы трения обусловливаются различного рода сопротивле­ ниями относительному перемещению соприкасающихсярабочих поверхностей деталей при работе двигателя. Эти силы изме­ няются в зависимости от угла поворота вала и положения поршня как по величине, так и по направлению действия.

Они зависят от весьма многих, трудно учитываемых факторов: нагрузки и числа оборотов двигателя, материалов соприка­ сающихся деталей и качества обработки их рабочих поверх­ ностей, температуры нагрева деталей и удельных давлений на рабочих поверхностях, способа осуществления и качества смазки трущихся узлов и т.д.

*2

Сиды веса движущихся деталей К1ДМ - постоянные силы, определяеиые размерами и материалами деталей.

В динамических расчетах быстроходных корабельных дизе­ лей при определении результирующих сил, действующих на поршень и другие детали К1Ш, обычно учитывают только пер­ вые два вида сил: силы давления газов и силы инерции дви­ жущихся деталей. Силами веса деталей К111М пренебрегают ввиду их сравнительной малости, а силы трения пока еще не умеют достаточно точно определять, поэтому для упрощения расчетов их не принимают во внимание.

р0давление на поршень со стороны картера двига­ теля, которое в динамических расчетах прини­ мается равным стандартному давлению окружающей среды, кгс/смг т.е. р0^ I кгс/смг ;

Fn= ^ ~ - площадь поршня, смй.

Для существующих двигателей давление газа в цилиндре может быть определено путем индицирования или осцилдографирования рабочего процесса.

23

§ 6. Определение сил инерции КШМ

Силы инерции движущихся деталей определяются, как из­ вестно, произведением массы детали на ее ускорение, взя­

ках КШМ осуществляется передача основных усилий, действую­ щих на подвижные детали двигателя. Поэтому удобно приво­ дить в эти точки все движущиеся массы деталей КШМ и рас­

представляется возможным не делать специального приведе­ ния массы поршня в точку В , а ограничиться только приведе­ нием сюда части массы шатуна.

£ точке А на оси шатунной шейки вала условно концен­ трируют приведенную вращающуюся массу КШМ:

24

gчасть массы колена вала, кгс*с2/см;

&к„- приведенный вес этой части колена, кгс. Согласно формуле (2.2), с учетом (I.I) и (1.9) для

направлена по оси цилиндра и изменяется по величине и на­

кривошипа в сторону от оси вращения и изменяется только

25

т шй»0,6 m w .

Для шатунов с большой кривошипной головкой в рядных быстроходных двигателях

ггц» 0,5Ши,;

0,7т ш .

Для более точного определения значений приведенных масс необходимо знать положение центра тяжести шатуна S , которое может быть определено либо графоаналитическим ме­ тодом по чертежу проектируемого шатуна, либо эксперимен­ тально взвешиванием или качанием выполненного шатуна

2.Главный шатун V-образного двигателя

снесимметричной головкой (рис. 2.2)

В этом случае центр тяжести главного шатуна 5 смещен по отношении к оси главного шатуна в сторону прицепного шатуна. Пасса прицепного

27

(сы. рис. 1.4 и 2.2), соответственно определяют по форму­

Заметим, что при этом фиктивно считают центром тяжести главного шатуна точку 5 на оси главного шатуна, представ­ ляющую собой проекцию действительного центра тяжести 5 на эту ось.

3. Главный шатун звездообразного двигателя с симметричной кривошипной головкой (рис. 2.3)

В этом случае на осях прицепных пальцев кривошипной головки шатуна условно концентрируются приведен­ ные вращающиеся массы m t r. прицепных шатунов ( I - по­ рядковый номер бокового цилиндра с прицепным ша­ туном). Центр тяжести

всех добавочных ма сстшгч.

А. Колено вала двигателя (рис. 2А)

Колено вала состоит из шатунной шейки, двух щек и ко­ ренных шеек вала. Масса коренных шеек имеет центр тяжести на оси вращения 0 и является уравновешенной. Поэтому она вместе с прилегающей уравновешенной частью массы щек в

28

приведении масс не участвует. Центр тяжести массы шатун­

при проектировании новых двигателей на заводах-изготови- телях дизелей). В приближенных динамических расчетах ориентировочно принимают приведенные массы mj и m R , от­ несенные к единице площади поршня Fn см проектируемого

29