2. Вибрационные воздействия главных двигателей 33

2.1 Неуравновешенные моменты сил инерции 33

2.2 Горизонтальный скручивающий момент 34

2.3 Опрокидывающий момент 35

2.4 Эластический момент от крутильных колебаний 37

2.5 Элементы СЭУ 37

2.5.1 Ход цилиндров 38

Основными причинами вибрации, возникающими в процессе эксплуатации, являются разбалансировка и расцентровка деталей, температурные перекосы элементов и узлов. Центробежные силы инерции в плоскости каждого цилиндра можно уменьшить уравновешиванием неуравновешенных вращающихся частей с помощью противовесов. Силы инерции 1 и 2-го порядков, создаваемые возвратно-поступательно движущимися частями кривошипно-шатунного механизма двигателей, нельзя уменьшить простой установкой вращающихся противовесов, так как эти силы действуют только по осям цилиндров двигателя. Для уравновешивания этих сил применяют специальные устройства, представляющие собой систему противовесов, приводимых во вращение через зубчатые передачи. Такие системы гасят частоты второго порядка, являющиеся вдвое большими, чем частоты первого порядка, и чьи амплитуды имеют вдвое меньшую размерность. Неравномерность крутящего момента многоцилиндровых двигателей является причиной низкочастотных колебаний. В четырехтактных многоцилиндровых двигателях главные гармоники изгибающего момента равны половине или кратным количеству цилиндров, а в двухтактных двигателях главные гармоники равны числу цилиндров. В качестве примера приведём один из дизелей современности, в шестицилиндровом четырехтактном двигателе основная гармоника равна 3, 6, 9 и т. д. В шестицилиндровом двухтактном двигателе основные гармоники крутящего момента при опрокидывании равны 6, 12, 18... переменное отношение крутящего момента при опрокидывании немного уменьшается за счет уменьшения максимального давления в цилиндре и отношения максимального давления к давлению сжатия.2.5.2 Наддув 38

Применение наддува позволяет увеличить равномерность крутящего момента, что непременно благотворно скажется на вибронагрузке. 38

2.5.3 Процесс сгорания топлива 38

Процессы сгорания в цилиндре. Одним из основных факторов, устанавливающих колебания дизелей, являются явления, проистекающие в момент воспламенения и горения топлива. Потому обеспечение хода этих процессов выражает немалое влияние на общий уровень вибрации дизеля. Протекание сгорания определяется скоростью возрастания давления. В период сгорания, описываемый резким повышением давления цилиндра, элементы двигателя претерпевают интенсивные динамические нагрузки. Интенсивность таковых описывается не только давлением, но и длительностью воздействия максимальных скоростей возрастания давления. В моменты, вытекающие после процесса быстрого возрастания давления, возникают также и высокочастотные колебания газов в дизеле. Амплитуды таких колебаний зависят принципиаьлно от «жесткости» работы двигателя, процесса смесеобразования и сгорания топлива [4]. 38

Частота колебаний, вызванных ударной волной во вспышке, в основном характеризуется скоростью распространения ударной волны и линейными размерами камеры сгорания. Одним из наиболее важных факторов, определяющих процесс горения, является конструктивная форма камеры сгорания. Основным методом снижения вибрационных нагрузок в процессе горения является создание камер полусепарации, обеспечивающих получение пленочной смеси (по типу камеры human), или камер в колбе с формированием объемного слоя пленки по типу камеры CNIDI. Кроме того, вибрация двигателя, обусловленная процессом сгорания, существенно зависит от времени задержки зажигания, следовательно, все факторы, которые сокращают время задержки зажигания при других тех же условиях и, таким образом, снижают вибрацию двигателя, обусловленную процессом сгорания, будут. Давление в двигателе повышает давление и температуру воздуха в двигателе, поэтому время задержки зажигания топлива уменьшается. Чрезмерная температура воды на выходе из дизельного двигателя также сокращает время задержки зажигания. Известно, что во время возвратно-поступательного движения поршня все элементы поршневой группы цилиндра воспринимают переменную нагрузку. Эти нагрузки достигают больших значений и являются амортизирующими, что приводит к сильным колебаниям двигателя в широком диапазоне частот. Вибрации двигателя, вызванные работой цилиндропоршневой группы, в основном обусловлены наложением поршня и трением поршневых колец. Интенсивность вибрации поршня, ударяющегося о гильзы цилиндров, зависит от материала корпуса, его веса и жесткости, типа контактной поверхности при ударах и размера расходящихся поверхностей блока. Вибрации в гильзах цилиндров двигателя передаются на блок цилиндров и крышку цилиндра, распределяются по конструкции двигателя и передаются на основание. 39

2.5.4 Топливная система 40

Как показывает практика, топливовпрыскивающая аппаратура является одним из основных источников звуковой вибрации. Наиболее подверженными вибрации оказываются многоплунжерные насосы высокого давления. По частоте вибрации топливной системы разделяют также на средне- и высокочастотные. Исследователями установлено: колебания корпуса ТНВД имеют вынужденный характер, то есть главной вынуждающей силой оказывается поперечная составляющая сил давления плунжера топливного насоса. В результате действия переменных по времени поперечных сил корпус насоса испытывает изгибные колебания, определяемые давлением затяжки иглы форсунки, профилем кулачка и т. д. 40

2.5.5 Клапана 40

Наличие теплового зазора в клапанном механизме приводит к тому, что начало и окончание движения клапана происходит в момент, когда скорость, указанная профилем кулачка, не равна нулевому значению. Как данное, клапан открывается и опускается в седло с усилием, которое вызывает колебания клапанного устройства. интенсивность колебаний кулачкового механизма клапана зависит от скорости срабатывания клапанов и конструкции трансмиссии. колебания клапанного механизма зависят от типа и конструкции двигателя. механизм приводится в действие нижним и верхним расположением предохранительных роликов.: 40

2.6 Критерии неуравновешенности малооборотных дизелей. 40