Противовес двигателя


Действие неуравновешенного двигателя на фундамент и корпус судна

Возможности уравновешивания двигателя, предупреждения и ослабления вибраций

Оптимальным решением при проектировании силовой установки является выбор для судна полностью уравновешенного двигателя. Уравновесить двигатель можно 3-мя путями:

  1. Выбором соответствующего числа цилиндров и последовательности их работы;
  2. Уравновешиванием с помощью противовесов каждого цилиндра индивидуально;
  3. Уравновешиванием с помощью противовесов результирующих сил и моментов в многоцилиндровом двигателе.

Первый путь позволяет добиться полной уравновешенности самым простым путем. В 4-тактных ДВС этого можно достичь, применив 6-ти или 8-цилиндровую компоновку двигателя. Однако возможности этого пути в “ходовом” диапазоне чисел цилиндров и их тактности ограничены. Более подробно этот вопрос будет рассмотрен при анализе уравновешенности кривошипных систем.

2-й и 3-й пути используются в случаях, когда невозможно применение двигателя с оптимальным с точки зрения уравновешенности числом цилиндров и углом заклинки криво-шипов (к примеру, для установки на судно требуется 2-тактный малооборотный дизель с числом цилиндров i = 6, неуравновешенный по моментам от сил инерции).

Индивидуальное уравновешение центробежных сил цилиндров возможно с помощью 2- х противовесов, расположенных противоположно колену кривошипа (рис. №2). Массы противовесов Мпр и расстояние их центров тяжести от оси вала р должны удовлетворять равенству: 2Мпр р = MR R, где MR — масса вращающихся частей кривошипа, R — его радиус. В таком случае, неуравновешенные центробежные силы в данном цилиндре и соответственно моменты от этих сил равны 0.

Рис. №2.Уравновешивание центробежных сил цилиндра

Силы инерции первого порядка не могут быть уравновешены внутри 1 цилиндра с помощью противовесов на кривошипе. Если установить противовесы, уравновешивающие силу инерции Рj1 в ВМТ, то при повороте колена на 90° сила инерции Рj1 становится равной 0, а центробежная сила противовесов не изменяется по величине, будет действовать в горизонтальной плоскости и стремиться сдвинуть двигатель в сторону. Как видно, при такой установке противовесов неуравновешенные силы цилиндров Pj1 и соответственно их моменты переводятся из вертикальной в горизонтальную плоскость. Аналогичные результаты будут получены при использовании такого пути для уравновешивания сил инерции II порядка и их моментов.

Вывод о невозможности уравновесить силы и моменты от сил инерции поступательно движущихся масс с помощью противовесов на кривошипе внутри одного цилиндра справедлив и для многоцилиндрового двигателя.

Сила инерции I порядка может быть уравновешена в 1 цилиндре с помощью 2-х валов, вращающихся в противоположные стороны с угловой скоростью, равной скорости коленчатого вала (рис. №3). На валах укреплены противовесы, развивающие поступательно движущихся масс 1 порядка совместно центробежную силу Pjпрц — РjIмах.

Рис. №3. Уравновешивание сил инерции

Тогда горизонтальные составляющие центробежных сил противовесов будут поглощать друг друга, а вертикальные — уравновешивать текущие значения Рj1. При равенстве 0 силы инерции 1 порядка, момент этой силы относительно центра тяжести двигателя также будет равен нулю.

Силу инерции II порядка и момент от этой силы можно уравновесить аналогичным образом; однако частота вращения вспомогательных валов с противовесами должны быть в 2 раза больше частоты вращения коленчатого вала.

В многоцилиндровом двигателе нет необходимости уравновешивать каждый цилиндр порознь. Можно уравновесить лишь результирующие неуравновешенные силы и моменты от всех цилиндров. Пути уравновешивания результирующих сил в многоцилиндровом двигателе аналогичны одноцилиндровому двигателю. Для уравновешивания результирующих моментов следует применять противовесы, разнесенные по длине двигателя и установленные на коленчатом валу (при уравновешивании ΣMjц) или на 2-ух вспомогательных валах (при уравновешивании ΣМjI или ΣМjII).

В судовых ДВС довольно часто применяются противовесы для уравновешивания центробежных сил и моментов от этих сил. Уравновешивание сил I и II порядка и моментов от этих сил с помощью вспомогательных валов применяется на новых моделях малооборотных двигателей.

