4. Уравновешивание двигателя
После выполнения динамического расчета производится анализ уравновешенности рассматриваемого двигателя.
Силы и моменты, действующие в кривошипно-шатунном механизме, непрерывно изменяются и, если они не уравновешены, вызывают сотрясение и вибрацию двигателя, передающиеся раме автомобиля.
Уравновешивание –
это
комплекс конструктивных, технологических
и эксплуатационных мероприятий,
направленных на уменьшение или полное
устранение действующих сил инерции и
моментов сил инерции. Уравновешивание
многоцилиндрового двигателя заключается
в определении направления и величины
действия неуравновешенных сил и моментов,
которые затем следует уравновесить с
помощью наиболее простых мероприятий.
Коленчатый вал двигателя КАМАЗ-740.10 имеет колена, расположенные под углом 90º. Порядок работы 1-5-4-2-6-3-7-8 .
Центробежные силы
инерции рассчитываемого двигателя
полностью уравновешены:
=0.
Суммарный
момент центробежных сил действует во
вращающейся плоскости, составляющей с
плоскостью первого кривошипа угол
,
величина его
.
Силы инерции первого
порядка взаимно уравновешены:
.
Суммарный момент сил инерции первого порядка действует в той же плоскости , где и равнодействующий момент центробежных сил, величина его
.
Силы инерции второго
порядка и их моменты полностью
уравновешены:
;
.
Уравновешивание
моментов
и 
осуществляется установкой двух
противовесов на концах коленчатого
вала в плоскости действия моментов, т.
е. под углом 
.
Суммарные моменты
и
действуют в одной плоскости, поэтому
.
Масса каждого противовеса определяется из условия равенства моментов
.
Расстояние центра
тяжести общего противовеса от оси
коленчатого вала принимаем
=125
мм.
Расстояние между центрами тяжести общих противовесов –
b=720 мм.
Расстояние
между центрами шатунных шеек –
=160
мм.
Масса общего противовеса
.
Установка
противовесов на концах коленчатого
вала двигателя в целях уравновешивания
суммарных моментов
и
приводит к возникновению дополнительных
центробежных сил инерции масс противовесов,
передающих свое усилие на 1-ю и 5-ю коренные
шейки вала.
5. Расчет и проектирование деталей двигателя
Расчет поршня
Определяем основные размеры поршня
На основании данных расчетов (теплового, скоростной характеристики и динамического): диаметр цилиндра D=124 мм; ход поршня S=149 мм; действительное максимальное давление сгорания pZ=10,29 МПа при n=1500 мин-1; площадь поршня FП=120 см2; наибольшую нормальную силу N=0,007 МН при угле 380 градусов; массу поршневой группы mП=2,4 кг; максимальную частоту вращения холостого хода nx.x.max=1650 мин-1; значение λ=0,27.
В соответствии с существующими аналогичными двигателями и с учетом соотношений, приведенных в таблице 5, принимаем: высоту поршня Н=150 мм; высоту юбки поршня hю=80 мм; радиальную толщину кольца t=5,2 мм; радиальный зазор кольца в канавке поршня ∆t=0,8 мм; толщину стенки головки поршня s=12 мм; величину верхней кольцевой перемычки hП=6 мм; число и диаметр масляных каналов в поршне nМ=10 и dM=2 мм.
Материал поршня - алюминиевый сплав, коэффициент линейного расширения α=2210-6 1/К; материал гильзы цилиндра – серый чугун, линейного расширения α=1110-6 1/К.
Определяем напряжение сжатия в сечении x—x:
,
МПа.
При этом площадь сечения х—х равна
,
м2,
и значения
,
мм2,
,
МН,
,
мм,
мм,
м2,
м2,
МН,
МПа.
Определяем напряжение разрыва в сечении х – х: