Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

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

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.10.2023

Размер:

7.3 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 204 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 > Следующая >>>

двигателя, до опытным данным существующих двигателей близ кого типа:

		т У	nr,	9i	кгс-сг/см,		(2.16)
			Fn	95i
		m	_ Ш е :	.ftW	кгс-са/см,		(2.17)
где	gj и		Fn
		g R - приведенные веса поступательно					и враща-
		тельно движущихся деталей КШМ,					отнесенные
		к I	смг площади		поршня Fn	, кгс/смг (см.
	Введение	табл. I, 2).				и m R практиче
ски		относительных величин масс
	удобно,	так как	определяемые по ним силы инерции ПДЫ

и ВМ имеют размерность давления кгс/сма и их можно затем прямо складывать с соответствующими силами от давления газов в цилиндре, имеющими аналогичную размерность.

§ 8. График изменения силы инерции ПДМ в зависимости от угла поворота вала

Аналогично выражениям для ускорения поршня (1.9) и (1.10) формулу (2.5) для СИ ПДМ можно представить в виде суммы двух составляющих:

	Pj=—mj R ca/(coscx+/\.cOS£oO=				кгс, (2.18)
где	= -m j RcA^cosa-mjPc//Uo$2<x=II+I>-E
	Р л = - т ^ а з гсо5а		кгс	; 1	(2.19)

	p i5l=-nijRou27Lcos2a		КГС-J
ков,	- гармонические составляющие СИ ПДМ I и 2-го поряд
	которые обычно называются просто силами				инерции ПДМ
I и 2-го порядков.
Поскольку выражения для ускорения поршня и сил инерции
ПДМ	отличаются только	величиной	массы	гп^	и противопо
ложными знаками, то		графики P,=f (сО, PjT=-f(a) 4 Pjs=f(^)

Т а б л и ц а

Значения весов д^ и gR поступательно и вращательяо движущихся частей кривошипно-шатунного механизма, отнесенных к площади поршня, выполненных дизелей

Тип двигателя и материал поршня

Тихоходные с толстостенными чугунными поршнями

Средней быстроходности с толстостенными

шнями

Средней быстроходности с тонкостенными чугунными или стальными поршнями

Быстроходные с облегченными алюминиевыми поршнями.

	9j	g R
кгс/см*		кгс/см2
0,25 - 0,6		0,7 -	1,2
0,15	- 0,3	0,15	- 0,25
0,1	- 0,2	0,15 - 0,25
	0,025	- 0,07	0,03

на рис. 2.5 выглядят точно так же,		как графики jn=f(«),
		jm=-F№ и				лишь
а		на	рис. 1.2 с той
		разницей, что они по
		вернуты относительно
		оси абсцисс на 180° и
		имеют различный масш
		таб ординат. Наиболь
		шая	отрицательная			сила
		Pj	имеет место			при
		<х = 0 и положении
		поршня в в.ы.т. и на
		правлена она противо
		положно максимальному
		положительному			ускоре
		нию поршня, т.е. в сто
		рону от оси коленчато
		го вала (см. рис. 1.2).
		Наибольшая положитель
		ная	сила Р 3	, направ
		ленная к оси коленча
		того вала,		при
		имеет место в н.м.т.,
Рис. 2.5. График	P^-FC^O	а при Л>-^		- дважды
		в районе н.м.т.				со
а) при	; б) при Л^-^-	Гармонические
		ставляющие P3l			и PjU

имеют соответственно один и два периода изменения за один оборот коленчатого вала, так же, как и гармоники ускоре ния поршня I и 2-го порядков.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите все виды сил, действующих в КШМ при ра боте двигателя, и укажите, какими основными факторами они определяются.

2. К каким точкам КШМ и как приводятся все движущиеся массы КШМ?

3.Каким образом определяются силы инерции и каков их физический смысл?

4.Почему сила инерции поступательно движущейся массы

КУШ подразделяется на силу I и 2-го порядков?

3.В каких направлениях действуют на поршень силы инер ции I и 2-го порядков при угле поворота вала 45°?

6.Почему появляется центробежная сила инерции при предполагаемом равномерном вращении приведенной массы КШМ

сш = const ?

7.Какая часть массы шатуна относится к приведенной поступательно движущейся массе КШМ, а какая часть к при веденной вращающейся массе шатуна?

8.Как оценить ориентировочные значения приведенных

масс КШМ?

Г Л А В А 3

ДЕЙСТВИЕ СИЛ ДАВЛЕНИЯ ГАЗОВ И СИЛ ИНЕРЦИИ НА ДЕТАЛИ ДВИГАТЕЛЯ, ФУНДАМЕНТ И ВАЛ ПОТРЕБИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ ДВИГАТЕЛЯ

§ 9. Действие сил давления газов

Рассмотрим действие силы давления газов Рг , определи мой формулой (2.1), в нормальном КШМ одноцилиндровогоДВС.

Эта сила приложена к поршню и через поршневой палец в точ ке В передается на шатун (рис. 3.1).

Разложим эту силу на две составляющие, направ ленные по оси шатуна и перпендикулярно к стенке цилиндра. Б результате по лучим:

	- нормальную				силу
	Mr=P rtgjb		кгс;		(3.1)
	-	силу по		оси шатуна
	К г=		Рг		( 3 . 2 )
			cosjb
	Перенесем силу по оси шату
'ОПР на по линии ее действия в
	точку А и разложим также
	на две составляющие, на
	правленные по радиусу кри
	вошипа и перпендикулярно к
	нему по касательной к ок
	ружности кривошипа. В ре
Р и с .3.1. Схема действия сил	зультате	получим:			силу
давления газов Рг в нормальном	- радиальную
.кж	COS(«.+J3)
					( 3 . 3 )
Z r = К г Sin [9 0 - (a + ji)] = к г cos (on-JV) = Р г~		“	т т к г с ;
- касательную силу
Т г= Кг со5[90-(а+р)]=кгэ1п(а+]Ь)=Рг~		^	^	кгс.	(ЗЛ)

Перенесем радиальную силу Ъг по линии ее действия в точку 0 . Сюда же приведем силу Т г , для чего приложим в точке Q две равные и противоположно направленные силыТг, параллельные приводимой касательной силеТг , приложенной в точке А .

В	результате этого приведения получаем:				к	оси	ко
	- силы Z r и Т г , приложенные			в точке 0
	ленчатого вала;			точках А	и 0	, с пле
	- пару	сил Т г	, приложенных в
	чом R	. Пара	сил Т г создает	крутящий	момент,		при
	ложенный к колену вала,			к г с с м .		(3.5)

Силы	2 Г и Т г	, приложенные к оси вала, геометрически					скла
дываются и дают снова силу Кг , но				уже приложенную в			точ
ке О	. Разложение силы К v на составляющие,направленные							по
оси цилиндра и перпендикулярно к оси цилиндра, дает, в								оси
свою	очередь,	силы Рг и N r , приложенные в точке				0	к
коленчатого вала.							вала
Сила N r через подшипники коренных (раыовых) шеек
передается на		остов	двигателя и действует на		него в		по

перечном направлении. С другой стороны, на остов действу

ет в противоположную сторону сила					М г , приложенная	к порш
ню в точке		В . Эти две противоположные силы N r с плечом
Н	образуют	так называемый	опрокидывающий момент М г , при
ложенный к остову двигателя			и направленный в сторону, об
ратную действию крутящего момента					М г ,приложенного к ва
лу.	Найдем, чему равен опрокидывающий момент. Из чертежа

следует, что плечо пары сил			Ы г	выражается суммой		проек
ций	на ось цилиндра отрезков АВ и ОА , т.е.
	Monp= NrH = Nr(RcOS(X+U05]b)=NrR(cOSo<.+^-C05jb).
Так как из		треугольника ОАБ	Siyic*
		i _ _
то	с учетом	Х ~	sinjb ’
		выражения (3.1)	для	К1г
					КГС-СМ .	(3.6)

Как видно из выражений (3.5) и (3.6), опрокидывающий мо лен! по величине равен крутящему моменту, а из рис. 3.1 следует, что направление их действия противоположно, т.е.

Мопр— Кф-	(3.7)
Однако эти моменты не уравновешивают друг друга,	так как

они действуют на совершенно различные детали двигателя: на неподвижный остов и на вращающийся коленчатый вал.

Сила Р г , приложенная в точке 0£ , через коренные под шипники вала передается на остов двигателя. В то же время равная по величине, но противоположная по направлению си ла Р г действует на крышку цилиндра, т.е. также на остов двигателя. Эти две силы Р г полностью уравновешивают друг друга и на фундамент двигателя не передаются. Но силыРг растягивают остов двигателя и для их восприятия в двига телях, имеющих литые чугунные или алюминиевые блоки ци линдров, чувствительные к растягивающим усилиям, приме няются так называемые анкерные связи (ДЦ, 37Д) или сило вые шпильки (М-50, М-503 и др.).В двигателях, имеющих сварные стальные блоки цилиндров, не боящиеся растягиваю щих усилий, такие связи обычно не применяются (40Д, 2Д4-2).

При вращении коленчатого вала величина сипы Р г , дей ствующей на поршень, изменяется в соответствии с характе ром индикаторной диаграммы, а направление действия оста ется неизменным, если в рабочей полости цилиндра давление всегда больше, чем давление ро со стороны картера дви гателя. В тактах расширения и сжатия шатун отклоняется от оси цилиндра в разные стороны и направление действия нор

мальных сил N r при этом изменяется. Поэтому при работе двигателя происходит так называемая перекладка поршня в цилиндре и он попеременно прижимается силой Nr то в одну, то в другую сторону в плоскости качания шатуна. Именно в этой плоскости имеют место наибольшие износы стенок втул ки цилиндра и тронка поршня.

Сила К г в этом случае действует на шатун в одном яа-

правлении и вызывает напряжения сжатия и изгиба в его стержне и головках.

Силы^г и Т г действуют на шейки и щеки коленчатого ва ла, вызывая в них различные напряжения. Одновременно они передаются на шатунные и коренные подшипники коленчатого вала.

Направление действия касательных сил Т г изменяется так же,как и направление нормальных сил. Поэтому попеременно изменяется направление действия крутящего и опрокидываю щего моментов. Тормозящее действие на вал отрицательного крутящего момента в такте сжатия преодолевается за счет накопленного во время такта расширения запаса кинетиче ской энергии движущихся масс двигателя и маховика, свя занных с коленчатым валом.

Периодически изменяющийся опрокидывающий момент от нор


мальных сил Мг	стремится опрокинуть двигатель			на бок по
переменно то в	одну, то в другую сторону. Так			как двига
тель закреплен	на	фундаменте жестко или	с помощью		упругих
амортизаторов,	то	опрокидывающий момент	вызывает		вибрации
двигателя на фундаменте в поперечном направлении.

Таким образом, в отношении внешнего действия сил дав ления газов можно еще раз подчеркнуть, что они уравнове шиваются в двигателе и на фундамент не передаются, но об разуют крутящий момент, вращающий вал двигателя и потре бителя его энергии, а так же опрокидывающий момент, дей ствующий на фундамент двигателя.

§ 10. Действие сил инерции

Рассмотрим сначала действие силы инерции поступатель

но движущихся масс Pj	, приложенной к поршню в точке В
(рис. 3.2). Разложение	этой силы на	составляющие Nj и Kj
последующее разложение	силы Kj на радиальную и касатель
ную составляющие Zj и Tj	, приведение	сил Zj nTj в точку О
		3?

к оси коленчатого вала, определение крутящего и опрокиды вающего моментов от сил инерции ПДМ производятся точно так же, как и в рассмотренной выше схеме действия сил давления газов Р г. Но аналогии с формулами (3.1)- (3.6) можно получить следующие выражения для составляющих силы Pj и моментов силТ- и Nj :

Сила Pj , приложенная в точке

О, Рис. 3.2. Схема действия кой другой силой не уравновеши-

сил инерции ПДМ Р; в нор		вается, поскольку в		цилиндре она
мальном КШМ
палец в точке В		действует	только на	поршневой
	. Поэтому сила Pj		через подшипники колен

чатого вала и остов двигателя передается непосредственно на фундамент дзигателя и в данном положении КШМ, по казанном на рис. 3.2, стремится оторвать двигатель от фундамента в направлении оси цилиндра. Крутящий момент от

касательных силТ^		и опрокидывающий момент		от нормальных
сил N ,• при этом	положении КШМ		направлены противоположно
соответствующим		.<г	,.г
	моментам М кр		и М опр от составляющих сил
давления газов	и,	следовательно, ослабляют		действие по
следних.

При вращении колена вала и перемещении поршня сила Pj изменяет направление действия (см. § 8); соответственно


изменяется	направление	действия		всех	составляющих		сил
Nj ,Kj ,Zj ,Tj и моментов			М*р ,Мопр по		одному	разу	за
каждый ход	поршня. Таким		образом,	нормальная сила Nj			по
переменно	то ослабляет,	то усиливает действие				газовой си
лы N r', прижимающей поршень к стенке цилиндра.						Сила Kj по

переменно растягивает или сжимает шатун, ослабляя или уси

ливая действие				газовой силы К г				. Силы Zj nTj , моменты M KJ\|,
М^ртакже попеременно то						ослабляют,			то усиливают действие
газовых		сил Z r,Tr			и моментов			и М опр .
Рассмотрим еще					действие		силы	инерции		вращающихся масс
p R , приложенной в					точке	А	к оси шатунной шейки вала
(рис. 3.3). Перенесем ее по линии дей
ствия (по радиусу кривошипа) к оси
коленчатого вала в точку 0							и разложим
на две составляющие: вертикальную си
лу	Р®	, направленную по				оси цилиндра
и горизонтальную силуРй , направлен
ную перпендикулярно к оси цилиндра.
Этн	силы равны			проекциям		силы Р й на
соответствующие				оси:				(3.7)
		PR= P RCOSOt кгс ,
		Рд = Рй5»1П(Х КГС .						(3.8)
Очевидно, что обе составляющие через
коренные подшипники вала						передаются
на фундамент двигателя и стремятся при
данном положении К11Ш соответственно
оторвать двигатель от фундамента в
вертикальном			направлении			и	сместить			Рис. 3.3. Схема
его	влево в		горизонтальном				направле
нии.										действия сил инер
										ции вращающихся
	При вращении коленчатого вала сила									масс Pg
Р0 остается постоянной по величине, а
к					в	г			как по величине, так
составляющие			силы P R и Р,			изменяются

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 204 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