В главных ДВС иногда применяют противовесы на коленчатом валу, назначение которых — частично переводить амплитуды сил и моментов от сил инерции поступательно движущихся масс из вертикальной в горизонтальную плоскость. При этом уменьшаются максимальные амплитуды неуравновешенных сил и моментов в вертикальной плоскости, хотя и создаются дополнительные неуравновешенные силы и моменты в горизонтальной плоскости.

В случае применения на судне неуравновешенного по силам или моментам двигателя, его необходимо правильно расположить. При неуравновешенных силах инерции для предупреждения вибраций двигатель следует устанавливать как можно ближе к узлу колебаний (рис. №1), при неуравновешенных моментах инерции — как можно дальше от узлов.

Для ослабления вибраций главные двигатели устанавливаются на усиленные фундаменты. Частоты вращения, на которых наблюдается повышенная вибрация корпуса, стараются проходить, возможно, быстрее при увеличении или уменьшении оборотов. Вспомогательные двигатели (и некоторые главные сравнительно небольшой мощности) устанавливаются на фундаменты, на амортизаторы (резиновые, пружинные или резинометаллические).

Смотрите также:а) Общие положения уравновешенностиб) Действие неуравновешенного двигателя на фундамент и корпус судна

Сентябрь, 09, 2016 136 0

Поделитесь с друзьями:

sea-man.org

Уравновешивание двигателя: Как лечат трясучку

На одних аппаратах эта тряска незаметна, на других же двигатель бьется в раме, словно живое сердце. Поговорим же про то, как лечат трясучку.

История

Впервые в мотоциклостроении уравновешивающий механизм был применен на модели Yamaha ТХ750, выпускавшейся с 1972 по 1974 годы. На этом мотоцикле стоял двухцилиндровый рядный четырехтактный двигатель с соосным расположением шатунных шеек, но с чередованием рабочих ходов через 360º. Журнал Cycle World писал: «Закройте глаза, и вы на «четверке».

Примененное в этом двигателе балансировочное устройство специалисты компании называли Omni Sphere Balanser, что можно перевести как «полнофазный балансир». На щеках коленчатого вала создается дисбаланс, равный сумме двух противовесов. Первый противовес, создающий силу, равную половине СI, вместе с первым балансирным валом, расположенным на расстоянии l1, создают одновальный уравновешивающий механизм. 

 

 

Второй балансирный вал служит для уравновешивания колебаний моментов, создаваемых применением одновального механизма. Для этого его дисбаланс, а также второй противовес на щеках коленчатого вала, должны создавать силу во столько же раз меньшую половине вектора СI, во сколько раз расстояние до первого балансирного вала меньше, чем до второго.

 Конструкции

Работающий двигатель внутреннего сгорания не вибрировать не может по определению. Ведь в нем сочетаются разные движения: возвратно-поступательное движение поршней и вращательное – коленчатого вала (первое во второе преобразует кривошипно-шатунный механизм). Два вида движений – два вида вибраций.

 Шатун по роду службы участвует как в поступательном движении поршня с кольцами и пальцем, так и во вращении коленвала. Вкалывая на двух работах, он не может полностью посвятить себя ни одной из них. Поэтому во всем кривошипно-шатунном механизме шатун – единственная деталь, которая в расчетах представляется не единой, а как бы состоящей из двух масс. Масса, сосредоточенная около верхней головки шатуна, движется вместе с поршнем, поршневым пальцем и кольцами. Все вместе называется поступательно движущимися массами – ПДМ. А оставшаяся часть массы шатуна, сосредоточенная около нижней головки, вращается вместе с шатунной шейкой коленвала.

Рассмотрим вначале простейший вариант – одноцилиндровый двигатель. Дисбаланс, создаваемый шатунной шейкой и нижней головкой шатуна, приводит к появлению центробежных сил инерции. По сути, такие же силы создают тряску при вращении несбалансированного колеса. Уравновесить их несложно – достаточно расположить груз на противоположной его стороне. И противовесы на щеках коленвала выполняют ту же роль, что грузики при балансировке колеса. С вибрациями, создаваемыми поступательно движущимися массами (ПДМ), сложнее. Ведь поршень должен при подходе к верхней мертвой точке (ВМТ) довольно быстро остановиться, затем столь же быстро ускориться в противоположном направлении. При этом, в силу особенностей геометрии КШМ, максимальную скорость поршень развивает не в середине хода, а немного ближе к мертвым точкам. Постоянные ускорения и торможения ПДМ создают силы инерции первого порядка Р1, а особенности геометрии КШМ приводят к появлению сил инерции второго порядка Р2. Силы инерции первого порядка также называют первичными вибрациями, а второго порядка – вторичными. Частота первичных вибраций равна частоте вращения коленвала. Их амплитуда зависит от массы поступательно движущихся масс и частоты вращения коленвала.

