Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Ченцов В.Н. Тепломеханическое оборудование автономных источников электроснабжения конспект лекций

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

25.10.2023

Размер:

12.54 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 3210 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

где

R -

действительный радиус вращения кривошипа и нижней

части

шатуна.

По этой же формуле определяется приведенная к радиусу R

масса

деталей,

вращающихся

на

действительном

радиусе

и имеющих действительную массу тд

(нижняя

часть

шатуна,

о т

носимая

к массе

кривошипа, имеет

фактический

радиус

вращения

несколько

меньший, чем

радиус

кривошипа

Сила

Р~

инерции первого

порядка поступательно

двигающих

ся

масс

[ см.формулу

(47) ] уравновешивается

парой

динамических

противовесов,

синхронно вращающихся

в разные

стороны

со

с к о

ростью вращения коленчатого вала . Горизонтальные

составляющие

центробежных сил Ри " динамических

противовесов

взаимно

у р а в

новешиваются,

зертикальнне

составляющие

Рн

уравновешивают

силу

, т . е .

Р7 = 2 Р ' .

ии

Из этого условия подбираются масса и радиус вращения дина мических противовесов.

Сила инерции второго порядка Р„~ поступательно двигающих ся масс может быть уравновешена дополнительной парой динамиче ских противовесов, вращающихся со скоростью, вдвое большей,чем коленчатый в а л . Такая система уравновешивания сильно усложняет двигатель, поэтому обычно силы Р * в одноцилиндровых двига телях остаются неуравновешенными.

Понятие об уравновешивании многоцилиндровых дизелей. В одно цилиндровом дизеле неуравновешенные силы действуют приблизи

тельно в плоскости его центра тяжести, перпендикулярной						оси
коленчатого вала, поэтому не создают моментов, стремящихся							п о
вернуть двигатель по отношению к центру тяжести.					Рассмотрим
действие неуравновешенных сил в многоцилиндровом двигателе							в
вертикальной плоскости, проходящей через ось коленчатого						в а л а .
Схема действия сил		в двухцилиндровом дизеле		представлена			на
р и с . 2 4 . Из	схемы следует,		что центробежные	силы Р	и силы		инер
ции первого	порядка	Р~	поступательно движущихся		масс	в	п е р -

вон и второй цилиндре направлены в противоположные стороны и взаимно уничтожают друг друга . Но эти силы создают опрокиды вающие моменты M = Рц21 и Mjs Ри И , стремящиеся по вернуть двигатель в вертикальной плоскости вокруг центра массО.

Рис.24

Под

действием

момента

Ми

ось

коленчатого

вала

будет

описы-,

вать

конусную

поверхность

с вершиной

в точке

Под действием момента

сил инерции

первого

порядка

по

ступательно

двигающихся

масс.ось коленчатого вала будет

с о

вершать колебания в вертикальной плоскости,

поворачиваясь

в о

круг точки 0 . Совместное

действие моментов

М- обусловит

сложные колебания оси коленчатого вала двигателя.

Опрокидывающий момент

Мц

может

быть

уравновешен

парой

натечных противовесов,

установленных

на

плече

Соответст

вующим увеличением веса этих противовесов можно уравновесить

также и момент Mj сил инерции			Р„	первого порядка.
Но в этом случае появится момент,				стремящийся	повернуть
двигатель в	горизонтальной плоскости. Появление этого момента
объясняется	тем,	что момент Mj	действует только в		вертикаль
ной плоскости, а		момент от центробежной		силы противовесов дей -

ствует во вращающейся плоскости и дает горизонтальную с о с т а в ляющую. .Поэтому для уравновешивания опрокидывающих моментов от сил Р / применяют две пары динамических противовесов, вра щающихся синхронно с коленчатым валом и расположенных на перед

нем и заднем конце двигателя . Условие

уравновешивания момента

от сил

инерции

Р~

первого порядка поступательно

двигающихся

масс выражается

соотношением

Р^'^дп^йп

•

Итак, в многоцилиндровом двигателе с рядным расположением

цилиндров должны быть

уравновешены:

1 .

Силы

инерции

первого

порядка

поступательно

двига

ющихся

масс

(поршней

верхней

части

шатунов)

PJ=/77/?tO2C0Stp .

2 .

Силы инерции

Р"

второго

порядка

поступательно

дви-

гающихся масс

P^mR^Acosly.

Эти

силы

действуют

вертикальной

плоскости.

