Содержание
Маховик двигателя
Маховик двигателя
Маховик представляет собой чугунный, тщательно сбалансированный диск определенного веса. Кроме обеспечения равномерного вращения коленчатого вала, маховик после раскручивания вала способствует преодолению сопротивления сжатия в цилиндрах при пуске двигателя. Маховик вследствие запасенной энергии, полученной при вращении, обеспечивает также возможность преодоления двигателем кратковременных перегрузок, например, при трогании автомобиля с места и т. д.
Маховик крепится к фланцу коленчатого вала болтами, которые шплинтуют. Для точной центровки маховика на фланце служат установочные штифты, закрепленные во фланце, или бурт самого фланца. На ободе маховика закреплен зубчатый венец для пуска двигателя от стартера и нанесены установочные метки для определения в. м. т. поршня первого цилиндра и установки зажигания.
—
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Маховик, накапливающий энергию в течение рабочего хода, вращает коленчатый вал во время вспомогательных тактов, уменьшает неравномерность вращения коленчатого вала, сглаживает толчки при переходе деталей кривошипно-шатунного механизма через мертвые точки, а также облегчает пуск двигателя и трогание автомобиля с места.
При трогании автомобиля с места число оборотов коленчатого вала постепенно увеличивают и плавно его соединяют с трансмиссией при помощи сцепления. Энергия, накопленная маховиком, позволяет преодолеть силу сопротивления в начале движения автомобиля.
Маховик отливается из серого чугуна; для увеличения момента инерции основную массу металла располагают на его ободе.
У двигателя М-21 маховик крепится к фланцу коленчатого вала болтами из легированной стали, которые термически обработаны и отшлифованы. Корончатые гайки, навернутые на эти болты, шплинтуются. Если болты крепления маховика ввертывают непосредственно в тело коленчатого вала, то шплинтуют головки болтов.
У дизеля ЯМЗ-236 маховик устанавливается на коленчатый вал при помощи выточки, имеющейся в маховике, и штифтов, а затем он крепится болтами и замковыми шайбами.
На обод маховика напрессован или надет зубчатый венец для вращения коленчатого вала при пуске двигателя с помощью стартера. Венец закреплен болтами.
Поверхность маховика, которая соприкасается с ведомым диском муфты сцепления, шлифуют и полируют.
На ободе или торце маховика имеются метки, позволяющие установить поршень первого цилиндра в в. м. т. Такая необходимость возникает при установке зажигания (карбюраторные двигатели) или топливной аппаратуры (дизели).
Коленчатый вал в сборе с маховиком и сцеплением подвергают динамической и статической балансировке, чтобы неуравновешенные силы инерции не вызывали вибрации двигателя и сильного износа коренных подшипников.
—
При помощи маховика осуществляются вывод деталей кривошипно-шатунного механизма из мертвых точек, накопление во время такта расширения кинетической энергии, необходимой для вращения коленчатого вала в течение трех подготовительных тактов, уменьшение неравномерности вращения коленчатого вала.
Маховик за счет запасенной им энергии облегчает работу двигателя при разгоне машинно-тракторного агрегата и преодолении кратковременных перегрузок.
Увеличение числа цилиндров уменьшает неравномерность вращения коленчатого вала, поэтому чем больше цилиндров имеет двигатель, тем легче его маховик. Количество кинетической энергии, которое запасает маховик, повышается с увеличением числа его оборотов, следовательно, чем быстроходнее двигатель, тем легче его маховик. У двухтактного двигателя такт расширения приходится на каждый оборот коленчатого вала, а у четырехтактного — на два оборота коленчатого вала, поэтому маховики двухтактных двигателей (при прочих равных условиях) легче, чем маховики четырехтактных.
Маховик представляет собой массивный чугунный диск. У двигателей СМД-14, ГАЗ-53, ГАЗ-52-01 и ЗИЛ-130 он крепится болтами к фланцу коленчатого вала. У двигателей ПД-10М, ПД-10У, ПД-8 и П-23 маховик устанавливается на хвостовик коленчатого вала, фиксируется шпонкой и крепится к валу гайкой. У всех двигателей маховик соединен с муфтой сцепления силовой передачи.
На обод маховика напрессован зубчатый венец 18 для вращения коленчатого вала электростартером или пусковым двигателем.
В двигателях ЯМЗ зубчатый венец надет на маховик и закреплен болтами.
У большинства двигателей на поверхности обода или на торцовой поверхности маховика нанесены метки, по которым можно определить мертвые точки, а также установить момент подачи топлива или. зажигания.
У дизеля СМД-14 метка на маховике представляет собой неглубокое сверление в его ободе. Она указывает на положение поршня первого цилиндра в в. м. т.
У дизелей АМ-01, АМ-41 и СМД-14 для установки поршня первого цилиндра в в. м. т. вывертывают шпильку из кожуха маховика и длинным концом вставляют ее в отверстие, из которого она была вывернута. Поворачивают вал до тех пор, пока шпилька не войдет в сверление на маховике.
