книги из ГПНТБ / Сегаль В.Ф. Динамические расчеты двигателей внутреннего сгорания

152

155

Подробно с порядком применения формул (IV. 1)—(IV. 10) можно ознакомиться, рассмотрев приведенные ниже примеры.

Пример 26. Определить углы опережения, углы между вспышками и порядок

работы двигателей (см. табл. 22, № 23 и 24).

Решение (см. табл. 22, № 23): для схемы соединения (см. рис. IV. 1) согласно

Часть значений углов опережения, равная 360°, для двухтактных двигателей отбрасывается.

В результате получаем следующие значения углов опережения цикла во всех цилиндрах по отношению к первому цилиндру левого ряда:

Далее будем применять следующую сокращенную запись для углов опере­ жения, которая принята в табл. 22:

Углы между вспышками у двигателей будут равными 60°. В пределах каж­ дого ряда вспышки будут через 120°.

Решение (см. табл. 22, № 24): согласно (IV. 1) и (IV.7) й = 270°. Углы опере­

Решение: у двигателя (см. табл. 22, № 2) углы между вспышками одинаковы, а у двигателя (см. табл. 22, № 1) отличаются в три раза. Равномерность работы двигателя обеспечивается схемой соединения шатунов (см. рис. IV.2), существенно отличающейся от схемы соединения, показанной на рис. IV. 1.

Пример 28. Определить два возможных варианта порядка работы двигателя (табл. 22, № 3).

Решение: двигатель имеет схему соединения шатунов (см. рис. IV.2), для которой справедливы зависимости (IV.4). Принимаем = 360°, так как при й = 0 вспышки в обоих рядах будут происходить одновременно.

156

Для данного примера расположение колен по длине вала и их обозначение показано на рис. IV.4, дополняющем соответствующий рисунок в табл. 22.

Переход от первого цилиндра ко второму в левом ряду можно осуществить по одной из следующих формул:

*2 = t* (а + 180°) или t* = t” (а + 540°).

Располагая углы опережения в порядке их уменьшения (720°, 540°, 360°’ 180°), получим следующие два возможных порядка работы данного двигателя'

Располагая углы опережения в порядке их уменьшения, установим порядок работы Ѵ-образного 12-цилиндрового двигателя 1л-6п-5л-2п-3л-4п-6л-1п-2л-5п- 4л-2п. Этот порядок работы принят на многих модификациях двигателя М-50, так как следующие друг за другом вспышки происходят всегда в цилиндрах, рас­ положенных на достаточно большом расстоянии друг от друга.

Рис. IV.5. Схема соединения четырех шатунов с четырьмя кривошипами, расположенными под углом в 90°

Для второго варианта значения О = 660° получится следующий порядок работы: 1л-1п-5л-5п-3л-3п-6л-6п-2л-2п-4л-4п, который не|применяется, поскольку две последующие вспышки имеют место всегда в одинаковых цилиндрах обоих рядов.

157

Пример 30. Исследовать порядок работы двигателя (см. табл. 22, №5). У этого двигателя (рис. IV.5) каждый шатун соединяется со своим кривошипом, которые обозначены так же, как цилиндры. Из этого рисунка видно, что угол опережения для цилиндра 2л по сравнению с цилиндром 1л составляет 180°, а также, что углы поворота кривошипов 2п и 1п относительно оси я совпадают с таковыми для кривошипов 1л 2л относительно оси л. В связи с этим для исклю­ чения одновременности вспышек в цилиндре 1л и 2п, а также в цилиндрах 2л и 1п рассматриваемая кинематическая схема может быть рекомендована для четы­ рехтактного цикла.

Углы опережения будут следующими:

= 240° и ■&= 600°.

Первое значение приводит к одновременным вспышкам в двух цилиндрах,

поэтому примем д = 600°.

Углы опережения для левого ряда, представляющие согласно рис. ІѴ.З четырехтактный трехцилиндровый двигатель, находим на основании (1.69), а для правого ряда согласно зависимости (IV. 10) в результате:

Порядок работы — 1л-1п-2л-2п-3л-3п.

