книги из ГПНТБ / Погорелый И.П. Обкатка и испытание тракторных и автомобильных двигателей
.pdfМаксимальное значение угла вращения поршня б будет при ф = 9 0 и 270°. Его определяют по формуле:
Ътах=2а\=0,Ш. (5)
В результате вращательного движения поршня точ ки, взятые на его поверхности, будут двигаться по не которым сложным кривым в пространстве. Практиче ский интерес представляет величина проекции этих кри вых на горизонтальную плоскость ХОУ. С достаточной точностью указанные проекции можно считать дугой ра диуса, равного полудиаметру цилиндра:
|
[ 5 ^ 0 , 2 3 — , |
( 6 ) |
|
|
1 |
' 100 |
ѵ ; |
где D — диаметр |
поршня, мм. |
|
|
Перекос осей |
отверстий |
головок |
шатуна в горизон |
тальной плоскости характеризуется тем, что оси парал
лельны, но расположены |
в разных |
плоскостях |
(рис. А в ) . |
||||||||
В |
этом случае перекос |
|
поршня в цилиндре |
выразится |
|||||||
формулой: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i ' = a ' s i n ß = / |
— |
ХЭІПФ, |
|
|
( 7 ) |
||||
где а' — угол перекоса |
осей |
в |
плоскости ХОУ. |
|
|||||||
|
Максимальное значение перекоса наблюдается при |
||||||||||
Ф=90° и 270°. Оно равно: |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
^ = |
0 |
, 2 3 / ^ . |
|
|
|
(8) |
||
Минимальное значение |
перекоса |
будет при ф = 0 ° |
и 180° |
||||||||
и равно 0. Так же, как |
и в первом |
случае, |
поршень |
||||||||
вращается. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Из формул (2 ) и (8) |
следует, |
что |
при одинаковых |
|||||||
значениях |
перекоса |
от |
изгиба |
и |
скрученности |
шатуна |
|||||
в |
первом |
случае |
износ |
деталей |
цилиндро-поршневой |
группы будет больше, чем во втором. Поэтому для ша тунов допуск на перекос осей в первом случае (изгиб) должен быть меньше, чем допуск на перекос осей во втором случае (скрученность).
Перекос оси цилиндров появляется в результате не правильной расточки.
Перекос оси цилиндра в продольной плоскости дви гателя, т. е. в плоскости XOZ, ведет к перекосу поршня (рис. 5,а). При работе двигателя перекос поршня в
10
2 |
2 |
Рис. 5. Схема кривошипно-шатунного механизма двигателя при перекосе оси цилиндра:
а — перекос |
оси цилиндра в плоскости XOZ; |
б — перекос оси цилиндра в плос |
кости YOZ; |
в — график изменения перекоса |
поршня при перекосе цилиндра |
|
в плоскости |
XOZ. |
цилиндре сохраняется постоянным и его величину опре деляют по формуле:
1=1 |
|
— |
|
, |
|
|
|
(9) |
|
,100' |
|
|
|
ѵ |
' |
||
где с — перекос оси цилиндра |
в сотых |
долях миллимет |
||||||
ра, отнесенный к длине 100 мм. |
|
|
|
|
||||
При перекосе оси цилиндра в плоскости качания ша |
||||||||
туна, т. е. в плоскости УОІ |
|
(рис. 5,6), |
перекоса поршня |
|||||
в цилиндре не наблюдается, но будет |
дезаксация |
меха |
||||||
низма. Величину ее находят |
|
по формуле: |
|
|
||||
в = Ь |
|
— |
|
, |
|
|
( 1 0 ) |
|
|
|
100 |
|
|
|
ѵ |
1 |
|
где b — сумма длины шатуна |
и радиуса |
кривошипа, мм. |
||||||
Известно, что дезаксация |
механизма |
изменяет |
вели |
чину бокового давления поршня на цилиндр. Если де заксация располагается вправо от вертикали (как по казано на рисунке 5), то поверхность цилиндров влево от вертикали будет изнашиваться сильнее, чем без дезаксации.
