Зрівноваження двоциліндрових двигунів

На даний час двоциліндрові двигуни виконують за чотирма схемами з порядком роботи 1-2.

Двоциліндровий рядний двигун з колінами, що направлені в одну сторону. Двигуни, що виконані за схемою зображеною на рис.1.3, виготовляють тільки чотиритактними. Ця схема забезпечує рівні проміжки між спалахами 360° повороту колінчастого валу.

До недоліків схеми слідує віднести підвищене навантаження на опорні підшипники, оскільки сили інерції мас, що рухаються зворотно-поступально, і неврівноважених обертових мас збільшуються вдвічі.

 
 

 

 


Рис.1.3. Схема двоциліндрового двигуна з колінами, що направлені в одну сторону

 

Якщо прийняти, що маси поршнів в обох циліндрах однакові, то за умови рівних колін та однакового розташування колін валу для кожного циліндра сили інерції будуть однаковими , , . Рівнодійні цих сил прикладені до середини колінчастого валу і відповідно рівні:

  (1.5)

Сумарні моменти від дії цих сил рівні нулю.

Зрівноваження двоциліндрових двигунів даного типу можна досягнути тими ж методами, що і зрівноваження одноциліндрового двигуна.

Двоциліндровий рядний двигун з колінами, що розташовані під кутом 180°. У випадку такого розташування колін (рис.1.4), що застосовується як для дво-, так і для чотиритактних двигунів, досягається краща , ніж у попередньому випадку зрівноваженість.

Для двотактних двигунів в цьому випадку забезпечується однакові кутові інтервали між спалахами через 180° кута повороту колінчастого валу. У випадку застосування такої схеми для чотиритактних двигунів спалахи здійснюються через проміжки, що відповідають повороту колінчастого валу на 180° і на 540°.

 

 
 

 

 


Рис.1.4. Схема двоциліндрового двигуна з колінами, що розташовані під кутом 180°

 

У даному двигуні сили інерції першого порядку за будь-якого положення колінчастого валу дають рівнодійну, рівну нулю

  . (1.6)

Сили інерції другого порядку обох циліндрів завжди направлені в одну сторону і тому не зрівноважуються, а створюють вільну силу

  . (1.7)

Ця сила діє вздовж осі, що паралельна осям циліндрів та проходить через середину колінчастого валу, і може бути зрівноважена тільки за допомогою противаг, що встановлюють на додаткових валах, які обертаються з кутовою швидкістю 2w.

Рівнодійна сил інерції відцентрових мас рівна нулю

  . (1.8)

Сили інерції першого порядку створюють вільний момент Tj1, що діє в площині, що проходить через осі циліндрів

  . (1.9)

Встановлюючи противаги на продовженнях щік колінчастого валу, дію моменту можна повністю або частково перенести із площини, що проходить через осі циліндрів, в площину, яка перпендикулярна до цих осей, тобто з вертикальної площини в горизонтальну.

У разі переносу дія моменту з вертикальної площини в горизонтальну масу кожної з противаг mпрj, що розташовані на продовженнях крайніх щік на віддалі rj від осі колінчастого валу, визначається із рівняння

, або ,

звідки

  , (1.10)

де – зрівноважуючий момент, що діє в площині обертання колін; – складова моменту , що діє у вертикальній площині.

У горизонтальній площині в цьому випадку діє вільний момент

.

Момент від сил інерції другого порядку рівний нулю .

Момент від сил інерції відцентрових мас діє в площині колінчастого валу, що обертається,

  . (1.11)

Цей момент можна повністю зрівноважити за допомогою противаг масою mпр.с, що встановлюються на продовженнях щік колінчастого валу.

Масу mпр.с розташовують на віддалі rс від осі колінчастого валу і знаходять так, як і масу mпрj

  , звідки , (1.12)

Двоциліндровий двигун з протилежним розташуванням циліндрів і колінами, що розташовані під кутом 180°. Чотиритактні двигуни такого типу встановлюються головним чином на малолітражних автомобілях і мотоциклах.

Наведена на рис.1.5 схема двигуна забезпечує однакові кутові інтервали між спалахами через 360° кута повороту колінчастого валу.