 

Рис.1 Простейшая схема уравновешивания двигателя – с помощью противовесов на щеках коленвала. При этом создаются вибрации, перпендикулярные оси цилиндра.

 

Зависимость сил инерции, а следовательно, вибраций от массы ПДМ линейна. Это означает, что если при модернизации мотора массу ПДМ удалось снизить на 10 %, то и уровень вибраций снижается на те же 10 %. А вот зависимость сил инерции от оборотов двигателя – квадратичная. Это означает, что при увеличении частоты вращения коленвала в два раза силы инерции возрастают в четыре раза, а если частота вращения увеличивается в три раза, то силы инерции возрастают в девять раз! Сведение вибраций к минимуму особенно важно, если двигатель встроен в силовую структуру шасси. Частота вторичных вибраций вдвое превосходит частоту вращения коленвала. Их амплитуда меньше амплитуды первичных колебаний во столько же раз, во сколько радиус кривошипа, равный половине хода поршня, меньше длины шатуна. В среднем радиус кривошипа примерно в четыре раза меньше длины шатуна, и, следовательно, вторичные вибрации примерно в четыре раза меньше первичных. (Есть еще силы инерции третьего, четвертого и так далее порядков, но они настолько малы, что их обычно не учитывают). Для подавления первичных вибраций применяются уравновешивающие механизмы. Самый простой и компактный вариант – использовать только дополнительный противовес на щеках коленчатого вала, создающий реально действующую силу (см. рис. 1).

 

Рис.2 Схема уравновешивания сил инерции первого порядка с помощью одного балансирного вала.

 

Такой механизм не устраняет колебания, а переводит их в плоскость, перпендикулярную плоскости оси цилиндра. Это означает, что чем больше дополнительный противовес ослабляет силу Р1 в ВМТ и НМТ, тем больше возрастают вибрации перпендикулярно оси цилиндра при 90° и 270° поворота коленвала. Поэтому компенсировать более половины силы инерции первого порядка нецелесообразно. Полностью устранить воздействие силы Р1 можно введением балансирного вала, вращающегося со скоростью коленвала, но в обратную сторону (см. рис. 2). Каждая из уравновешивающих сил, возникающих из-за дисбаланса на балансирном валу и коленвале, равна половине Р1. В любой момент времени сумма проекций уравновешивающих сил на ось цилиндра равна силе инерции первого порядка для этого угла поворота коленчатого вала, но противоположна по знаку. При этом сумма проекций на ось, перпендикулярную оси цилиндра, равна нулю.

 

Рис.3 Применение двух балансирных валов позволяет полностью погасить силы инерции первого порядка.

 

Но при использовании одновального механизма возникают колебания от момента, создаваемого некомпенсированной силой инерции и вертикальной составляющей уравновешивающей силы на плече от оси цилиндра до оси балансирного вала. Для полного устранения первичных колебаний применяется двухвальный уравновешивающий механизм (см. рис. 3). В таком устройстве дополнительный противовес на коленвале, создающий силу, равную половине Р1, взаимодействует с противовесами на балансирных валах, каждый из которых создает силу, в четыре раза меньшую, чем Р1. Для уравновешивания вторичных колебаний чаще всего применяется механизм, запатентованный британским инженером Фредериком Ланчестером в далеком 1904 году. Он состоит из двух балансирных валов, вращающихся в разные стороны с частотой, вдвое превышающей частоту вращения коленвала (см. рис. 4).

 

Рис.4 Механизм Ланчестера, применяющийся для уравновешивания вторичных колебаний.

 

Впрочем, иногда используется и один балансирный вал, вращающийся в два раза быстрее коленвала. Его работа аналогична работе одновального механизма для уравновешивания сил первого порядка. Все это относится как к одноцилиндровым, так и к многоцилиндровым двигателям. Но в многоцилиндровых моторах все намного сложнее: ведь в них силы, возникающие при работе разных цилиндров, могут как складываться, так и компенсировать друг друга.

Похожие записи:
Ronax 500: полная готовность
В разделе: Мото новости

Немецкая фирма Ronax представила свою новинку, возрождённый двухтактный спортбайк. Неизменными остались слоган и концепция Ronax 500.

Новинка от BMW модель K1600
В разделе: Мото новости

Компания BMW провела испытания двух новых моделей: шестицилиндрового бэггера и спортивно-туристического мотоцикла.

