Уравновешивание двигателя

При работе двигателя на детали кривошипно-шатунного механизма действует давление газов на поршень, силы инерции масс, движущихся возвратно-поступательно (поршень и часть массы шатуна) и вращающихся (колено вала и часть массы шатуна), вес. По мере вращения вала эти силы, за исключением веса, меняют величину и направление.

Наибольшее влияние на нагрузку деталей оказывают силы давления газов и силы инерции. Сила давления газов определяется на основании индикаторной диаграммы:

 

, кг∙с,

 

где - давление газов, замеренное по индикаторной диаграмме в

данный момент времени, Па;

- атмосферное давление, Па;

- площадь поршня, м².

 

Силы инерции возникают из-за особенностей кинематики кривошипно-шатунного механизма. Возвратно-поступательное движение масс кривошипно-шатунного механизма вызывают появление сил инерции:

 

или

,

где - сила инерции первого порядка;

- сила инерции второго порядка.

1. Эти силы и их моменты через остов двигателя передаются на раму и ходовую часть машины, вызывая вибрации. Вибрация системы вызывает нарушение соединений, а при подходе к резонансу может вызвать аварию.

2. Центробежные силы, возникающие при вращательном движении масс, приведенных к цапоре кривошипа, направленные перпендикулярно оси коленвала по радиусу кривошипа: .

3. Обратный или опрокидывающий момент: . Этот момент не уравновешивается внутри двигателя и передается на раму.

Для устранения подобных явлений используют способ уравновешивания. Уравновешивание двигателей внутреннего сгорания достигается двумя способами: выбором расположения цилиндров и коленвала, при котором силы инерции различных цилиндров взаимно уравновешиваются, и применением противовесов, неуравновешенные силы которых служат для уравновешивания сил инерции двигателя.

Двигатель называют уравновешенным, если силы, передаваемые его раме, при установившемся режиме работы постоянны по величине и направлению.

На рисунке коленвал с расположением колен вала через 180⁰. Применяется форма коленвала обеспечивающая равномерное чередование рабочих ходов, равномерное изменение крутящего момента и удовлетворительное уравновешивание.

В таком двигателе силы инерции первого порядка и их моменты (относительно любой точки оси А-А) взаимно уравновешиваются. Равнодействующая сила проходит через центр среднего коренного подшипника; вследствие незначительной величины ее обычно не уравновешивают. Силы инерции вращающихся масс и моменты благодаря симметричному расположению шеек вала взаимно уравновешиваются. Полной уравновешенностью обладают четырехтактные шестицилиндровые однорядные двигатели.

Рисунок 3.7 - Схема коленчатого вала четырехтактного четырехтактного двигателя

 

Тема 2. Основы теории трактора и автомобиля

 

Лекция1. Основы теорииавтомобиля