У двигателя 408 для установки поршня первого цилиндра в в. м.т. на ободе маховика имеется риска с выбитыми рядом буквами «в. м. т.». Совпадение острия штифта, запрессованного в картер сцепления, с риской на ободе маховика свидетельствует о том, что поршень первого цилиндра находится в в.
м. т.
У многих двигателей, для того чтобы при разборке не нарушать взаимного положения маховика и коленчатого вала, болты крепления маховика или его установочные штифты расположены несимметрично.
Как правило, на маховике монтируется муфта сцепления. Маховик в сборе с коленчатым валом и муфтой сцепления динамически балансируется, с тем чтобы при вращении не возникали моменты от центробежных сил инерции неуравновешенных частей. При динамической балансировке удаляют излишний металл со щек и противовесов коленчатого вала или с обода маховика. У двигателя ЗИЛ-130 для этой цели служат балансировочные грузики, установленные на фланце ведомого диска муфты сцепления.
Маховой момент и определение размеров маховика
Мгновенный крутящий момент на валу двигателя определяют по формуле
где D — диаметр цилиндра, м;
R — радиус кривошипа, м;
?р? —значение касательной силы принимается для заданного ? по диаграмме ?P?= f (?).
Так как с изменением ? величина ?P? также изменяется, то крутящий момент Мк не остается постоянным и вследствие этого коленчатый вал двигателя вращается неравномерно, угловая скорость вращения вала изменяется от максимального значения ?mах до минимального ?min. Показателем, характеризующим изменение скорости вращения коленчатого вала, является степень неравномерности вращения ? = ?max – ?min / ?cp, где ?ср= ?max + ?min / 2 . Чем меньше ?, тем равномернее вращается коленчатый вал. Для судовых двигателей, работающих непосредственно на винт, ? = 1/20 : 1/40, а для работающих на электрогенератор ? = 1/100 ? 1/300.
Одним из способов увеличения равномерности вращения является увеличение числа цилиндров, однако по целому ряду обстоятельств число цилиндров бывает ограничено. Вторым способом является применение маховиков, которые, аккумулируя избыточную энергию, сглаживают неравномерность вращения.
Применяя уравнения движения тела, вращающегося около неподвижной оси, к движению коленчатого вала, можно записать
где М — момент сил инерции неравномерно вращающихся масс двигателя; J — суммарный момент инерции всех вращающихся масс двигателя, передачи и гребного вала, приведенный к пальцу кривошипа и принимаемый постоянным; ? — угловая скорость вращения вала;
d? / dt — мгновенное значение углового ускорения вала двигателя.
Из уравнения (175) видно, что с увеличением J уменьшается угловое ускорение, т. е. ход двигателя становится более равномерным. С достаточной для практики точностью можно считать J = J0 = Jм, где J0 — приведенный момент инерции массы КШМ; Jм— момент инерции массы маховика.
Приближенно можно принять: для тронковых двигателей
где ?G — масса поступательно-движущихся частей двигателя, кг;
R — радиус кривошипа, м;
Динамический момент инерции
где L — наибольшая работа крутящего момента, затрачиваемая на увеличение кинетической энергии вращающихся масс двигателя, дж;
п — частота вращения, об/сек.
Величина L определяется из суммарной диаграммы касательных усилий. Для этого на диаграмме ?Р? = f (?) нужно построить линию среднего суммарного касательного усилия Р?ср. Площадь между кривой ?Р? = f (?) и линией Р?ср, лежащей над этой линией, называется избыточной. Она характеризует избыток работы движущих сил, вызывающих ускорение вращения вала и поглощаемых маховиком и вращающимися массами двигателя.
В области, где площадь между кривой ?Р? = f (?) и линией Р?ср лежит под этой линией, происходит уменьшение угловой скорости вращения. Если за период ?всп кривая ?Р? = f (?) имеет несколько максимумов, то расчетная величина избыточной работы L определяется следующим образом (рис. 224).
Площадь избыточной работы (лежащие над линией Р?ср) представляют в виде векторов, направленных вверх (f2, f4), а площади затраченной работы (лежащие под линией Р? ср) — в виде векторов, направленных вниз (f1, f2, f5). Алгебраически сложив эти векторы, получают как результирующий вектор площадь f, характеризующую избыточную работу, накопленную системой за цикл. Если на диаграмме суммарных касательных сил масштаб по оси абсцисс l соответствует ?° или ?°?/180 радиан, то 1 м будет соответствовать ?°?/180l радиан.
При масштабе ординат 1 м = а н/м2, масштаб 1 м2 площади составит ?0?a / 180l = с.
Наибольшая избыточная работа L = FRfc, где F — площадь поршня, м2; R — радиус кривошипа, м; f — площадь наибольшей площадки на диаграмме ?Р? cp= f (?).
Определив суммарный момент инерции всех вращающихся масс J и приведенный момент инерции массы КШМ J0, подсчитывают необходимый для поддержания требуемой степени неравномерности момент инерции маховика Jм = J—J0. Если величина Jм ? 0, то маховик не нужен.
Момент инерции маховика Jм можно выразить через его маховой момент
где G0 — масса обода маховика, кг;
dм — диаметр маховика по центру тяжести обода, м.