Анонс обновленного Triumph Tiger Sport 2016
В разделе: Мото новости

Компания Triumph анонсировала обновленный Tiger Sport 2016.  Новинку укомплектовали последней версией 1050 кубового 3-цилиндрового двигателя, который также устанавливается на модель Speed Trip...

Yamaha YBR125
В разделе: Мото новости

YamahaYBR125 — это один из наиболее востребованных мотоциклов не только в нашей стране, но и во всем мире. Примерно с 2005 года модель Yamaha YBR125 с объемом двигателя 125 кубов стал наиболее п...

KTM 690 Enduro совместил кросс и Adventure
В разделе: Мото новости

Многие любители триала и кросса ищут подходящую модель мотоцикла очень долго, а совершив приобретение, добираются до подходящего места своим ходом.

EICMA-2017: полностью новый мотоцикл от Kawasaki – Ninja 400
В разделе: Мото новости

​На EICMA-2017 компания Kawasaki представила полностью новый спортивный мотоцикл Ninja 400, который сделан по схожей конструкции со своим предшественником Ninja 300. 

amposter.com

Двухцилиндровый v-образный двигатель

 

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения заключается в том, что 2-х цилиндровый V - образный двигатель с углом развала между цилиндрами 90o содержит коленчатый вал, шатуны и поршни. На продолжении щек коленчатого вала расположены нащечные противовесы. На противоположных концах коленчатого вала закреплены шкив и маховик, а оба шатуна установлены на одной шатунной шейке. Двигатель дополнительно снабжен одним средним и двумя выносными противовесами. Выносные противовесы закреплены соответственно на шкиве и маховике, а средний - на шатунной шейке и размещен между шатунами. Приведенная масса среднего противовеса составляет 0,25 - 0,5, а сумма приведенных масс выносных противовесов - 0,17 - 0,47 от общей массы всех противовесов, закрепленных на коленчатом валу. Произведения приведенных масс выносных противовесов на расстояния от каждого из них до середины коленчатого вала равны между собой. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению и может найти применение в конструкции 2-х цилиндровых поршневых двигателей.

Известны конструкции 2-х-цилиндровых двигателей, обеспечивающих равномерное чередование вспышек при 2-х-тактном или 4-х-тактном циклах заявка ФРГ N 2735384, F 16 F 26/16, 1975, [1], патент Германии N 975104, 46a11, 1, 1961, [2].

Недостатком рассматриваемых двигателей является плохая уравновешенность сил инерции поступательно-движущихся масс, вследствие чего возникает необходимость применения специальных уравновешивающих механизмов, значительно усложняющих конструкцию двигателя и снижающих его надежность.

Известен также двигатель внутреннего сгорания с дополнительными противовесами, повышающими степень уравновешенности конструкции /"Наилучшее внешнее уравновешивание 2-х цилиндрового двигателя". Ю.В.Эпштейн и др. Журнал "Тракторы и сельхозмашины", N3, 1963 с. 11-15, [3]/. Однако самой конструкции рассматриваемого двигателя присуща существенная неуравновешенность, которая не может быть полностью скомпенсирована противовесами.

Существенными признаками приведенных аналогов с существенными признаками предложенного устройства являются следующие: коленчатый вал, шатун, поршни, нащечные противовесы, шкив и маховик.

Недостатки указанных аналогов частично устранены в конструкции 2-х-цилиндрового V-образного двигателя /Динамика автомобильных и тракторных двигателей. Попык Г. К. с. 96-99, рис. 68, 69 [4]/, который является наиболее близким по технической сущности предложенному объекту.

Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками предложенного устройства, являются следующие: два цилиндра, оси которых расположены под углом 90o, коленчатый вал, поршни, а также шкив и маховик, установленные на разных концах коленчатого вала. Оба шатуна установлены на одной шейке коленчатого вала, а на продолжении щек коленчатого вала закреплены нащечные противовесы.

Особенностью двигателя является то, что в описанной конструкции равнодействующая сил инерции поступательно и вращательно движущихся масс всегда направлена по радиусу кривошипа и может быть полностью уравновешена нащечными противовесами.

Недостаток прототипа заключается в том, что для полного уравновешивания двигателя необходимы значительные массы противовесов, что сопровождается увеличением действующих сил и снижает запас прочности коленчатого вала / вследствие больших дополнительных сосредоточенных нагрузок от 2-х противовесов/. Кроме того, большие размеры противовесов увеличивают габариты картера, а также габариты и массу двигателя в целом.

