Навигация
|
Главная » Мануалы Кривошипно-шатунный механизм с прицепным шатуном V-образного двигател я 75 L = L - г, а величину ф подсчитывают из условия одинаковой степени сжатия в главном и боковом цилиндрах. При длине прицепного шатуна, равной I = L - г, получают ход поршня в боковом цилиндре на 3-4% больше, чем в главном цилиндре. Условие одинаковой степени сжатия выражается следующим уравнением %Zl%iln = e. (28) где приведенное расстояние от оси коленчатого вала до днища ци- линдра (за вычетом расстояния от оси пальца до днища поршня, как сокращающегося при последуюищх преобразованиях). - объем пространства сжатия; imin - расстояние от оси коленчатого вала до оси поршневого пальца при положении поршня бокового цилиндра в н. м. т. Величины и S,, можно выразить следующим образом: Si = R cos ад + г cos - ф) -f / cos рц; (29) SiMn = cos a2 г cos - Ф) + cos . (30) где и а^2 - углы отклонения кривошипа от оси бокового цилиндра при положении поршня в в. м. т. и н. м. т. 1 , р5\пЬ - Е^1\п2Ф ~ 2~ Fcosb + E cos 2Ф 1 , F sin 6 -f Е sin 2Ф /2 - 2 F cos е - Я cos 2Ф * Pi И h - углы отклонения главного шатуна при указанных положениях кривошипа; ?л и Pf2 - углы отклонения бокового шатуна, соответствующие тем же положениям кривошипа. Подставляя выражения S, Sijn и Si в уравнение (26), после ряда преобразований получим приближенное выражение i -1) л sin 7 0 1ч Ф = агс$1п---/ -> (31) (е + 1)-Ь 2 - AZsin-iY) Установив приближенное значение <р и тем самым получив возможность определения величии а.,-, а,, Pj, %, Рп и точное значение 6 находим, допуская ряд последовательных приближений (обычно бывает достаточно одного просчета), по точному выражению sin(ф 4-7])=-. . r(e--l)-4-(e-f 1)- - е Sin Pi - Sin Рг L I РЛ - (e cos рд - cos р^г) -7--( os - cos ag) - , (32) где вспомогательный угол tq и величины sin р^, sinPg, sin р^ и sin pg определяются no формулам , e cos Pi - COS Bg 7] = arctg -Г-У-, e sin Pi - sin Рз sin Pi =X sin (7 4-ад), sinp2 = sin(-if -}-а^2), sin Pz3= Т~ °2--Г^ ~ sin Рп = - sina --- sin (р^ - ф). Во втором случае, когда 7 = и заданы . и L величину r определяют на основании тех же соображений (наименьшее возможное по конструктивным соотношениям), а величину / подсчитывают с учетом условия равенства степегш сжатия в главном и боковом цилиндрах. Это условие выражается уравнением (27), из которого после ряда преобразований получают для предварительного (приближенного) определения длины прицепного шатуна /=--> (33> cos f * где вспомогательный угол о определяют по формуле <р = arctg L - r Точная формула для окончательного подбора величины (е - 1) Z: i- (е 4- 1) - (е ens сд - COS сц) R-{t COS Pi - cos fig) r ecosPn- COS § 11. СИЛЬГ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ В КРИВОШИПНО-ШАТУННОМ МЕХАНИЗМЕ БОКОВОГО ЦИЛИНДРА Детали кривошипно-шатунного механизма бокового цилиндра подвержены действию сил давления газов и инерционных сил. Величина сил давления газов находится из индикаторной диаграммы, а значение инерционных сил определяется после вычисления ускорения поршня в боковом цилиндре. Сила инерции поступательно движущихся масс бокового цилиндра PJ miRisP [Е cos (а, + Ф) -f F cos (2а^ - 6)]. (35) Силы, возникающие в боковом цилиндре, действуют на детали кривошипно-шатунного механизма как бокового, так и главного цилиндра. По схеме (фиг. 23) сила, направленная по оси прицепного шатуна, .=1- (36) Сила, приложенная к оси поршневого пальца прицепного шатуна и действующая нормально к стенке бокового цилиндра, Ni = Piigh (37) Сила, приложенная к оси поршневого пальца главного шатуна, действующая нормально к стенке главного цилиндра и вызываемая действием силы Pi на палец в нижней головке главного шатуна Ni-PiT--cos р cos р^ Тангенциальная сила, действующая на ось кривошипной шейки коленчатого вала от сил в боковом цилиндре. Ti = Ki sin (а^ 4- р^) + Nl cos (а, + 7). (39) Нормальная сила, действующая на ось кривошипной шейки вала (по радиусу кривошипа), от сил в боковом цилиндре = Ki cos (а^ + p) - Ni sin (a + 7). (40) В этих формулах сила, действующая на поршень по оси бокового цилиндра; ? и р, - углы отклонения шатуна от оси цилиндра в главном и боковом цилиндрах, подсчитываемые по формулам: Р = arcsin X sin (7 -}- а,) г D f р; = arcsin -J- sin - у sin (Р - ф) Вследствие специфической особенности кривошипно-шатунного механизма с прицепным шатуном требуется особый способ определения величины масс поступательно движущихся и вращающихся частей механизма, которые необходимы для подсчета инерционных сил. Вес прицепного шатуна и положение его центра тяжести находят обычным способом. Описанным выше способом производят и разбивку массы