Конструирование и расчёт ДВС. Выбор основных параметров и размеров двигателя, страница 5

Исходя из выбранной компоновочной схемы, число цилиндров   ,  двигатель одноблочный  (4 цилиндра в ряд).  По условию равенства интервалов между вспышками в цилиндрах двигателя угол между кривошипами его коленчатого вала определяется из выражения:   . Так как проектируемый двигатель имеет четное число цилиндров и является четырехтактным, то принимаем  равномерно - продольно -симметричную схему заклинки кривошипов  коленчатого вала (РПСС). Это обусловлено стремлением самоуравновесить двигатель по наибольшему числу признаков.

Схема расположения кривошипов коленчатого вала двигателя представлена на

Рисунке 3.

Рисунок 3 Схема заклинки кривошипов коленчатого вала и направление действия сил, действующих в КШМ..

Направление вращения вала, если наблюдать двигатель со стороны, противоположной отбору мощности, по часовой стрелке. Порядок работы цилиндров по блоку при выбранной схеме расположения кривошипов вала и известном направлении его вращения определяется по мере проворачивания схемы кривошипов вокруг оси коленчатого вала. При этом вспышки назначаются с приходом кривошипов в  В.М.Т. цилиндров блока.

Назначим следующий порядок работы цилиндров двигателя:

1

180

3

180

4

180

2

180

1

Вспышки в цилиндрах двигателя происходят через равные интервалы (), вследствие чего выходной крутящий момент оказывается равномерным. График выходного крутящего момента представлен в Приложении 3.

Уравновешивание двигателя рассматривается только с учётом воздействия сил инерции возвратно-поступательно движущихся и вращающихся неуравновешенных масс (ПДМ и ВНМ) и продольных моментов этих сил, действующих в плоскостях, проходящих через ось коленчатого вала.

Каждая неуравновешенная вращающаяся масса m_R развивает центробежную силу

P_R = m_R × R × w², радиус-вектор которой направлен по радиусу соответственного кривошипа и вращается вместе с ним вокруг оси коленчатого вала с угловой скоростью  w в плоскости осей цилиндров рассматриваемого отсека двигателя.

Каждая поступательно движущаяся масса развивает действующую вдоль оси соответственного цилиндра силу инерции, которая может быть определена в виде двух составляющих сил инерции первого и второго порядков:

где P_I – силы инерции первого порядка;

P_II – силы инерции второго порядка.

Шесть условий полной динамической самоуравновешенности двигателя – равенство нулю результирующих сил инерции и продольных моментов от этих сил:

                        

Схемы расположения радиус векторов Pr   центробежных сил НВМ, фиктивных радиус-векторов С₁ сил первого порядка и С₁₁ сил инерции второго порядка показаны на рисунке 3.

Из рисунка 3 видно, что двигатель уравновешен по пяти признакам:

                       

Неуравновешенны силы инерции второго порядка. Результирующий фиктивный радиус-вектор второго порядка равен:

Он вращается вокруг оси коленчатого вала и приложен к центру тяжести его, лежащему в центре средней коренной шейки вала. Вектор результирующий силы второго порядка, реально действующий в двигателе, определяется как проекция результирующего фиктивного радиус-вектора второго порядка на плоскость осей цилиндров. При повороте первого кривошипа на угол a от ВМТ получаем:

Пример уравновешивания этой результирующей силы представлен на рисунке 4. Она изменяет свою величину и направление с угловой частотой 2w, действует вдоль осей цилиндров, приложена к средней коренной шейки вала и стремится то оторвать двигатель от опор, то прижать к нему.

Рисунок 4 Уравновешивание суммарных сил инерции второго порядка.

В транспортном двигателе силу å P_II  можно оставить неуравновешенной, поскольку она не вызывает существенных вибраций двигателя.

Составление главной динамической таблицы.

Главная динамическая таблица заполняется для четырехтактного 4х-цилиндрового одноблочного двигателя. Порядок работы цилиндров в блоке:

1 – 3 – 4  – 2 – 1