, Колебания втулок цилиндров — одна из главных причин недостаточной их надежности. Поэтому в данном разделе кратко рассмотрены основные причины их возникновения и способы снижения на основе результатов собственных исследований и некоторых опубликованных "работ.
В результате колебаний (вибраций) втулок создаются следующие нежелательные явления: усталостные разрушения стенок, износ сопряженных поверхностей втулок, рубашек и блока цилиндров, кавитационные повреждения втулок и блока, шум высокой интенсивности. Единственным положительным фактором, обусловленным высокочастотной вибрацией стенки втулки цилиндра, является увеличение коэффициента теплоотдачи от стенки к воде [42].
Большинство исследователей считает, что вибрации втулок цилиндров являются одним из основных источников шума механического происхождения [43]. Уровень материального звука (в дБ) (вибраций) определяется следующим выражением:
Ф=201£^, (66)
где w— ускорение вибрации, см/с2;
wq— эталонная величина ускорения, соответствующая пороговому значению материального звука, 1 см/с2. Колебательное ускорение зависит от частоты р и амплитуды А колебаний:
ш = (2тс/»)М. (67)
Исследованиями колебаний втулок цилиндров дизеля 16ДН23/30 (11Д45) установлено [44], что ускорение их колебаний может достигать 50—80 g, а уровень шума от вибраций втулок — 96 дБ.
15. Влияние различных факторов на уровень вибрации
втулок цилиндров. Аналитическая оценка частоты
и амплитуды вибраций
Наиболее интенсивным колебаниям подвержены втулки Цилиндров дизелей подвесной конструкции. Колебания втулок возбуждаются резким изменением давления в момент вспышки
124
|
|
оплива в цилиндре, ударами поршня о втулку в момент пересадки и действием нормальной силы.
Давление газов вызывает радиальные перемещения стенки тулки цилиндра. Оно может являться основной причиной ко- , [ебаний тонкостенных втулок. Чугунные втулки цилиндров юлыпинства дизелей имеют отношение толщины стенки к радиусу от '/4 до Vis. Такие цилиндры можно рассматривать как 'олстостенные оболочки или балки, у которых местные дефор-!ации незначительны по сравнению с изгибом упругой (осевой) шнии [45]. У таких втулок решающее влияние на колебания жазывает нормальная сила и удар поршня при перекладке (изменение направления нормальной силы).
Под действием циклически изменяющейся за каждый обо-ют коленчатого вала нормальной силы втулка цил'индра со-Зершает низкочастотные колебания с частотой, равной частоте вращения коленчатого вала (рис. 84).
Удары поршня о втулку цилиндра при перекладке возбуждают колебания втулки с частотой собственных колебаний. Амплитуда этих колебаний зависит от силы (импульса) или Энергии удара поршня.
По данным работы [46], энергия вибраций, вызываемых ударами поршневой группы, примерно равна кинетической шергии в момент удара Mpv%
|
|
В исследованиях [44] коле-'баний втулок цилиндров подвесного типа производилась расчетная, графо-аналитиче-ская и экспериментальная оценка частоты и амплитуды их вибраций на примере дизеля 11Д45 (16ДН23/30). Приближенный расчет по методике П. П. Бейларда [45] показал, что местная деформа-ция стенки втулки цилиндра от действия нормальной силы (бокового давления поршня) составляет 5—6% величины отклонения втулки как балки с одним жестко заделанным и другим свободным концом. Поэтому для расчета колебаний втулки цилиндра была принята следующая схема (рис. 85): на балку с одним заделанным концом в некоторый момент времени падает груз массой mi со скоростью в момент удара v\, зависящей от величины зазора бб между поршнем и втулкой, массы т\ и нормальной силы N6. После соприкосновения груза с балкой на нее действует переменная нормальная сила, перемещающаяся по балке (втулке).
Движение поршня от одной стороны втулки к другой при изменении направления нормальной силы может совершаться с сохранением параллельности образующей поршня к оси цилиндра или с перекосом. В последнем случае удар усиливается добавлением к импульсу движения массы в поступательном (поперечном) движении импульса движения массы поршня во вращательном движении вокруг оси поршневого пальца. В зависимости от распределения массы по длине поршня может произойти двойной удар поршня о втулку: сначала нижней частью юбки, затем — головкой (при короткой юбке и большом зазоре бе) с поворотом вокруг пальца. Для равномерного распределения давления по поверхности юбки поршня рекомендуется ось поршневого пальца располагать ближе к /середине юбки, а длину юбки выбирать равной диаметру цилиндра (у дизеля 11Д45 длина юбки равна 1,22ДЦ).
На характер перекладки поршня оказывает влияние трение поршневых колец в ручьях поршня при его боковом движении. Сила трения колец задерживает перемещение верхней части (головки) поршня, вследствие чего у большинства дизелей движение поршня в зазоре начинается от нижней кромки юбки.
В. Хемпель [47] считает, что «перекладка» поршня включает в себя следующие фазы: положение перед «перекладкой» — поршень расположен обеими кромками юбки у стенки цилиндра; поршень отошел одной кромкой юбки (чаще — нижней) и вращается вокруг другой кромки (верхней); поршень движется в цилиндре (в зазоре); поршень ударяется своим первым
нижним) концом юбки в стенку цилиндра; поршень вращается округ этого конца юбки; поршень ударяет второй (верхней) ромкой юбки в стенку цилиндра.
Возможна и другая последовательность, как, например, от-утствие движения поршня в цилиндре (в зазоре).
Нормальная сила в момент удара порщня зависит от зазо-а между поршнем и втулкой (времени бокового движения юршня), скорости нарастания нормальной силы (углового ко-ффициента при линейной зависимости N& от времени) и силы рения колец в ручьях поршня. Последняя вызывает задержку ;ерекладки, что приводит к росту нормальной силы. Значения илы трения колец при перекладке поршня у в. м.' т. и н. м. т. ,ля дизеля 11Д45 следующие:
Положение поршня по
углу поворота колен- 0 5 >Ш 15 20 200—220 чатого вала, град . . (в. м. т.)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