Таким образом, рассматриваемая конструкция двигателя характеризуется низкими прочностными и габаритно-массовыми характеристиками.

Задачей, на решение которой направлено предложенное изобретение, является повышение прочности коленчатого вала при одновременном снижении габаритов и массы двигателя.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является увеличение запасов прочности в элементах конструкции коленчатого вала, что обеспечивает увеличение надежности коленвала и двигателя в целом. Кроме того, предлагаемая схема размещения противовесов существенно уменьшает массу каждого из них, а следовательно, требует значительно меньших габаритов блок-картера и длины шатуна, что уменьшает габариты и массу двигателя в целом.

Существенными признаками изобретения являются: - расположение осей цилиндров под углом 90o; - коленчатый вал, шатуны и поршни; - нащечные противовесы, закрепленные на продолжении щек коленчатого вала; - шкив и маховик, закрепленные на противоположных концах коленчатого вала; - расположение обоих шатунов на одной шатунной шейке.

Перечисленные существенные признаки являются общим с прототипом. Далее следует совокупность существенных признаков, отличающихся от прототипа: - наличие дополнительных противовесов: одного среднего и 2-х выносных; - размещение среднего противовеса на шатунной шайке между двумя шатунами; - размещение крайних противовесов на маховике и шкиве; - приведенная масса среднего противовеса составляет 0,25-0,5, а сумма приведенных масс выносных - 0,17 - 0,47 от общей приведенной массы всех противовесов.

Приведенные существенные признаки обеспечивают получение технического результата во всех случаях, на которые распространяются испрашиваемый объем правовой охраны.

Далее приведены признаки, характеризующие предложенное устройство в частных случаях его выполнения:- равенство произведений приведенных масс выносных противовесов на расстояния от каждого из них до середины коленчатого вала двигателя.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом заключается в следующем:- применение 3-дополнительных противовесов: одного среднего и 2-х выносных позволяет рассредоточить общую массу противовесов, потребную для полного уравновешивания двигателя, по длине коленчатого вала, тем самым улучшить схему приложения нагрузок, определяющих запасы прочности в шейках и щеках коленчатого вала. Специально проведенное исследование позволило установить увеличение запасов прочности в элементах коленчатого вала. Кроме того, распределение уравновешивающей массы по нескольким противовесам уменьшает габариты картера и двигателя;- размещение среднего противовеса между двумя шатунами позволяет увеличивать уравновешивающую массу без возникновения дополнительного неуравновешенного момента;- размещение крайних противовесов на шкиве и маховике не усложняет конструкцию, т.к. для размещения противовесов используются штатные детали двигателя;- указанное распределение масс противовесов позволяет оптимизировать запасы прочности- равенство произведений приведенных масс выносных противовесов на расстояния от каждого из них до середины коленчатого вала позволяет исключить возникновение продольного неуравновешенного момента и тем самым обеспечить наилучшую уравновешенность двигателя.

Таким образом, указанные признаки обеспечивают увеличение запасов прочности коленчатого вала при достижении наилучшей уравновешенности при одновременном уменьшении габаритов и массы двигателя.

Изобретение поясняется чертежом, где приведена общая схема предложенного двигателя.

Двигатель содержит цилиндр 1, оси 2 которых пересекаются под углом 90o. В коренных опорах 3 установлен однокривошипный коленчатый вал 4. На одной шатунной шайке установлены шатуны 5, соединенные каждый со своим поршнем 6. На противоположных концах коленчатого вала установлены шкив 7 и маховик 8, на продолжении щек 9 коленчатого вала 4 расположены противовесы 10.

Двигатель снабжен дополнительными противовесами, одним средним 11 и двумя выносными 12 и 13, закрепленными соответственно на шкиве 7 и маховике 8. Средний противовес 11 закреплен на шатунной шейке коленвала 4 между двумя шатунами 5.

Приведенные массы противовесов составляют:- среднего противовеса 11 - 0,25-0,5 от общей массы противовесов 11, 12 и 13;- общая масса выносных противовесов 12 и 13 - 0,17-0,47 от общей массы противовесов 11, 12 и 13.

При этом произведение приведенной массы противовеса 12 на плечо l, равно произведению приведенной массы противовеса 13 на плечо l2.

Двигатель работает следующим образом. При вращении коленчатого вала 4 поршни 6 совершают возвратно-поступательное движение в цилиндрах 1. При этом возникают силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс, направленные вдоль осей цилиндров 2, и вращающихся масс, направленные по радиусу кривошипа. Особенностью двигателя является то, что результирующая сила инерции всегда постоянна по величине и направлена по радиусу кривошипа, а следовательно, может быть полностью уравновешена противовесами, вращающимися вместе с коленчатым валом .