 

 
 

 


Рис.1.5. Зрівноваження двоциліндрового двигуна з протилежним розташуванням циліндрів і колінами, що розташовані під кутом 180°

Для кожного з циліндрів сили інерції першого і другого порядків, а також відцентрові сили інерції за будь-якого розташування колінчастого валу відповідно рівні одна одній, але напрямлені у протилежні сторони, тому:

 

  , (1.13)

Моменти, що виникають від дії цих сил:

  (1.14)

Повне зрівноваження моментів і можливе лише за допомогою противаг, що встановлюються на додаткових валах. Момент зрівноважується повністю встановленням противаг масою mпр.с на продовженнях щік колінчастого валу.

Двигунам з протилежним розташуванням циліндрів властива краща зрівноваженість, ніж двигунам, схема яких зображена на рис.1.4, оскільки рівнодійна сил інерції другого порядку викликає в останніх більше вібрацій, ніж неврівноважені моменти у двоциліндрових двигунах з протилежним розташуванням циліндрів.

Двоциліндровий V-подібний двигун з загальним коліном. У загальному випадку, коли кут між осями циліндрів рівний g (рис.1.6), сили інерції першого порядку зводяться до рівнодійної

  . (1.15)

Оскільки

і ,

то після перетворень отримаємо

  . (1.16)

Кут a між напрямком сили R1 і віссю лівого циліндра визначається із співвідношення між елементами трикутника ОАВ:

або ,

звідки

.

Рівнодійна сил інерції другого порядку

  ; (1.17)

де

, .

 

 
 

 


Рис.1.6. Зрівноваження двоциліндрового V-подібного двигуна

Після підстановки і перетворення отримаємо

(1.18)

Кут між напрямком сили R1 і віссю лівого циліндра можна знайти після визначення із співвідношень між елементами трикутника ОDE (рис.1.6) кута y:

або ,

звідки

.

Таким чином, рівнодійна сил R1 та R2 інерції першого та другого порядків є силами, змінними за величиною та напрямком. Зрівноважити ці сили за допомогою противаг, що встановлюються на продовженнях щік колінчастого валу, неможливо.

Рівнодійна відцентрових сил інерції

  , (1.19)

де – маса незрівноважених частин колінчастого валу mк і відповідно частин лівого mхк.л і правого mхк.п хитнів, що приведені до колінчатого валу. Цю силу можна повністю зрівноважити шляхом встановлення противаг на продовженнях щік колінчастого валу.

Всі сили інерції лівого і правого циліндрів діють в одній площині і перетинаються в одній точці, тому моменти від сил інерції першого і другого порядків Tj1 і Tj2, а також від сил інерції відцентрових Tс сил рівні нулю.

Звичайно у двоциліндрових V-подібних двигунах кут між осями циліндрів або кут розвалу циліндрів g=90° (рис.1.7). У цьому випадку кутові інтервали між спалахами для чотиритактних двигунів рівні 270° і 450°, а для двотактних двигунів – 90° і 270°.

 

 
 

 

 


Рис.1.7. Зрівноваження двоциліндрового V-подібного двигуна з кутом розвалу циліндрів g=90°

 

Сили інерції першого порядку

, і

,

  . (1.20)

Кут a між напрямом сили R1 і віссю лівого циліндра визначається наступним чином

,

звідки , тобто a=j.

Таким чином, у двоциліндровому V-подібному двигуні сила R1 постійна за величиною і завжди направлена по радіусу коліна тільки у разі кута розвалу циліндрів g=90° і, відповідно, тільки у цьому двигуні вона може бути повністю зрівноважена за допомогою двох противаг, що встановлюють на продовженнях щік колінчастого валу.

Масу противаг визначають з рівняння

,

звідки

  , (1.21)

де mx – маса кожної з противаг; rx – віддаль від центру ваги до осі колінчастого валу.

Отримані залежності справедливі за умови, що осі правого і лівого циліндрів знаходяться в одній площині.

Сили інерції другого порядку (рис.1.7)

, .

Рівнодійна цих сил

  . (1.22)

Сили Fj і Fj2п завжди рівні за величиною і протилежні за знаком, тому їх рівнодійна R2 направлена по горизонталі, причому у разі j= 0...45°, 135°...225° і 315°...360° вона направлена вліво, а у разі j= 45...135°, 225°...315° – вправо.

Силу R2 можна зрівноважити тільки за допомогою противаг, що встановлюють на двох додаткових валах, які обертаються в різні сторони з кутовою швидкістю 2w.

Силу інерції відцентрових мас Fс легко зрівноважити за допомогою противаг, що розташовані на продовженнях щік колінчастого валу.

Моменти Tj1, Tj2 і Tс рівні нулю.








Дата добавления: 2014-12-22; просмотров: 1677;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.021 сек.