Частичное уравновешивание

происходит в результате частичного

переноса действия силы инерции1

 

 

из

вертикальной

 

плоскости в

горизонтальную.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полностью сила

может быть уравновешенна только с помощью

специального механизма.1(Cм. След вопрос. Метод Ланчестера)

Силы инерции 2-го порядка:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

может быть полностью уравновешенна только с помощью

специального2

механизма, так же, как и

1

. Однако дополнительные массы

должны иметь частоту вращения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Центробежная сила KR:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КR – полностью уравновешивается

 

 

 

установкой на щеках КВ 2 одинаковых

 

 

 

противовесов.

2 пр = КR

;

2

 

 

 

 

 

 

2 пр

2

=

пр = пр + пр = 1

∙ ∙

+

=

 

 

 

(0.5

+ )

Масса каждого из противовесов будет равна:

пр =

 

2

 

 

 

 

4

и

 

2

 

2

 

 

1

.

 

 

условие полного уравновешивания КR

 

частичного (50%)

 

 

 

 

 

 

 

 

106) Метод Ланчестера.

Уравновешивание силы инерции первого порядка:

В специальном

механизме

приводятся

 

 

во

вращение

две дополнительные

 

 

2 пр 2

cos = 2

cos

 

массы m’ с угловой скоростью

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пр

 

пр = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

при такой массе

горизонтальные составляющие их центробежных сил

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при любых

углах

φ взаимно

 

уравновешиваются,

а

вертикальные

 

 

составляющие дают

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,

 

 

 

равнодействующую,

которая

 

равна

силе

 

но

направлена в

противоположную сторону.

 

 

= 2

cos = 2

2

cos =

 

2

∙ ∙cos

 

пр

 

 

пр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравновешивание

силы

 

инерции второго

 

 

 

порядка:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

может

быть

полностью

уравновешенна

 

 

 

только2с помощью специального механизма, так же,

 

 

 

как и

Однако дополнительные массы должны

 

 

 

иметь частоту1.

вращения в 2 раза больше частоты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 пр cos 2 = 2

 

 

 

 

вращения коленвала.

 

 

=

2 ∙ ∙ ∙cos 2

 

 

 

2′′пр ∙

(2 )2

∙ ′′

cos 2

 

 

 

 

 

 

 

 

′′пр =

1

 

Этот способ используется в двигателе А–

41. Однако из-за сложности и

 

8

 

 

′′

 

громоздкости уравновешивающего механизма используется редко

107)Уравновешивание рядных двигателей.

Втаком двигателе возможны два варианта расположения кривошипов: под углом 360° (рис. а) и под углом 180° (рис. б). Двигатели, выполненные по схеме на рис., изготовляют только четырехтактными (бензиновый двигатель ВАЗ-11113 автомобиля «Ока»). Эта схема обеспечивает равные промежутки времени между рабочими ходами (соответствующими углу поворота коленчатого вала на 360 °).

К недостаткам схемы следует отнести повышенную нагрузку

на коренные подшипники, так как силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс и

неуравновешенных вращающихся масс увеличиваются в два раза. Если принять, что массы поршней и шатунов у обоих цилиндров одинаковы. то при равных радиусах кривошипов и одинаковом расположении колен вала для каждого цилиндра будут одинаковыми центробежные силы инерции

а также силы инерции первого и второго порядков 1,

2

 

,

Равнодействующие

этих сил

приложены к середине КВ и

 

 

 

 

 

соответственно равны:

 

= 2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1 = 2

2

∙ ∙ cos

 

 

 

 

 

 

=

 

2 = 2

∙ ∙ cos 2

 

 

 

 

 

+

2 – неуравновешенные массы кривошипа

и

Здесь

 

 

 

 

 

части массы

шатуна, отнесенной к

оси

шатунной

шейки; R –

радиус

кривошипа; – угловая скорость вращения коленчатого вала; = / – безразмерный параметр (отношение радиуса кривошипа к длине шатуна

L)

Для уравновешивания сил инерции первого порядка можно, как и в случае одноцилиндрового двигателя, ввести дополнительный уравновешивающий вал, но при этом появляется дополнительный момент

(см. рис. 12). Вместе с тем возможна схема, устраняющая появляющийся неуравновешенный момент. Для этого кроме вала 1 устанавливается еще один уравновешивающий вал 2. При этом масса противовеса на коленвале в 2 раза больше, чем массы противовесов на уравновешивающих валах

108) Уравновешивание двухцилиндровых V-образных двигателей.