прицепного шатуна на две части: одну Мц, сосредоточенную па оси поршневого пальца, и другую М;2, сосредоточенную на оси пальца в нижней головке главного шатуна. Тогда Мд + М,2 = М^. (41) Масса Мц складывается с массой поршня (комплекта) М^, образуя массу поступательно движущихся частей бокового цилиндра Mf,j. Таким образом, масса поступательно движущихся частей бокового цилиндра, отнесенная к 1 см площади поршня. Фиг. 24. Определение центра тяжести главного шатуна. (42) Масса учитывается вместе с массой главного шатуна. Вес главного шатуна (вместе с весом пальца прицепного шатуна) и положение его центра тяжести определяют так же, как и для обычного шатуна. Далее главный шатун рассматривается вместе с массой М12, сосредоточенной в точке В на оси главного шатуна (фиг. 24), являющейся проекцией центра пальца прицепного шатуна. Главный шатун вместе с присоединенной к нему массой Л4,2 называется приведенным шатуном. Таким образом, если масса главного шатуна Л!, а отнесенная к нему масса прицепного шатуна М , то масса приведенного шатуна М^п = М^ + М . (43) (46) Следовательно, если масса комплекта поршня Мп, то масса поступательно движущихся частей в главном цилиндре, отнесенная к 1 см площади поршня тп={Мп + М,), (47) а вращательно движущаяся масса от главного и прицепного шатунов, отнесенная к 1 см площади поршня Для предварительных расчетов можно считать, чго у главных шатунов V-образных двигателей центр тяжести отстоит от оси нижней головки шатуна на расстоянии, равном 0,20-0,25, а у прицепных шатунов находится примерно посередине их длины. § 12. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА КРИВОШИП V-ОБРАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ Зависимость сил давления газов и инерционных сил в главном цилиндре от угла а поворота кривошипа относительно оси главного цилиндра выражается так же, как в однорядном двигателе'. В результате подсчетов строят индикаторную диаграмму и определяют СИЛыР^ г' г г г^ Рр +Pj, + Nj, Кг + Kj, + Г,- И Z, + Z; для различных положений кривошипа. Для определения величины сил давления газов в боковом цилиндре необходимо установить связь между ходом поршня и углом а^. Для этого подсчитывают Sg., ai, (Xi2 и величину хода поршня Si - 5, Затем для различных углов а, через те же интервалы Да, как и в главном цилиндре, находят величину по формулам (17) или (18). Принимают, что при одинаковой степени сжатия индикаторная диаграмма в боковом цилиндре будет такой же, как и в главном. Воспользовавшись индикаторной диаграммой, построенной для главного цилиндра, откладывают по оси абсцисс от точки, соответствующей положению поршня в конце сжатия, отрезки Масса приведенного шатуна разносится на две массы: массу М, поступательно движущихся частей в главном цилиндре, сосредоточенную в центре поршневого пальца, и массу вращательно движущихся частей, сосредоточенную на оси кривошипной шейки. Таким образом, .. = 1 + 2. (44) Масса Mz является объединенной вращательно движущейся массой главного и прицепного шатунов. Массы М, и Mz, как видно из фиг. 24, где точкой ц обозначен центр тяжести главного шатуна, подсчитывают по следующим выражениям Sxil ДЛЯ каждого a, где / - отрезок, соответствующий ходу поршня. Таким образом, каждой величине соответствует определенное избыточное давление в цилиндре при соответствующем такте. Результаты подсчетов записывают в таблицу по форме 1, которая была составлена при рассмотрении динамики однорядного двигателя. Затем на основании указанных в этой таблице сил, действующих в главном и боковом цилиндрах, составляют по форме 5 таблицу алгебраических сумм одновременно действующих сил + Т + 7 и Z + Z. Сила JN = N ti характеризует условия работы поршня главного цилиндра, а силы 2 = Т + и = Z + Zi - условия нагрузки колена вала. Суммирование удобно производить по форме 5. Составляют две таблицы: одну только для сил, действующих от давления газов, а другую- с учетом сил инерции. ФОРМА 5 Результирующие силы от главного и бокового цилиндров