Нагружение коленчатого вала дополнительными силами от противовесов 10 /как в прототипе/ снижает запасы прочности в его щеках и шейках. Однако, в рассматриваемом случае предлагается особое размещение масс противовесов и выбор их величины. При этом действие сил оказывается таким, что противовес 11 распределяет усилие вдоль колена вала 4, в противовесы 12 и 13 вызывают обратный по сравнению с действием противовесов 10 и 11 изгиб колена. В результате запасы прочности в элементах коленчатого вала увеличиваются. При этом все противовесы размещены в плоскости колена и оказывают одинаковое уравновешивающее действие по отношению к неуравновешенным силам инерции кривошипно-шатунного механизма.

Таким образом предлагаемое изобретение характеризуется повышением прочности коленчатого вала при одновременном снижении габаритов и массы двигателя.

1. Двухцилиндровый V-образный двигатель с углом развала между цилиндрами 90o, содержащий коленчатый вал, шатуны и поршни, причем на продолжении щек коленчатого вала расположены нащечные противовесы, на противоположных концах коленчатого вала закреплены шкив и маховик, а оба шатуна установлены на одной шатунной шейке, отличающийся тем, что двигатель дополнительно снабжен одним средним и двумя выносными противовесами, выносные противовесы закреплены соответственно на шкиве и маховике, а средний - на шатунной шейке и размещен между шатунами, при этом приведенная масса среднего противовеса составляет 0,25 - 0,5, а сумма приведенных масс выносных - 0,17 - 0,47 от общей приведенной массы всех противовесов, закрепленных на коленчатом валу.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что произведения приведенных масс выносных противовесов на расстояние от каждого из них до середины коленчатого вала равны между собой.

Рисунок 1

www.findpatent.ru

УРАВНОВЕШИВАНИЕ ОДНОЦИЛИНДРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Сила инерции первого порядка P,„iможет быть уравновешена только с помощью применения специального механизма. Схема уравновешивания силы Pwi~—m/tco2cos(p. Для уравновешивания этой силы в плоскости, проходящей через ось цилиндра перпендикулярно оси вала, приводят во вращение в противоположных Еиправлениях две одинаковые массы т’, значение каждой из которых должно удовлетворять уравнению т р’ =0,5т/?. Массы т должны быть расположены так, чтобы при ф=0 у=ф=0.

При работе двигателя каждая масса т будет вращаться с угловой скоростью со коленчатого вала и вызывать центробежную силу m’p’co2=0,5m/?co2.

Раскладывая векторы центробежных сил на вертикальные и горизонтальные составляющие, замечаем, что горизонтальные составляющие центробежных сил при любых углах ф взаимно уравновешиваются,авертикальныесоставляющие даютравнодействующую 7?i=2m’p’to2cos(p=TO7?to2cos(p, которая равна силе Pwi, но направлена в противоположную сторону. Следовательно, найденная равнодействующая Riполностью уравновешивает силу инерции Pwi.

Установив на колене вала, кроме основных противовесов, уравновешивающих силу Pr(смотри ниже) еще дополнительные массы, можно перенести силу инерции первого порядка Pwiиз вертикальной плоскости в горизонтальную. Для этого необходимо, чтобы суммарная масса т двух противовесов удовлетворяла уравнению т’ р’ =mR.

Если дополнительные массы подобраны так, что развиваемая ими суммарная центробежная сила Pw— 0,5/n.fito2, т. е. равна половине максимального значения силы Pwiдля данного числа оборотов, то вертикальная слагающая Pwe—0,5mRab2cos(f> центробежной силы этих дополнительных масс будет всегда на 50% уменьшать действие силы Pwiна корпус двигателя. Однако при этом возникает горизонтальная составляющая Pwe=0,5mR(i>2s’mq> центробежной силы этих дополнительных масс, вызывающая вибрацию двигателя в горизонтальной плоскости, которой не было до установки этих масс. Так как величина сил Pwiи Ркв изменяется по косинусоидам, а величина силы Pwe— по синусоиде, то увеличение первых происходит одновременно с уменьшением второй и, наоборот, следовательно, максимальное воздействие от силы Рт на корпус двигателя при наличии дополнительных масс противовесов всегда будет на 50% меньше. Поэтому этот способ уравновешивания сил инерции первого порядка применяют для одноцилиндровых двигателей.

