Проект полного уравновешивания рядного и V-образного двигателя

Описание

В курсовой работе по дисциплине «Динамика поршневых и комбинированных ДВС» выполняется уравновешивание рядного и V-образного двигателя.

В данном курсовом проекте рассматривается пример динамики поршневых ДВС изучают законы движения деталей двигателя, его уравновешивание, обеспечение необходимой равномерности хода.

Рассмотрено:

Уравновешивание рядного двигателя

Уравновешивание V-образного двигателя

ЗАДАНИЕ: Уравновесить рядный 6-ти цилиндровый двигатель с углом заклинки 60° и порядком работы цилиндров 1-3-2-4-5-6.

Данный курсовой проект является необходимой частью подготовки для обретения знаний и навыков динамического расчета и уравновешивания деталей для специальности «ДВС».

Динамика поршневых ДВС изучает законы движения деталей двигателя, его уравновешивание, обеспечение необходимой равномерности хода и т.д.

Современный надежно работающий двигатель может быть создан только на основе подробного изучения кинематики и динамики подвижных частей ДВС с учетом условий работы и характера изменения усилий, нагружающих двигатель.

При работе ДВС возникающие в нем силы можно разделить на два вида: уравновешенные и неуравновешенные.

Уравновешенными силами называются такие силы, равнодействующая которых равна нулю, и которые при их суммировании не дают свободного момента, т.е. моменты от них также равны нулю. К уравновешенным относятся силы давления газов в цилиндре и силы трения.

К неуравновешенным относятся силы, которые передаются на опоры двигателя, а именно:

1. Силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс ( ПДМ ) двигателя. К ПДМ двигателя относятся:

поршень с поршневыми кольцами, поршневой палец и верхняя часть шатуна — для тронковых двигателей;

поршень с поршневыми кольцами, шток поршня, крейцкопф и верхняя часть шатуна - для крейцкопфных судовых ДВС.

Силы инерции  представляются в виде суммы сил инерции первого, второго и высших порядков. Силы инерции высших порядков невелики, поэтому в расчете они не учитываются.

Силы инерции действуют по оси цилиндра , т.е. постоянны по направлению, но переменны по величине и зависят от угла поворота кривошипа коленчатого вала.

2. Центробежные силы неуравновешенных масс двигателя. Они создают

неуравновешенный вращающийся момент. К вращающимся массам двигателя, создающим относятся:

масса кривошипа и нижняя часть шатуна, отнесенная к шатунной шейке. Сила  постоянна по величине, но изменяет свое направление вместе с поворотом кривошипа.

3. Реактивный ( или опрокидывающий ) момент двигателя MR при любом

положении кривошипа равен крутящему моменту двигателя, но противоположен по направлению.

4. Касательные силы инерции вращающихся масс, возникающие при непостоянной угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя.
5. Вес двигателя.
6. Сила тяги вентилятора.
7. Силы реакции выхлопных газов и движущихся жидкостей.

Следует отметить, что силы незначительно влияют на неуравновешенность двигателя, поэтому они в расчете не учитываются. Ограничимся рассмотрением действия только сил инерции первого и второго порядков и центробежных сил инерции.

Действие этих периодически меняющихся сил передаются остову двигателя и подмоторной раме, в результате чего эти конструкции начнут совершать колебательные движения, что может привести к разрушению всей установки.

Двигатель считается полностью уравновешенным, если результирующие от действия сил и моментов от них равны нулю.

В качестве мероприятий для уменьшения сил инерции и их моментов (или для уменьшения их до допускаемых величин) применяются следующие:

1. Выбор оптимальных углов между кривошипами коленчатого вала двигателя.
2. Оптимальный выбор числа и порядка работы цилиндров.
3. Установка на двигателе дополнительных вращающихся масс (механизм Ланчестера).
4. Обеспечение высокой равномерности крутящего момента по углу поворота коленчатого вала.

Обеспечениеп.4 достигается выполнением ряда конструкторских и технологических мероприятий, а именно:

1. Равенство весов поршневой группы по цилиндрам.
2. Равенство весов и одинаковое положение центра тяжести шатунов.
3. Статическая и динамическая уравновешенность коленчатого вала, что
4. достигается его балансировкой.
5. Единообразие протекания рабочего процесса в цилиндрах, что обеспечивается за счет одинакового наполнения цилиндров, одинаковой степени сжатия и формы камеры сгорания, одинаковых моментов впрыска топлива по цилиндрам, одинаковой величины цикловой подачи топлива и т.п.