Пример 32. Определить возможные варианты порядка работы и углы между вспышками двигателей (см. табл. 22, № 7 и 8).

Решение (см. табл. 22, № 7): соединение кривошипов по рис. (IV. 1); согласно (IV.2) при у = 90° находим Ф = 270° и 630°. Задавшись порядком работы в левом ряду 1-3-2, получим следующие углы опережения для этого ряда 0 (720°), 480° и 600°. Наиболее близкие углы между вспышками получатся, если принять для первой и третьей пары цилиндров ö = 270°, а для второй ö = 630°.

На основании (IV. 10) углы опережения в правом ряду будут 270°, 390° и 150°. Порядок работы и углы между вспышками оказываются следующими:

1л-3л-2л-2п-1п-3п; 120°-120°-90о-120о-120°-150°.

Приняв для всех трех цилиндров ö = 630°, получим менее равномерные углы между вспышками 90°-150°-90°-150°-90°-150°.

При углах опережения в левом ряду 0 (720°), 120° и 600° и одинаковых & = = 270° углы между вспышками будут 120°-210°-120°-120°-30°-120°, т. е. нерав­ номерность работы еще ухудшится.

Решение (см. табл. 22, № 8): по формуле (IV.2) находим O’ = 240° или 600°. Если при углах опережения левого ряда 0 (720)°, 480° и 600° принять для первой и третьей пары цилиндров ■О= 600°, а для второй пары — 240°, то порядок ра­ боты будет 1л-3л-2л-2п-1п-3п, а углы между вспышками окажутся одинаковыми.

Второй вариант порядка работы при одинаковых углах между вспышками (см. табл. 22) получится, если принять для левого ряда порядок работы 1-2-3.

В табл. 22, № 7 и 8 приведены наилучшие варианты для двигателей, отли­ чающихся углом развала. Сравнение этих вариантов показывает, что при совпа­ дающих порядках работы углы между вспышками у одного двигателя одинаковы, а у другого — неодинаковы.

Пример 33. Проверить с помощью зависимостей (IV.1)—(IV.10) согласован­

гателей (см. табл. 22, № 11 и 12).

158

Решение: в источнике 116J для у -• 90° приведен один вариант порядка ра­ боты цилиндров, а для у =- 120° приведены два варианта. Там же указано, что для всех трех вариантов справедлива одна схема кривошипов и что углы между вспышками будут одинаковы и равны 90°.

Проведем проверку для первого случая, когда у = 90°. В этом случае для схемы соединения (см. рис. IV. 1) по зависимостям (IV.2) определяем, чтоф = 270° или 630°. Для принятого порядка работы в левом ряду 1-3-2-4, учитывая, что дви­ гатель четырехтактный, имеем для углов опережения левого ряда 0 (720°), 450°, 630° и 180°. Примем для первой пары цилиндров ■ö' = 270°, а для остальных трех пар О = 630°. В этом случае согласно (IV. 10) получаем для правого ряда 270°, 360°, 540° и 90°. Располагая углы опережения от наибольшего к наименьшему, получаем следующий порядок работы 1л-3л-3п-2л-2п-1п-4л-4п, который точно совпадает с приведенным в работе [16] не порядком для двигателя (табл. 22, № 8). Установим порядок работы цилиндров и углы между вспышками для заданного в работе [16] второго варианта исходных данных, т. е. для у = 120.

По зависимости (IV.2) получаем ft = 240° или 600°. Для принятого порядка работы в левом ряду 1-4-3-2 углы опережения будут 0 (720°), 90°, 270° и 540°. Приняв ft — 600° согласно (IV. 10), находим углы опережения для правого ряда 600°, 690°, 150° и 420°. Этим углам соответствует порядок работы 1л-2п-1п-4л- 4п-3л-3п-2л и углы между вспышками 30°-90°-60°-120°-150°-120о-60°-90°. Эти дан­ ные не совпадают с приведенными в работе [16]. Они отвечают двигателю (см. табл. 22, № 12). Если поставить задачу получения приведенных в работе [16] для рассматриваемого двигателя при у = 120° двух вариантов работы цилиндров, то следует угол у принять равным 180°, а вместо схемы кривошипов, показанной в работе [16], принять схему двигателя (см. табл. 22, № 15).