Анализ уравновешенности двухцилиндрового V – образного двигателя можно распространить и на многоцилиндровые V – образные двигатели, так как они состоят из определенного количества двухцилиндровых секций, работающих на один и тот же коленчатый вал.

Двухцилиндровый V-образный двигатель с общим кривошипом имеет угол между осями цилиндров, или угол развала цилиндров, γ = 90° (рис. 1.34). В этом случае промежуток между вспышками равен для четырехтактных двигателей 450–270°, а для двухтактных – 90–270°.

Неуравновешенные силы по цилиндрам:

Первого порядка 1 = − ∙ 2 ∙ ∙ cos Первый цилиндр: ′′ = − ∙ 2 ∙ ∙ sin

Второй цилиндр:

1

Второй цилиндр:

2

= − ∙

 

 

λ

 

cos 2

 

 

 

Второго порядка

 

=

 

∙ ∙

 

cos 2

 

 

 

Первый цилиндр:

 

 

 

 

2

 

2

 

 

λ

 

 

 

 

 

 

′′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравновешивание сил инерции 1-го порядка:

 

 

 

перпендикулярны.

сил

1 и 1

пересекаются в

точке

О, они взаимно

Линии действия

 

 

 

′′

Равнодействующая этих сил:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 = ( 1)2

+ ( 1′′)2 =

(

2

)2 ( 2

+ 2

)

= 2

Равнодействующая сил построена по значению и всегда направлена по радиусу кривошипа.

Эта сила может быть уравновешенна увеличением масс противовесов, которые устанавливают для продолжения щек кривошипа.

Равнодействующая направленапо радиусу кривошипа, так как: cos = 11 = cos ; cos = cos ; =

 

2

 

2

 

 

Добавочная масса для одного из двух противовесов определяется

2 пр1

 

=

 

; пр1

=

2

Уравновешивание сил инерции 2-го порядка:

Абсолютные значения сил инерции 2-го порядка равны, но противоположны по направлению2= 2′′

Равнодействующая этих сил:

= 2 ∙ ∙ 2

∙ ∙ λcos 2

2

=

( 2

)2

+ (2′′)2

Равнодействующая

2

изменяется по гармоническому закону, не

 

 

уравновешенна и

передается на опоры двигателя.

 

 

 

 

 

 

Поскольку силы 2 и 2 всегда равны по абсолютной величине и

1 2

противоположны по знаку, их равнодействующая действует всегда по горизонтали.

Причем при значениях φ:

φ=0…450; 1350…2250; 3150…3600 – направлена влево φ=450…1350; 2250…3150 – направлена вправо

Направление 2

так как на одной

 

 

 

 

=

 

 

Центробежная

 

 

 

 

сила инерции KR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

= + 2 шк

 

 

 

 

кривошипной шейке расположено два шатуна, то

шк - приведенная масса

 

 

=

шш

+ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

щк

 

 

 

 

 

шатуна, отнесенная к оси кривошипа к его нижней

 

 

 

 

 

головке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

приведенная масса щеки к оси кривошипа

 

уравновешивается с помощью противовесов, установленных на

щк --

продолжении кривошипа.

 

 

 

 

 

; пр =

 

 

2 пр 2 = 2

 

 

 

пр

= пр1 + пр =

 

( + )

Тогда общая масса противовеса будет:

 

 

 

2в

2

создают

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

Так как силы инерции

 

1

2 действуют

одной плоскости, то они не

 

 

неуравновешивающего момента

= 0 ; =

 

 

 

1

= 0 ; 2