Величина вращательно движущейся массы шатуна, массы колена вала и противовеса, если таковой имеется, а также и расстояние центра тяжести их от оси находятся обычным способом. Центробежную силу С, шатуна и суммарную центробежную силу С подсчитывают, по формулам (19) - (22) для однорядного двигателя. Подсчитанные значения сил \Z -f С и Q записывают в соответствующие столбцы таблицы, составленной по форме 5. Во всех подсчетах, как и ранее, приняты силы, отнесенные к 1 см площади поршня. С помощью формы 5, включающей значения результирующих сил yZ. Z + С и Q, действующих на вал от двух цилиндров V-образного двигателя, сводят поставленную задачу выявления сил, нагружающих вал V-образного двухрядного двигателя, к уже разобранной задаче для однорядного двигателя. В этой таблице дана зависимость сил от положения кривошипа по углу поворота его относительно оси главного цилиндра, т. е. в последующем боковые цилиндры не рассматриваются. § 13. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАБОТЫ ЦИЛИНДРОВ V-ОБРАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ Угол 7 между рядами цилиндров выбирают с учетом равномерности чередования вспышек в цилиндрах, хорошей уравновешенности двигателя и конструктивных соображений. Условия, определяющие конфигурацию коленчатого вала и порядок работы цилиндров, такие же, как и в однорядных двигателях. В табл. 5 указаны наиболее распространенные схемы V-образньгх двигателей; применительно к каждой дан порядок работы цилиндров. Нумерация цилиндров произведена от маховика, а направление вращения указано, если смотреть со стороны свободного конца вала, Таблица 5 Схемы расположения кривошипов V-образных двигателей и порядок работы цилиндров Число цилиндров Четырехтактные двигатели Схема расположения кривошипов вала Угол между цилиндрами Tf в град. Угол между вспышками в град. Порядок работы цилиндров /1е§ый 90 (60) 90 (60 и 120) 1л 4п 2л Зп 4л 1п Зл 2п или 1л 4п Зл 2п 4л 1п 2л Зп Левый 1л 6п 5л 2п Зл 4п 6л 1п 2л Ли 4л Зп и др. левый Правый 3:4 1л Зп 5л 6п Зл 2п 6л 4п 2л In 4л 4п Двухтактные двигатели (в скобках указаны цилиндры, работающие одновременно) Левый Правый 45 60 -45 и 15 60 и О 1л 5п 2л 6п Зл 4п, 1л in 2п 4л Зп 5л (1л .5п) (2л 6п) (Зл 4п) 6л 1п 4л 2п 5л Зп 6л 2л 4п Зл 5п (6л 1п) (4л 2п) (5л Зп) Левый Правый 45 и О (1л 7п) (8л In) (2л 8п) (6л 2п) (4л 6п) (5л 4п) (Зл 5п) (7л Зп) § 14. СИЛЫ И МОМЕНТЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ МНОГОЦИЛИНДРОВОГО V-ОБРАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ Выбрав конфигурацию коленчатого вала и последовательность работы цилиндров, составляют график работы левых цилиндров по фиг. 14. С помог щью графика таким же способом, как и для однорядного двигателя, выяс-;няют, какой угол от начала цикла будет в каждом левом цилиндре при. ;нулевом положении коленчатого вала (относительно оси левого ряда цилиндров). Номера цилиндров вписывают в соответствующие столбцы таблицы. После этого, пользуясь формой 1, составляют таблицу набегающих моментов по форме 2 так же, как и для однорядного двигателя. На основании данных, взятых из таблиц, составленных по формам 1 и 2, заполняют таблицу расчетных положений коленчатого вала по форме 3. . § 15. ВЕКТОРНЫЕ ДИАГРАММЫ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ШЕЙКИ И ПОДШИПНИКИ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА V-ОБРАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ Нагрузки кривошипных шеек от действующих на них двух цилиндров .одинаковы, так как сдвиг циклов в этих двух цилиндрах для всех шеек выражается соотношениями: i для четырехтактных двигателей Да = 360°+ 7° И ДЛЯ двухтактных двигателей Да = 7°. I Пользуясь таблицей, составленной по форме 1, обычным способом строят !векторную диаграмму сил, действующих на кривошипную шейку. Однако построенная таким образом диаграмма будет справедлива только для случаев кривошипно-шатунного механизма с прицепным, вильчатым и центральным шатунами. Для случая же механизма с двумя одинаковыми шатунами, расположенными на шейке рядом один с другим, векторная диаграмма характеризует нагрузку шейки от каждого шатуна. Изображая на векторных диаграммах положение кривошипной шейки, в этом случае следует иметь в виду, что обе диаграммы сил, действующих на шейку от каждого шатуна, будут одинаковы. Поэтому для всех последующих подсчетов и ;выводов достаточно построения только одной диаграммы. Построение векторной диаграммы сил, действующих на подшипник шатуна, производят описанным ранее способом. В случае центрального и вильчатого шатунов построенная диаграмма относится к тому шатуну, [головка которого вращается относительно кривошипной шейки. ! Векторную диаграмму сил, действующих на коренную шейку и ее под-.шипник, строят так же, как и для однорядного двигателя, j . Для удобства выполнения динамического расчета двигателя в табл. 6, 7, 8, 9, 10, 11 и 12 даны значения угла р и величин cos р; tgp; t ; cos р I °cos ( т) - (cosa-j-Y cosp ;£ = cosa-f Xcos2a для различных значений а и X. 6 Орлин 2383 Таблица 6 Углы В° в зависимости от а и ?
Таблица 7 Величины cos В в зависимости от а и X
Величины tgp в зависимости от а и X Таблица 8
sin (а 4-р) , Величины -i-в зависимости от а и Л cos р Таблица 9
Таблица 1@ cos (а Н- Р) Величины -i-в зависимости от а и Л cos р
1 ... 5 6 7 8 9 10 11 ... 19 |