Результаты аналогичных расчетов для основных типов Ѵ-об- разного двигателя приведены в сводной табл. 22. В этой таблице кроме основных параметров приведены значения углов опереже­ ния рабочих циклов во всех цилиндрах по отношению к первому цилиндру в левом ряду. Эти значения позволяют непосредственно находить все усилия, передающиеся звеньями кривошипно-шатун­ ного механизма, а также крутящие моменты, относящиеся ко всем цилиндрам по соответствующим значениям, установленным для первого цилиндра левого ряда.

В результате определение крутящих моментов и давлений на шейки коленчатого вала у Ѵ-образного двигателя можно выпол­ нять с помощью таблиц, аналогичных таблицам для однорядных машин.

Следует отметить, что согласно изложенному выше углы опере­ жения, расположенные в порядке уменьшения их значений, ду­ блируют приведенные в табл. 22 данные о порядке работы ци­ линдров. Отсюда следует, что, приняв на основании того или иного источника порядок работы цилиндров и схему кривошипов, необходимо убедиться, что они не противоречат порядку работы, вытекающему из расположенных от большего к меньшему зна­

чений углов опережения.

Иллюстрацией проверки согласованности исходных данных являются выкладки, приведенные в примере 9.

По равномерности вспышек и удаленности цилиндров, в ко­ торых происходят две последующие вспышки, удачными счи­ таются двигатели, приведенные в табл. 22, № 13, 15, 20, 29 и 31. У некоторых двухтактных двигателей вынужденно принимают

159

одновременные вспышки в двух цилиндрах (см. табл. 22, № 26,

28 и 30).

У некоторых двигателей (см. табл. 22, № 2, 4, 7, 8, 12, 20, 27) получаются разные углы между вспышками, увеличивающие не­ равномерность крутящего момента. Относительно небольшие от­ клонения от среднего значения угла между вспышками полу­ чаются у двигателей, представленных в табл. 22, № 20 и 27.

24. КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА КРИВОШИПНО­ ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА С ПРИЦЕПНЫМ ШАТУНОМ1

На рис. IV.6 обозначено: ОЬх = R — радиус кривошипа; АЬХ — L — длина главного шатуна; а и ß — углы поворота кри­ вошипа и отклонения центрального шатуна относительно оси основного цилиндра; с*! — угол поворота кривошипа

160

Для установления зависимости между углами ßx и а 1проведем (рис. IV.6) линию ЬгЬ2, параллельную оси ОАг и линию Ьга ъ параллельную оси ОА. Такое построение позволяет установить, что

можно, пользуясь (IV. 14), установить, что

sin ß! = sin a 1— X0 sin (ß — ф)

или ввиду малости углов ßx, ß и ф

Получим выражение для перемещения бокового поршня от его в. м. т. в зависимости от угла а х.

На основании рис. IV.6 можно написать

где S x— перемещение бокового поршня от его в. м. т.; ОЛх— переменное расстояние от бокового поршня до оси коленчатого вала; ОЛХпіах — наибольшее значение ОАѵ

Пользуясь рис. ІѴ.6, находим

кового поршня до оси коленчатого вала. Безразмерное переме­ щение бокового поршня согласно (IV. 16) будет

Для абсолютного и безразмерного ходов бокового поршня можно написать:

Для определения экстремальных значений а х получим

Эту зависимость с помощью выражений для а, ß и ßx можно пред­ ставить как уравнение с одной неизвестной а х. Поскольку полу­ чить точное решение для а х невозможно, найдем два приближен­ ных значения для в. м. т. и для н. м. т.

ние прицепного шатуна ввиду близости точек сх и ,ЬХ мало отли­

162