При перекосе оси цилиндра в обоих случаях в рабо тающем двигателе поршень вращаться не будет. Ци линдры тракторных двигателей обычно изготовляют в
виде сменных |
гильз. Это позволяет их ставить в бло |
||
ки так, чтобы |
перекос (если |
он имеется) |
находился в |
плоскости качания шатуна, а |
дезаксация |
располагалась |
влево от вертикали. Тем самым будет предотвращен повышенный износ поршней и цилиндров.
Перекос оси коренных подшипников получается в результате неправильной расточки коренных подшип ников в блоке цилиндров.
Перекос оси коренных подшипников в продольной плоскости блока цилиндров двигателя, т. е. в плоскости XOZ, вызовет перекос поршней в цилиндрах (рис.6,а). При работе двигателя перекос поршней в цилиндре ос тается постоянным, его величину подсчитывают по фор муле (9).
При перекосе оси коренных подшипников в горизон тальной плоскости блока цилиндров, т. е. в плокости
ХОУ |
(рис. 6,6), |
перекоса |
поршней |
в цилиндрах |
не |
|||
будет. |
Дезаксация механизма |
будет |
в тех цилиндрах, |
|||||
в |
которых оси |
цилиндров |
не |
пересекаются |
с |
ося |
||
ми |
коренных подшипников |
блока. |
Очевидно, |
что в |
12
Рис. 6. Схема кривошипно-шатунного механизма двигателя при перекосе коренных подшипников:
о — перекос оси |
коренных подшипников в |
плоскости XOZ; |
б — перекос ко |
||
ренных подшипников в плоскости УОХ; |
в — график изменения |
перекоса |
порш |
||
ня в цилиндре |
при перекосе коренных |
опор |
в вертикальной |
плоскости |
XOZ, |
каждом цилиндре двигателя величина дезаксации будет различной.
Перекос оси коренных подшипников блока цилинд ров не вызывает вращение поршней.
Перекос осей шатунных шеек коленчатого вала от носительно коренных шеек получается в результате неправильной установки его на станке для шлифования шатунных шеек. Перекос шеек коленчатого вала вызы вает перекос поршней в цилиндрах, величина которого при работе двигателя будет изменяться. При перекосе осей шеек в вертикальной плоскости XOZ (рис. 7, а) пере кос поршней в цилиндре в зависимости от угла пово
рота кривошипа определяют |
но |
|
формуле: |
|
||||
|
|
і — |
cos |
|
Ф . |
|
(11) |
|
|
|
|
100 |
|
т |
у |
' |
|
Максимальное значение перекоса поршня будет при |
||||||||
<р=0° и 180°. Оно равно: |
|
|
|
|
|
|||
|
|
w = ± ' |
— • |
|
|
|||
Минимальная |
величина |
перекоса |
будет |
при <р=90° и |
||||
270° и равна |
0. |
|
|
|
|
|
|
|
В случае перекоса осей шеек в горизонтальной плос |
||||||||
кости yOZ |
(рис. 7,6), |
перекос поршня |
в цилиндре |
оп |
||||
ределяют |
по |
формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
= l — |
sin |
|
ср. |
|
(12) |
|
|
|
loo |
|
т |
|
ѵ |
' |
При перекосе осей шатунных шеек в вертикальной плоскости максимальное значение перекоса поршня бу дет в верхней и нижней мертвых точках (рис. 7,в), а при перекосе в горизонтальной плоскости — около се редины хода поршня (рис. 7,г). Кроме перекоса, порш ни будут вращаться относительно своей вертикальной оси. В первом случае угол вращения определяют по формуле:
|
§=<xsincp, |
(13) |
а во |
втором |
|
|
§'=<x'cos<p. |
(14) |
Максимальное значение угла в обоих |
случаях равно |
|
± а , |
причем в первом случае при tp=90° |
и 270°, во вто |
ром |
случае при q>=0° и 180°. Оно равно: |
14
Рис, 7. Схема кривошипно-шатунного механизма двигателя при перекосе осей шатунных и коренных шеек:
а — перекос осей |
шатунных шеек в вертикальной плоскости XOZ; |
б — перекос |
осей шатунных |
шеек в горизонтальной плоскости ХОУ; в и г |
— кривые из |
|
менения перекоса поршня. |
|
8m a*=8' = 2 a = 2 a ' . |
(15) |
Минимальное значение угла в обоих случаях равно 0. Величина дуги (проекция траектории любой точки, взятой на цилиндрической поверхности поршня, на го ризонтальную плоскость) в обоих случаях будет соот
ветствовать удвоенному углу:
S Ä —
~10Э '
Перекос оси отверстия бобышек поршня может быть в результате перекоса оси относительно образующей юбки или же смещения ее относительно оси поршня.