Сила инерции второго порядка PwU уравновешивается так же, как и сила инерции первого порядка. Только массы,применяемые дляуравновешиваниясилыинерции Pwu

должныудовлетворятьуравнению т" р" = -^ mRивращаться в противоположные стороны с угловой скоростью 2со. При ф = 0 угол у = 2ф = 0.

Описанные методы полного уравновешивания сил инерции первого и второго порядка конструктивно выполнимы.

Для противовесов удовлетворяет уравнению т’р’ = у mR. Угловые скорости вращения противовесов и коленчатого вала равны. Противовесы расположены симметрично относительно коленчатого вала и оси цилиндров двигателя. С противоположного конца первого первичного вала вращение через шестерню 4 передается шестерне 3, закрепленной на первом вторичном валу II, угловая скорость которого в 2 раза больше угловой скорости коленчатого вала. На этом валу в плоскости, проходящей через ось цилиндра двигателя, располагается противовес, масса т" которого удовлетворяетуравнениют"р" = -^ • -„ тЛ.

Через шестерни 9 и 2 вращение передается с первого вторичного вала на второй вторичный вал. Угловые скорости этих валов, расположенных симметрично по отношению к оси цилиндров двигателя, равны. Противовес на втором вторичном валу находится в той же плоскости, что и противовес на первом вторичном валу.

Со второго вторичного вала вращение передается через шестерни 1 и 8 на второй первичный вал /’, расположенный симметрично относительно оси цилиндра двигателя с первым первичным валом. Эти валы лежат в одной горизонтальной плоскости и вращаются с равными угловыми скоростями. На втором первичном валу противовесы располагаются так же, как и на первом первичном валу. Следовательно, противовесы на первичных валах уравновешивают силы инерции первого порядка, а противовесы на вторичных валах — силы инерции второго порядка.

Из-за сложности описанный способ уравновешивания сил Pwiи Pwiiпрактического применения не имеет.

Центробежная сила уравновешивается установкой на щеках коленчатого вала двух одинаковых противовесов. Равнодействующая центробежной силы противовесов проходит через серединную плоскость кривошипа и равна центробежной силе Рд, но направлена в противоположную сторону.

При расположении в плоскости противовесов дополнительных масс, предназначенных для частичного переноса силы инерции первого порядка из вертикальной плоскости в горизонтальную, суммарные массы противовесов подбирают по уравнению.

maestria.ru

Уравновешивание - двигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Уравновешивание - двигатель

Cтраница 2

В разное время Артоболевским были прочитаны курсы: теория механизмов и машин, синтез механизмов, динамика машин, общая теория колебаний, теория регули-рован-ия машин, уравновешивание авиационных и морских двигателей, теория сельскохозяйственных машин, теория и расчет мельничных машин, теория крутильных колебаний валов двигателей, теория пространственных механизмов, основы теории машин-автоматов.  [16]

У многих двигателей кривошипы валов снабжаются противовесами для разгрузки коренных подшипников от центробежных сил вращающихся масс. У двигателей с несимметричными коленчатыми валами, как, например, Я A3 - 204 и Я A3 - 206, противовесы служат также и для уравновешивания двигателя.  [18]

Эти силы передаются коленчатому валу и приводят к повышенным нагрузкам на его подшипники. Для максимального уравновешивания двигателя колена, равноотстоящие от концов вала, должны быть направлены в одну сторону. При такой конструкции вала силы инерции поршней и верхних головок шатунов, движущихся вверх, уравновешиваются силами инерции поршней, движущихся вниз. Кроме того, валы некоторых двигателей ( КДМ-100, первые выпуски Д-54 А) оснащены противовесами, расположенными на участках вала, наиболее удаленных от его геометрической оси.  [19]

Реактивный момент, называемый обратным моментом, в автотракторных двигателях не уравновешивается и во время работы двигателя передается раме. Поэтому при рассмотрении уравновешивания двигателей любых типов уравновешивание реактивного момента опускается.  [20]

В зарубежной литературе имеется ряд статей, из которых следует, что динамическая балансировка двигателей в сборе на станках нашла широкое применение. В нашей стране также уделяется внимание вопросу уравновешивания двигателей в сборе. Так, например, в статье, помещенной в журнале Тракторы и сельхозмашины [1], авторы рассматривают причины, вызывающие появление неуравновешенных сил инерции вращающихся масс в собранном двигателе и дают метод определения величины и угловой координаты дисбалансов, отнесенных к двум плоскостям исправления, жестко связанных с коленчатым валом. Однако, уравновешивание по этому методу требует 1 5 - 2 ч на каждый двигатель.  [21]