3. Составляющие центробежных сил, действующие в вертикаль

ной плоскости,

4 . Составляющие центробежных сил, действующие в горизон

тальной

плоскости

К"

S b n У ~тч

RüzsLn(j>.

Опрокидывающие

моменты

от

сил

инерции Pw"

первого по

рядка поступательно

двигающихся масс

M*=Pj I = m R(jjzL cos y .

где	I- расстояние	от оси	цилиндра до	точки	О	( с м . р и с . 2 4 ) .
6.	Опрокидывающие моменты от сил инерции				Р*	второго п о
рядка	поступательно	двигающихся масс
	Mj - Pjl		- mRbfJLl	COSl(f.
7.	Моменты вертикальных		составляющих	центробежных сил

Mfm P'l-m^Run

cos Cf.

8. Моменты горизонтальных составляющих центробежных сил

Если двигатель имеет 2 цилиндров, то условие его уравно вешивания (с учетом сил инерции поступательно двигающихся масс первого и второго порядка) выражается системой уравнений:

Ы		-
£	тРш'-Л cos г ср. = 2^Pu"cos2cf-=0,
J	m4Rufcos	çp- = £ PM cos tf• = 0 ,
i=Z		t « 2
		(48)
' f mP i o H L cos .<f • = ' £ P j I; cos cpr 0,
;=/		*=»
Y m f ? u û t l l i		cos2tp- = £ P^l-cosZc/^O,
t' = 2		i = î

l-l	1-1
1=1

i = Z

Смысл системы уравнений (48) состоит в том, что необходи мым и достаточным условием уравновешенности многоцилиндрового двигателя является равенство нулю равнодействующих рассмотрен ных сил и моментов, действующих во всех цилиндрах двигателя . На основании рассмотренных схем (см . рис . 23 и 24) можно сделать

рекомендации, обеспечивающие выполнение необходимых и достаточ ных условий уравновешивания двигателя:

		94
1 . Для уравновешивания сил инерции и центробежных сил
плоскости	кривошипов коленчатого вала должны делить окружность
на равные	углы	и в каждой плоскости должно располагаться	оди
наковое число		кривошипов.
2 . Для уравновешивания моментов от сил инерции и центробеж
ных сил левая		и правая половины коленчатого вала должны	быть

зеркальными отображениями друг для друга по отношению к плос

кости,	проходящей через точку	0 ( с м . р и с . 2 4 ) .
В качестве примера на рис.25 приведены схемы коленчатых
валов,	обеспечивающих полное	уравновешивание		сил и	моментов,
т . е . одновременно удовлетворяющих условиям I и 2 .
Следует отметить, что первое условие уравновешенности						о б е с
печивает уравновешенность только силинѳрции				Pj	(первого
порядка) . Для уравновешивания		сил Pj	инерции	(второго		по
рядка)	необходимо, чтобы под	равными	углами	располагались

кривошипы при условии удвоения углов между ними. Этому условию

1,6 1,8

+ 2J


				Рис.25
не удовлетворяет			схема,	приведенная		на рис . 25 а,	поэтому	силы
инерции	Ри~	в	ней не	уравновешены.
Если	схема	коленчатого			вала не	обеспечивает	полного	у р а в
новешивания сил		и	моментов,		т о :

-центробежные силы и моменты от них уравновешиваются на течными противовесами;

-силы инерции первого порядка и моменты от них уравнове шиваются динамическими противовесами.

Ыасса, радиус и база установки противовесов	определяются
на основании соответствующего уравнения системы	( 4 8 ) . Исполь

зование ; інамичѳских и нащечных противовесов проиллюстрировано на примере уравновешивания одноцилиндрового и двухцилиндрового двигателя (см . рис . 23 и 2 4 ) .

Существует графический метод оценки уравновешенности много цилиндровых двигателей.

