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

являются центральными (или условно принимаются такими) и когда боковые шатуны выполнены прицепными,

Втабл. 29 приведены все выкладки, относящиеся к варианту

сцентральными шатунами. Как видно из этой таблицы, в гра­ фах 2—4 по известным значениям тангенциальных сил главного цилиндра на основании формул (IV.94) устанавливаются значения таковых для боковых цилиндров. В графе 5 согласно (ІѴ.95) на­ ходится суммарная тангенциальная сила Т х для всей секции I . Далее для принятого коленчатого вала переход от силы Г, к по­ следующим осуществляется так же, как у однорядного двигателя,

Рис. ІѴ.21. Относительные крутящие моменты W-об- разного 18-цилиндрового двигателя с шатунами:

-----------ц ен тральн ы е;------------ прицепные

см. формулы (1.70); соответствующие вычисления даны в графах 6— 10. Последнее подтверждается тем, что углы опережения бо­ ковых цилиндров, как было показано в примере 38, изменяются при переходе от секции к секции так же, как углы опережения глав­ ных цилиндров.

В последней(графе табл. 29 приведены значения относитель­ ного крутящего момента шести секций или всех восемнадцати ци­

линдров *ѵі или *Г8. Кривая /іа = / (а) показана на рис. ІѴД1 сплошной линией для одного периода ее изменения, равного 120°. Среднее значение этого момента находим по формуле (1.75) для двенадцати первых ординат графы 11 табл. 29

_ 0,309 -р 0,428 -р • • • -р 0,276 __ q gg

= 0,35.

195

13

Определение относительных сил левого и правого цилиндров с учетом прицепных шатунов выполнено в графах 1— 17 табл. 30. Особенности прицепных шатунов в этом расчете учтены функ­

Именно таким образом по данным граф 7 и 8 заполнены графы 14 и 15 табл. 30. В последних графах этой таблицы получены значения суммарных радиальных и тангенциальных сил для всей секции I.

В табл. 31 вычислены относительные тангенциальные силы всех секций и соответствующие набегающие тангенциальные силы, ис­ пользуемые в расчетах прочности. В графе 12 дана сумма относи­ тельных тангенциальных сил всех шести секций или, что то же, относительный крутящий момент всех 18 цилиндров двигателя. Кривая этого момента для одного периода ее изменения показана на рис. IV.21 штрихами.

Естественно, что среднее значение tvз для обоих вариантов расчета одинаково. Критерии равномерности работы получаются следующими: М тах/Мср = 0,61/0,31 = 1,7; Кд/Е 0 = 0,035.

Как видим, прицепные шатуны по сравнению с центральными ухудшают равномерность работы двигателя, но не очень суще­ ственно.

1 Имеется в виду основной первый член.

198

199

Крутящие моменты двигателя с расходящимися поршнями

Определение крутящих моментов у двигателей с расходящимися поршнями покажем на примере 16-цилиндрового двигателя, состоя­ щего из двух рядов по восьми цилиндров (рис. IV.23). Номерация кривошипов правого ряда обычная. Номера кривошипов левого ряда для наглядности обозначим также цифрами от 1 до 8, но с ин­ дексами л. Нижняя кривошипная схема левого ряда повернута относительно соответствующей схемы правого ряда по направле­ нию вращения на угол, 180 —

ности. На основании индикаторных диаграмм, показанных на рис. IV. 14, IV. 15, и табл. 24 определяются относительные танген­ циальные силы для нижнего и верхнего валов правого ряда ци­ линдров. Порядок расчета показан в табл. 32 и 33. Контролем

правильности вычислений служит периодичность изменения tH

^ср близко к 8. Значения этих средних величин находятся по фор­

муле (1.75) и ординатам, приведенным в табл. 32 и 33. О законе изменения = f (а) можно судить по кривой для А = 0,2 на рис. 1.20.

Кривые суммарных относительных тангенциальных сил для

обоих валов йв и tsn построены для одного периода их изменения на рис. IV.24. Для контроля ^находим средние значения

201

Относительные тангенциальные силы для выхлопного вала

Теоретические значения средних сил получились соответственно на 5 и 8 % больше найденных по формуле (1.75). Погрешность не­ сколько превышает допускаемую (около 3%) из-за невысокой

относительно большего значения Да в табл. 32 и 33.