Большая роль в развитии балансировочной техники принадлежит ЭНИМСу, в котором на протяжении последних десяти лет велась исследовательская и конструкторская работа по созданию автоматизированных балансировочных машин и, в частности, балансировочного оборудования для автомобилестроения. В результате было разработано оптимальное число механизмов и приборов, необходимых для решения практически любых задач по уравновешиванию двигателя и передаточного механизма автомобиля. К ним относятся: различные типы колебательных систем балансировочных машин, различные приводные муфты, элементы памяти дисбалансов, системы автоматической установки угла и глубины сверления при компенсации дисбалансов, системы фильтров производственных помех, системы разложения вектора дисбаланса на составляющие и др. На базе этих разработок ЭНИМСом создано оригинальное балансировочное оборудование, не уступающее по своим показателям лучшим зарубежным образцам балансировочных машин.  [22]

Он читал лекции по теории механизмов и машин, синтезу механизмов, динамике машин, общей теории колебаний, теории регулирования машин, уравновешиванию авиационных и морских двигателей, теории сельскохозяйственных машин, теории пространственных механизмов, основам теории машин-автоматов, теории и расчету мельничных машин, теории крутильных колебаний валов двигателей и другим дисциплинам. Он первым поставил преподавание общего курса теории механизмов и машин в университете; прочитал для студентов механико-математического факультета МГУ ряд спецкурсов. Если учесть, сколько студентов изучает механику машин по учебникам и учебным пособиям И. И. Артоболевского, то окажется, что число его косвенных учеников превысило не одну сотню тысяч.  [23]

Как педагог, Иван Иванович за 50 лет своей преподавательской деятельности подготовил многочисленные кадры инженеров. Он читал лекции по теории механизмов и машин, синтезу механизмов, динамике машин, общей теории колебаний, теории регулирования машин, уравновешиванию авиационных и морских двигателей, теории сельскохозяйственных машин, теории пространственных механизмов, основам теории машин-автоматов, теории и расчету мельничных машин, теории крутильных колебаний валов двигателей и другим дисциплинам. Он первым поставил преподавание общего курса теории механизмов и машин в университете; прочитал для студентов механико-математического факультета МГУ ряд спецкурсов. Однако нельзя считать, что этим ограничивается его педагогическая деятельность, и если учесть, сколько студентов изучает механику машин по учебникам и учебным пособиям И. И. Артоболевского, то окажется, что число его косвенных учеников превысило не одну сотню тысяч. Он был непосредственным руководителем более 100 кандидатских и докторских диссертаций и значительно большее число диссертаций выполнено при его консультациях. Среди его учеников много ученых из социалистических стран и едва ли не все ученые, специалисты в области теории механизмов, работающие в союзных республиках, являются его учениками.  [24]

Он имеет четыре шатунных и пять коренных шеек. На пятой коренной шейке выполнены бурты, образующие упорный подшипник. Кривошипы расположены в соответствии с требованием равномерного чередования вспышек и уравновешивания двигателя.  [25]

Поршни изготовляются из высококремнистого алюминиевого сплава. Коленчатый вал имеет четыре шатунных и пять коренных шеек. На щеках коленчатого вала имеются противовесы, размеры и расположение которых определяется из условия уравновешивания двигателя и разгрузки коренных подшипников. Для уравновешивания двигателя установлен также противовес на свободном конце коленчатого вала и выполнен прилив на маховике.  [26]

Поршни изготовляются из высококремнистого алюминиевого сплава. Коленчатый вал имеет четыре шатунных и пять коренных шеек. На щеках коленчатого вала имеются противовесы, размеры и расположение которых определяется из условия уравновешивания двигателя и разгрузки коренных подшипников. Для уравновешивания двигателя установлен также противовес на свободном конце коленчатого вала и выполнен прилив на маховике.  [27]

Рабочим органом виброкатка ( рис. 160, а) является гладкий валец, внутри которого смонтирован вал с дебалансами - возбудителями вибраций. Валец размещается внутри охватывающей прямоугольной рамы, оснащенной дышлом со сцепным устройством. На задней поперечине рамы установлен двигатель, приводящий вал дебалансов посредством гибкой ( обычно клиноременной) передачи. Для уравновешивания двигателя на передней части рамы крепится противовес. Снизу на поперечинах рамы смонтированы подпружиненные скребки, служащие для очистки вальца от грунта.  [29]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru


Смотрите также