Понятие о критических числах оборотов дизелей

При работе дизеля каждый из цилиндров создает периодически изменяющийся крутящий момент на соответствующей шейке коленча

того	в а л а .	Эти	моменты	приводят	к скручиванию коренных шеек
в а л а .	Так	как	крутящие	моменты	изменяются периодически,то эти

скручивания носят характер вынужденных крутильных колебаний. Крутильные колебания, возникающие после прекращения действия вынуждающих моментов, называются собственными. Частота собст венных колебаний зависит от упругости коленчатого вала на скручивание и от момента инерции масс, связанных с элементами коленчатого вала . Наиболее существенное влияние на характер

крутильных колебаний обычно оказывает маховик	или жестко		с в я
занная с коленчатым валом другая маховая масса	(например,		р о
тор генератора) .
Время затухания собственных колебаний зависит от		величины
и характера трения, сопровождающего колебания.	В случае совпа
дения частот вынужденных и свободных колебаний	возникают		р е з о
нансные закрутки коленчатого вала больших амплитуд.		Наблюда
лись нагрев коленчатого вала до цветов побежалости и даже			р а з
рушение коленчатых валов . Обороты, при которых	наблюдается р е

зонанс крутильных колебаний, называются критическими. В зоне

критических оборотов работа дизеля недопустима, поэтому		эти
зоны	оборотов называют запретными.
	Удаление запретных зон оборотов за пределы эксплуатацион
ных	зон оборотов осуществляется посредством варьирования	э л е

ментов ^кривошипно-шатунного механизма. С увеличением крутиль ной жесткости коленчатого вала и уменьшением моментов инерции связанных с ним масс частота крутильных колебаний возрастает . В некоторых случаях избежать кратковременной работы дизеля на критических оборотах невозможно ( ч а с т о , например, критические обороты дизель проходит в процессе пуска и остановки). В этих случаях применяются демпфирующие устройства, гасящие энергию крутильных колебаний до безопасных амплитуд. На рис.26 приве дены схемы наиболее часто применяющихся демпферов. Демпферы

состоят	из массивного диска I , надетого на диск 2, жестко с в я
занный	с коленчатым валом дизеля .

Между дисками 2 и I располагаются элементы, поглощающие энергию колебаний. Такими элементами могут быть слой резины (рис . 26 а ) , набор фрикционных дисков ( р и с . 2 6 . б ) , пакет плоских

пружин (рис . 26 г ) или пакеты пружин,представляющие					собой		набор
цилиндрических	разрезных	г и л ь з ,	плотно вставленных		одна	в	дру
гую (рис . 26 в ) .	Принцип	действия	демпферов	состоит	в том,		что
массивный диск	I вращается с приблизительно			постоянной		с к о

ростью, а малый диск 2 вместе с коленчатым валом совершает в процессе вращения по отношению к диску I крутильные колебания.

Рис.26

Энергия колебаний гасится в соединительных элементах и ампли

туда колебаний становится неопасной. В мощных			дизелях	часто
необходимо	искусственное охлаждение демпферов		для отвода э н е р
гии крутильных		колебаний.
Теоретический расчет частоты крутильных колебаний весьма
сложен, трудоемок и является ориентировочным.			Действительные
запретные	зоны	у дизелей определяются экспериментально		при п о

мощи специальных приборов, называемых торсиографами. Принципи альная схема торсиографа представлена на рис . 27 а . С коленча


тым валом дизеля жестко связана полая	ось торсиографа				I . На
ней свободно может поворачиваться массивный диск 3,				приводи
мый во вращение от оси I посредством спиральной пружины 2 .
Вследствие большой инерционности диск 3 вращается с прак
тически постоянной скоростью, а ось I	совершает		по	отношению
к нему крутильные колебания. С осью I	связан	двуплечий			рычаг 7,
прижимаемый пружиной 6 к профильному	кулаку	4- диска		3.	Кру
тильные колебания с помощью указанных	элементов		преобразуются
в возвратно-поступательное движение штока 8.		Запись		движений

	97
штока называется торсиограммой. На рис.27 б представлена			з а в и
симость амплитуды крутильных	колебаний коленчатого	вала	от
оборотов дизеля, построенная	на основании обработки торсио -
грамм. Если допустима амплитуда колебаний а0 , то		запретной

			б)
		Рис.27
является зона оборотов ^ п		з а п	. Пунктиром изображена	зависи
мость	амплитуды крутильных	колебаний от оборотов после у с т а
новки	демпфера.
Важным параметром дизеля, связанным с его динамическими
качествами, является степень			неравномерности вращения	его к о

ленчатого вала . Под степенью неравномерности понимается соот ношение:

			£ _	^макс~	^мин
где W	с	и и>миИ	- максимальная и		минимальная	угловые скорости
			вращения коленчатого вала дизеля в течение
^	+	ш	одного	цикла работы;
щ _ - накс—"ОН—			средняя	скорость вращения		коленчатого вала
	^		за цикл	работы.