Перекос оси бобышек относительно образующей |
порш |
ня (рис. 8, а) вызывает перекос его в цилиндре. |
Вели |
чина перекоса поршня в цилиндре во время работы двигателя будет оставаться постоянной. Ее подсчиты вают по формуле (9).
При смещении бобышек относительно оси поршня (рис. 8, б) перекоса поршня в цилиндре не будет, но появится дезаксация механизма, равная величине е.
При перекосе оси бобышек поршень в цилиндре вра щаться не будет.
Из приведенного анализа следует, что при перекосе поршней цилиндры усиленно изнашиваются в продоль ном направлении. Овальность цилиндров, вызываемая повышенным износом их от перекоса поршней, большей осью также располагается в продольном направлении.
Из всех видов перекосов поршней в цилиндрах са мыми неблагоприятными являются перекосы, вызывае мые непараллельностью осей шеек коленчатого вала. Перекосы поршней в цилиндрах в этом случае изменя ются не только по величине, но и по направлению, до
стигая в обоих случаях максимальной величины |
(см. |
рис. 7, ѳ и г). Такой характер изменения перекосов |
осо |
бенно неблагоприятно влияет на работу поршневых колец.
В зависимости от положения поршня в цилиндре поршневые кольца перемещаются в канавках и занима ют различное перекошенное положение относительно стенок цилиндров.
При положении поршня в в.м.т. (рис. 9, а) с левой стороны поршневые кольца прижимаются к зеркалу ци линдра верхней кромкой, а с правой стороны — ниж-
16
Рис. 8. Схема кривошипно-шатунного механизма двигателя при перекосе оси бобышек поршня:
а — перекос оси бобышек |
относительно о б р а з у ю щ е й |
поршня; б — перекос |
оси |
|
<обышек относительно оси |
поршня; в — график перекоса поршня; |
г — смеще |
||
ние оси поршневого пальба1 . |
. . . . . . . . . . . i |
• - |
— . |
|
2 И. п. Погорелый |
• |
Г'СО. |
Пу??".КИГ..Я |
|
! яаучно - Т8ХКИ .*• ЛІМІ |
||||
|
і |
б й б л и с т з . ; » |
|
; ЧИТАЛЬНОГО $ А Я Л
|
|
|
|
|
|
ней. |
|
При |
положении |
||||
|
|
|
|
|
|
поршня |
в н.м.т. (рис. 9, б) |
||||||
|
|
|
|
|
|
с левой |
стороны |
поршне |
|||||
|
|
|
|
|
|
вые кольца |
прижимаются |
||||||
|
|
|
|
|
|
нижней кромкой, а с пра |
|||||||
|
|
|
|
|
|
вой— верхней. При |
поло |
||||||
|
|
|
|
|
|
жении поршня |
в |
средней |
|||||
|
|
|
|
|
|
части |
цилиндра |
поршень |
|||||
|
|
|
|
|
|
и поршневые |
кольца |
в |
|||||
|
|
|
|
|
|
цилиндре не перекашива |
|||||||
|
|
|
|
|
|
ются. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При |
перекосе |
шатун |
|||||
|
|
|
|
|
|
ных |
шеек |
в |
|
горизон |
|||
|
|
|
|
|
|
тальной |
плоскости |
ХОУ |
|||||
|
|
|
|
|
|
(см. |
рис. |
7,6) |
|
поршень |
|||
|
|
|
|
|
|
и поршневые кольца |
пе |
||||||
|
|
|
|
|
|
рекашиваются |
в |
средней |
|||||
|
|
|
|
|
|
части |
цилиндра, а |
в |
в.м.т. |
||||
|
|
|
|
|
|
и н.м.т. перекоса не бу |
|||||||
|
|
|
|
|
|
дет. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При |
таком |
движении |
|||||
Рис. 9. |
Схема |
перекосов |
поршня |
поршневых |
колец |
в |
ка |
