Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Конструкция КШМ существенным образом влияет на характеристики двигателя, такие как степень его форсированности, габариты, масса, долговечность и т.д. рассмотрим влияние на параметры двигателя основных конструктивных соотношений в его КШМ: коэффициента λ = r/lш
и отношения К= S/D.
Анализ влияния отношения радиуса кривошипа r к длине шатуна lш на параметры двигателя проведем при неизменном рабочем объеме и диаметре цилиндра D. Уменьшение λ («длинный» шатун) повлечет рост массы mш и ее составляющих mш.п и mш.к. Это вызовет увеличение центробежной силы Кrш, что можно компенсировать противовесами на продолжении щек кривошипа. Влияние снижения λ на Рj, противоречиво. С одной стороны, растет mш.п и связанная с нею масса mj, что должно привести к увеличению Рj. С другой стороны, из-за наличия λ в выражении, определяющем амплитуду силы инерции второго порядка РjII, возможно уменьшение этой силы. Уменьшение λ вызовет увеличение высоты и массы двигателя, что связано с «удлинением» шатуна. Более длинный шатун приводит также к уменьшению угла βmах боковой силы N. Меньшие N и λ обеспечивают при прочих равных условиях снижение износа в подвижных сочленениях цилиндра и поршня.
У современных двигателей с искровым зажиганием шатуны, как правило, длиннее, чем у дизелей. Это связано с большей быстроходностью первых и превалирующим влиянием для них Рj второго порядка. В дизелях из-за более высоких максимальных газовых нагрузок поперечное сечение стержня шатуна больше, поэтому увеличение mш.п при удлинении шатуна оказывает на Рj большее влияние, чем уменьшение амплитуды РjII.
Износ цилиндра неравномерен — больше изнашивается та его сторона, к которой прижимается поршень при рабочем ходе, что связано с ростом сил Рг и N, достигающих максимального значения вблизи ВМТ в начале такта расширения.
При введении дезаксажа максимальный угол отклонения шатуна β при рабочем ходе по абсолютному значению становится меньше, чем наибольшее отклонение при такте сжатия, что позволяет выровнять износ цилиндра по его периметру.
Необходимо отметить, что применение «коротких» шатунов в некоторых случаях может усложнять компоновку двигателя, так как из-за больших значений βmах шатун может задевать нижнюю часть цилиндра или юбку поршня.
Отношение К хода поршня S к диаметру цилиндра D (К= S/D) при неизменном рабочем объеме двигателя Vh определяет среднюю скорость поршня сп. Увеличить К можно уменьшением D при одновременном увеличении хода поршня S (длинноходные двигатели). Уменьшить К можно путем сокращения S (короткоходные двигатели) и увеличения D. Выбор оптимального для данной конструкции двигателя значения K в основном связан с получаемой при этом средней скоростью поршня сп = Sn/30. Она характеризует конструкцию двигателя с точки зрения ее динамической и тепловой напряженности, а также износа элементов двигателя (особенно его цилиндра и поршня).
Известно, что напряжения от инерционных нагрузок на элементы КШМ пропорциональны , а тепловая напряженность двигателя и линейный износ деталей цилиндровой и поршневой групп пропорциональны сп.
Формальный анализ выражения, определяющего среднюю скорость поршня, показывает, что при неизменной частоте вращения коленчатого вала п можно снизить сп и, следовательно, улучшить рассмотренные характеристики двигателя за счет уменьшения S.
Однако при этом необходимо считаться с ростом инерционных нагрузок на элементы КШМ, так как масса его деталей пропорциональна D3, а снижение скорости поршня вследствие уменьшения его хода пропорционально D. При увеличении D растет площадь поршня и, следовательно, возрастают газовые нагрузки на КШМ.
Таким образом, уменьшение K неоднозначно влияет на долговечность двигателя. С одной стороны она увеличивается благодаря уменьшению сп, а с другой — уменьшается из-за возрастания инерционных и газовых нагрузок на детали КШМ. Какой из приведенных факторов окажет большее влияние, решают отдельно для каждого конкретного случая.
Уменьшение K приводит к увеличению габаритной длины двигателя и длины коленчатого вала. При этом также уменьшается высота камеры сгорания, что усложняет получение требуемой ее формы. Это может приводить к ухудшению условий протекания процессов смесеобразования и сгорания. У двигателей с искровым зажиганием возрастает также вероятность возникновения детонации. К положительным качествам короткоходных конструкций следует отнести снижение теплоотдачи в стенки цилиндра, появление возможности увеличения проходных сечений горловин клапанов, обеспечение большего перекрытия шеек коленчатого вала, уменьшение поперечного сечения картера и массы двигателя.
В современных быстроходных двигателях с искровым зажиганием наблюдается тенденция к использованию короткоходных конструкций с К = 0,9... 1,0, что позволяет получить дополнительный резерв увеличения K при неизменной сп. В дизелях, обладающих меньшей быстроходностью, используют более длинноходные КШМ с К= 1,0... 1,2.
Контрольные вопросы.
1. Какие кинематические схемы КШМ применяют для автомобильных двигателей?
2. Опишите схему приведения КШМ к двухмассовой модели.
3. Какие силы действуют в КШМ во время работы двигателя?
4. Что такое приведения масс деталей КШМ и в чем оно заключается?
5. Как подразделяется силы инерции, действующие в КШМ?
6. Чем определяется силы инерции от возвратно-поступательно движущихся масс? Напишите формулу.
7. От чего зависит центробежная сила инерции вращающихся масс? Напишите формулу.
8. Нарисуйте схему сил, действующих в КШМ одноцилиндрового двигателя?
Дата публикования: 2014-10-19; Прочитано: 2069 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!