Степень неравномерности уменьшается с увеличением момента инерции маховика и с увеличением числа и равномерности ч е р е дования, рабочих ходов в цилиндрах за один оборот коленчатого вала .

Г л а в а П

КОНСТРУКЦИЯ ДИЗЕЛЕЙ

§10. ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО, КОМПОНОВКА, МАРКИРОВКА

ИКЛАССИФИКАЦИЯ ДИЗЕЛЕЙ

Общее устройство и компоновка дизелей

Понятие об общем устройстве дизелей было дано в § I . Кон струкция дизеля и его отдельных элементов существенно зависит от цилиндровой и общей мощности дизеля. В данном конспекте

лекций	( § 1 1 и 12) конструкции	механизмов	дизелей рассматри
ваются	применительно к дизелям	войсковых	ДГУ, в качестве си

ловых агрегатов в них используются, дизели малой и средней мощ ности.

В дизелях малой мощности неподвижные детали кривошипношатунного механизма обычно представляют собой верхний картер, выполненный заодно с блоком цилиндров (блок - картер), закрыва емый снизу поддоном блок-картера. Поддон является резервуаром для масла. На блок-картере монтируется головка цилиндров и большинство элементов систем (топливные, масляные и водяные насосы и фильтры, механизм управления, элементы питания д и з е ля воздухом, выхлопные устройства). По мере увеличения мощности дизеля по соображениям технологии изготовления, монтажа и транспортировки дизеля и его отдельных механизмов неподвижные

детали дизеля расчленяются. В дизелях большой мощности	(до
нескольких десятков тысяч лошадиных сил) неподвижные	детали

включают фундаментную раму, в перегородках которой монтируются

подшипники коленчатого вала . К фундаментной раме	крепится с т а
нина, в которой располагаются шатуны. На станине	устанавли

ва ю т с я отдельно изготовленные цилиндры с крышками на каждый цилиндр. Перечисленные неподвижные детали скрепляются в еди ную конструкцию посредством анкерных связей . По соображениям

	99
удобства эксплуатации элементы систем стационарного			дизеля
устанавливаются отдельно	от него.	В техническом подвальном
помещении обычно устанавливаются водоводяные и водомасляные
холодильники, водяные и масляные насосы с электроприводом,
средства "горячего резерва", водяные и масляные фильтры и				дру
гие элементы. В машинном	зале устанавливается дизель,		местный
пост ручного управления	и пульты	системы автоматического		управ

ления. Пульты системы автоматики могут устанавливаться в смеж

ном

с машинным залом

отдельном

помещении. В помещениях,смежных

с машинным залом,устанавливаются топливные и масляные

емкости,

воздухозаборные и выхлопные

камеры.

Классификация

дизелей

Классификацию дизелей рассмотрим по следующим

основным

признакам,

І . П о

с п о с о б у

о с у щ е с т в л е н и я

р а

б о ч е г о

ц и к л а

различают двухтактные и

четырехтакт

ные дизели. Схемы и сравнительная характеристика

двухтактных

и четырехтактных дизелей

были рассмотрены в § I .

П. П о

с п о с о б у

н а п о л н е н и я

р а б о

ч е г о

ц и л и н д р а

различают дизели

без

наддува

наддувом. Сущность данного признака классификации

будет

ясна

из § 17

данного конспекта лекций.

Ш. П о

р о д у

п р и м е н я е м о г о

т о п л и в а

различают дизели легкого жидкого топлива (лигроин, спирт),

т я

желого жидкого топлива (соляры, мазуты, газойль),

газообраз

ного топлива и многотопливные. Дизели автономных источников

электроснабжения работают на тяжелых жидких топливах,

Перспек

тивными

являются многотопливные

дизели.

I V . П о

в и д у

с м е с е о б р а з о в а н и я

ди

зели

являются тепловыми

машинами

внутреннего

смесеобразования,

так

йак

горючая смесь

них

образуется внутри

рабочего

ци

линдра. По способу смесеобразования различают дизели с нераз деленной (непосредственного впрыска) и с разделенной камерой


сжатия (см . § 5 ) . Дизели автономных			источников электроснабжения
преимущественно		являются дизелями	непосредственного		впрыска
и з - з а их высокой		экономичности и хороших		пусковых качеств .
V. П о	н а з н а ч е н и ю		дизели	подразделяются на
стационарные,	судовые, тепловозные		и автотракторные.		Дизели

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 3210 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