||||||
навках |
поршней |
сильно |
|||||||||||
и |
поршневых |
колец |
в |
цилиндре |
изнашиваются |
стенки |
ци |
||||||
при перекосе осей шатунных шеек |
|||||||||||||
коленчатого |
вала |
относительно |
линдров, |
поверхности |
|||||||||
осей коренных шеек в вертикаль |
поршневых |
канавок |
и |
са |
|||||||||
|
|
ной |
плоскости: |
|
ми кольца |
по |
высоте |
и |
|||||
а |
— положение поршня в |
в.м.т.; б — по |
толщине. |
Кроме |
|
то |
|||||||
л о ж е н и е |
поршня |
в н.м.т.; в — закруг |
|
||||||||||
|
ленная |
форма |
поршневого |
кольца. |
го, |
кольца |
принимают |
||||||
|
|
|
|
|
|
закругленную |
|
|
форму |
(рис. 9,в), вследствие чего ухудшается их уплотняющая и маслосбрасывающая способность, особенно маслосъемных колец.
Вращение поршней в цилиндрах приводит к движе нию поршневых колец в канавках, что также усиливает износ поршневых канавок и колец. При этом стыки поршневых колец смещаются от первоначального по ложения.
При износе цилиндры приобретают овальную и ко нусную форму.
Нормальным видом износа цилиндров считают такой
износ, при котором |
большая |
ось овала перпендикуляр |
|
на продольной оси двигателя |
(расположена |
в плоскости |
|
качания шатуна), а |
диаметр |
увеличивается |
снизу вверх |
18
(см. графики |
износа |
первого й |
второго |
цилиндров, |
||||||
рис. 10, а) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Анормальным видом износа цилиндров является та |
||||||||||
кой |
износ, |
при |
котором большая ось овала расположе |
|||||||
на |
вдоль |
двигателя (график |
износа |
четвертого |
цилинд |
|||||
ра, |
рис. 10, а). |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Такой |
вид |
износа может получиться при перекосе |
|||||||
оси |
шатуна |
в |
вертикальной |
плоскости |
(см. |
рис. 4,а), |
||||
перекосе |
оси |
цилиндра в продольной плоскости XOZ |
||||||||
двигателя- |
(см. рис. 5,а), перекосе оси коренных под- |
|||||||||
|
ИЗнОС.ММ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.Î |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.3 |
|
|
|
|
|
Услобнае обозначения^ |
|||
|
0,2 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.1 |
|
|
|
|
- |
Износ |
ни плоскости |
А-д |
|
|
О |
|
|
|
|
"MJnoc |
по /шоаашт |
а^Ь |
||
|
|
|
ïùicomu |
цилиндра, |
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2І |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
132- |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 10. Кривые износа зеркала цилиндров (Алтайский тракторный завод) :
а — графики |
износа; |
б — месторасположение |
поясов |
износа; |
||||||||
А— А — вертикальная |
плоскость |
yOZ |
(плоскость |
качания |
шатуна); |
|||||||
В—В — вертикальная |
плоскость |
XOZ |
(плоскость, |
п р о х о д я щ а я |
через |
|||||||
продольную |
ось |
двигателя); |
/ — первый |
цилиндр; |
2 — в т о р о й |
ци |
||||||
линдр; 3 — третий |
цилиндр; |
4 — четвертый |
цилиндр; |
/ — V / — пояса |
||||||||
|
|
|
|
|
износа. |
|
|
|
|
|
|
2* |
19 |