Складывая ординаты этих кривых, получим значение относи­ тельной тангенциальной силы для правого ряда (рис. IV.25). Так как левый ряд (см. рис. IV.23) от­ стает от правого на угол в 22°30', то на такой же угол будет отста­ вать кривая тангенциальных

сил левого ряда. Кривые этих сил для обоих рядов сопоставлены на рис. IV.25. Средние значения относительных тангенциальных сил каждого ряда будут одинаковы и равны сумме средних значений

таких сил для обоих валов, т. е. (см. рис. IV.24) ^рД= ^ср. в +

+<сР . п = 0,324 + 0,151 = 0,475.

Поскольку все валы связаны общей передачей, то сложение ординат кривых на рис. IV.25 приведет к относительному крутя­ щему моменту для всего двигателя, закон изменения которого локазан на рис. IV.26.

203

Расхождение с действительной индикаторной мощностью, рав­ ной примерно 8200 л. с., объясняется отмеченной выше погреш­ ностью. На основании рис. IV.26 находим критерии неравномер­ ности работы двигателя: МтахШ ср = 1,02/0,95 = 1,08; F JF 0 —

= 0,72/(9,5-18) = 0,0042.

Ч

Крутящие моменты у звездообразного двигателя

Схема звездообразного двигателя с нечетным числом (7) ци­ линдров показана на рис. IV.27. Здесь так же, как у W-образного двигателя, средние цилиндр и шатун будем называть главными.

Боковые цилиндры влево и вправо от главного цилиндра (г. ц.) будем имено­ вать 1л, 2л, Зл и соответственно 1п, 2п, Зп. Такая нумерация будет одинаковой для всех секций звезд, отмечаемых рим­

Особенности выкладок, относящихся к звездообразному дви­ гателю, покажем применительно к двигателю, состоящему из шести звезд, имеющих по семи 'цилиндров (рис. IV.27). Схема кривошипов коленчатого вала такая же, как у рассматриваемого выше W-образного двигателя.

Углы опережения в левых и правых цилиндрах по отношению к главному цилиндру найдем по формулам (IV.94), полагая вместо точных значений у 51,4; 102,8 и 154,0° приближенные значения

51,5; 103 и 154,5°.

20 4

Эти углы опережения общие для всех звезд, будут следующими:

Ниже приводятся углы опережения всех цилиндров по отно­ шению к главному цилиндру звезды I. В первой графе записы­ ваются углы опережения главных цилиндров всех звезд по от­ ношению к главному цилиндру звезды I. Далее для каждой звезды находятся углы опережения для всех цилиндров путем прибавле­ ния к углу опережения главного цилиндра приведенных выше углов опережения левых и правых цилиндров по отношению к глав­ ному цилиндру данной звезды:

Расположение углов опережения от большего к меньшему опре­ деляет последовательность вспышек и порядок работы цилиндров. Разность двух смежных углов опережения дает углы между вспышками:

0 (720°) 703° 685,5° 668,5° 651,5° 634,5° 617° 600° и т.д.

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) и т. д.

г. ц.-2пІІ-ЗлІІІ-1лѴІ-1лІІ-ЗпІѴ-2лѴІ г. ц. V и т. д. 17° 17° 17,5° 17° 17° 17° 17,5° 17 и т. д.

Следует отметить, что вспышки переходят по окружности через один цилиндр и перемещаются при этом из плоскости одной звезды в другую. Углы между вспышками из-за округления углов развала получились равными 17 и 17,5°. При точном расчете углы между вспышками будут одинаковыми и равным 720742 = 17,15°.

Выше был рассмотрен весьма распространенный звездообраз­ ный двигатель с равномерным расположением колен. Методики выбора углов заклинки колен, обеспечивающие равномерное чере­ дование вспышек, приведены в работе [5].

Последовательность определения крутящих моментов у звездо­ образного двигателя рассмотрим применительно к установленным выше исходным данным.

Расчет начинается с вычисления сил, относящихся к главному цилиндру, по табл. 28. Далее по табл. 34 находятся относитель­ ные тангенциальные силы, развиваемые всеми семью цилиндрами

Iзвезды.

Втабл. 34 для упрощения расчетов значения углов опережения

цилиндров звезды относительно главного цилиндра по сравнению со значениями, приведенными выше, округлены.

Установив относительную силу Т х, вычисляют, как показано в графах 5— 11 табл. 29, относительные крутящие моменты для всего двигателя.

2 0 5 ,