Из формулы (179), задавшись диаметром маховика dм определяют массу его обода
Так как при этом не учитывают влияния диска маховика, то полученное значение массы обода окажется завышенным. Поэтому массу обода окончательно принимают: G‘о = (0,7?0,9)G0. Полная масса маховика
Приняв форму сечения обода и выбрав для него материал, определяют размеры обода из выражения
где а и b — ширина и толщина обода, м;
? — плотность материала маховика, кг/м3.
Задавшись одним из размеров сечения обода, определяют другой его размер. Диаметр маховика для судовых двигателей принимают не более 2 м, причем исходя из соображений прочности нельзя допускать, чтобы окружная скорость на внешней стороне обода превышала 30—40 м/сек для чугунных маховиков и 40— 60 м/сек для стальных.
Руководства по размерам корпуса и маховика SAE
Чтобы определить требуемый размер SAE для вашего применения, сопоставьте размеры XD, XB, XE, XF и XG на вашем двигателе с таблицей размеров ниже, чтобы определить комбинацию приспособлений SAE для корпуса двигателя и маховик.
Например:
Если вы измеряете свой кожух XD на уровне 20,125 дюйма и XB-20,88 дюйма, у вас есть кожух маховика SAE#1.
Если вы измеряете свой маховик XE на 18,375 дюйма и XF-17,25 дюйма, у вас есть маховик SAE # 14.
Примечания:
*XF — это расстояние между центрами отверстий под болты на маховике.
*XB — это центр отверстия под болт на картере маховика.
Корпус маховика двигателя Размеры в дюймах (мм)
| № SAE | XD | XB | Размер | |
|---|---|---|---|---|
| 00 | 31,000(787) | 33,50(851) | 16 | 1/2– (13) |
| 0 | 25. 500(678) |
26.75(679) | 16 | 1/2 – (13) |
| 1/2 | 23.000(584 ) | 24.38(619) | 12 | 1/2 – (13) |
| 1 | 20.125(511) | 20.88(530) | 12 | 7/16 – (14) |
| 2 | 17,652(448) | 18,38(467) | 12 | 3/8 – (16) |
| 3 | 16.125 (410) | 16,88 (429) | 12 | 3/8 — (16) |
| 4 | 14.250 (362) | |||
| 4 | 14.250 (362) | |||
| 4 | 14.250 (362) | |||
| 4 | 14.250. 3/8 – (16) | |||
| 5 | 12.375(314) | 13.12(333) | 8 | 3/8 – (16) |
| 6 | 10.500(267) | 11.25 (283) | 8 | 3/8 – (16) |
Размеры маховика двигателя
org/Table»>
500(210) )
Размеры корпуса и маховика SAE
На следующем рисунке показана типичная конфигурация и соответствующее обозначение SAE
Габаритные размеры
Стандартные размеры SAE
в дюймах и (миллиметрах)
Размеры кожуха маховика двигателя
| Резьбовые отверстия | ||||
|---|---|---|---|---|
| SAE № | XD | XB | Q | |
| 00 | 31. 000 (787) |
33,50 (851) | 16 | 1/2-13 |
| 0 | 25,500 (648) | 26,75 (679) | 16 | 1/2-13 |
| 1/2 | 23.000 (584) | 24,38 (619) | 12 | 1/2-13 |
| 1 | 20,125 (511) | 20,88 (530) | 12 | 7/16-14 |
| 2 | 17,625 (448) | 18,38 (467) | 12 | 3/8-16 |
| 3 | 16,125 (410) | 16,88 (429) | 12 | 3/8-16 |
| 4 | 14,250 (362) | 15,00 (381) | 12 | 3/8-16 |
| 5 | 12,375 (314) | 13,12 (333) | 8 | 3/8-16 |
| 6 | 10.500 (267) | 11.25 (286) | 8 | 3/8-16 |
Размеры маховика двигателя
| Резьбовые отверстия | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Размер | XE | XF | XG Кол-во
0 |
Размер | ||
| SAE 21 | 26. 500 (673) |
25,25 (641) | 0 (0) | 12 | 5/8-11 | |
| SAE 18 | 22.500 (572) | 21.38 (543) | .62 (16) | 6 | 5/8-11 | |
| SAE 14 | 18,375 (467) | 17,25 (438) | 1,00 (25) | 8 | 1/2-403 | 1,00 (25) |
| SAE 11-1/2 | 13,875 (352) | 13,12 (333) | 1,56 (40) | 8 | 3/08-10 | |
| SAE 10 | 12,375 (314) | 11,62 (295) | 2,12 (54) | 8 | 3/8-16 | |
| SAE 8 | 10,375 (264) | 9,62 (244) | 2,44 (62) | 6 | 3/8-16 | |
| SAE 7-1/2 | 9,500 (241) | 8,75 (222) | 1,19 (30) | 8 | 5/904-18 | |
| SAE 6-1/2 | 8,500 (216) | 7,88 (200) | 1,19 (30) | 6 | 5/904-08 | |
Чтобы определить адаптацию SAE для вашего конкретного применения, просто сопоставьте размеры XD, XB, XE, XF и XG, чтобы получить комбинацию адаптаций SAE для корпуса двигателя и маховика двигателя, т.