Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Гидромоторы аксиально-поршневые Г15-2

Гидромоторы аксиально-поршневые Г15-2. Н

Гидромоторы применяются в технике значительно меньше, чем электромоторы, однако в ряде случаев они имеют существенные преимущества перед последними. Гидромоторы в среднем в 3 раза меньше по размерам и в 15 раз по массе, чем электромоторы соответствующей мощности. Диапазон регулирования частоты вращения гидромоторов существенно шире: при наибольшей частоте вращения 2500 об/мин наименьшее значение частоты может составлять 20-30 об/мин, а у гидромоторов специального исполнения до 1-4 об/мин и меньше, причем плавное регулирование частоты вращения во всем диапазоне регулирования легко осуществимо. Время разгона и торможения вала гидромотора не превышает обычно нескольких сотых долей секунды; для гидромоторов не представляет опасности режим частых включений и выключений, реверсов и изменения частоты вращения. Крутящий момент, развиваемый гидромотором, легко регулируется изменением перепада давления в его камерах. Если рабочий орган подошел к упору, вращение гидромотора прекращается, однако последний продолжает развивать крутящий момент, определяемый величиной давления. Закон разгона и торможения рабочего органа, приводимого гидромотором, может легко изменяться в зависимости от профиля кулачка, установленного на рабочем органе и воздействующего на дроссель регулирования частоты вращения гидромотора.

Гидромоторы аксиально-поршневые Г15-2. Н (рисунок а) состоят из следующих деталей и узлов: ротора 10 с поршнями 17, барабана 7 с толкателями 19, радиально-упорного шарикоподшипника 6, вала 1, опирающегося на подшипники 5 и 16, опорно-распределительного диска 13, корпусов 4 и 9, фланца 3 с уплотнением 2, пружины Пи торцовой шпонки 8. Масло подводится к гидромотору и отводится от него через два отверстия 15, расположенные в опорно-распределительном диске 13, причем каждое из отверстий связано с соответствующим полукольцевым пазом 14, выполненным на рабочей поверхности диска. Утечки масла из корпуса гидромотора отводятся через дренажное отверстие 12. Бронзовый ротор 10 гидромотора имеет семь рабочих камер, в которых перемещаются поршни 17. На торце ротора, взаимодействующем с диском 13, выполнены отверстия, выходящие в каждую из рабочих камер, причем при вращении ротора указанные отверстия соединяются с одним из полукольцевых пазов 14.
При работе гидромотора масло из напорной линии через одно из отверстий 15 поступает в полу кольцевой паз 14 опорно-распределительного диска и далее — в рабочие камеры, расположенные по одну сторону от вертикальной оси Б — Б. Воздействуя на поршни 17, давление масла создает осевую силу, которая через толкатели 19 передается на радиально-упорный шарикоподшипник 6. Поскольку последний расположен наклонно в корпусе 4, на толкателях возникают тангенциальные силы, заставляющие поворачиваться барабан 7, а вместе с ним вал 1 и ротор 10, связанные с барабаном шпонками 18 и 8. Одновременно поршни, расположенные по другую сторону от оси Б-Б, вдвигаются в ротор, вытесняя масло из соответствующих рабочих камер через полукольцевой паз и другое отверстие 75 в сливную линию. Ротор прижимается к рабочей поверхности опорно-распределительного диска пружиной 11 и давлением масла, действующим на дно рабочих камер, поэтому с ростом рабочего давления сила прижима возрастает. Конструкция ходовой части гидромотора обеспечивает возможность самоустановки ротора относительно опорно-распределительного диска, что позволяет частично компенсировать износ трущихся поверхностей и деформацию деталей под нагрузкой, а также снизить требования к точности изготовления сопряженных деталей. Частота вращения гидромотора определяется количеством проходящего через него масла, а направление вращения зависит от того, какое из отверстий 15 соединено с напорной линией гидросистемы. Величина крутящего момента примерно пропорциональна разности давлений в подводном и отводном отверстиях.

Что такое тангенциальный двигатель

В механике есть следующая схема разложения сил действующих на материальную точку.

Сила, действующая на тело, разбивается на две составляющие. Это тангенциальная сила Fτ и нормальная сила Fn. Тангенциальная или касательная к траектории сила отвечает за ускорение тела вдоль траектории, т. е. фактически за изменение его энергии и совпадает с направлением скорости. А нормальная сила отвечает только за поворот тела и не изменяет его энергии. Она всегда перпендикулярна траектории. Ускорение, связанное с этой силой называют центростремительным или ускорением Гюйгенса an = V 2 /R = ω 2 ·R. Суммарную силу
F = Fτ + Fn = Fx + Fy + Fz можно с проецировать на произвольные координатные оси и фактически этим свести криволинейное движение к векторной сумме ортогональных поступательных движений, подчиняющихся законам Ньютона. Поэтому с точки зрения теории это просто удобный способ представления схемы действия сил и не более того. Польза такой схемы сил в том, что она позволяет правильно выделить составляющую силы, которая отвечает за кривизну траектории. Однако у некоторых теоретиков возникает соблазн рассматривать центростремительную силу как следствие другой независимой силы, которая наследует формальную зависимость от скорости, и тем самым, позволяет управлять кривизной траектории через управление энергией. Эта сила имеет противоположное направление и равна по модулю центростремительной силе, однако действует как внешний силовой фактор и часто называется неуравновешенной центробежной силой. Такая сила позволяет обосновать движение инерцоида по Толчину. Проблема в том, что такое предположение фактически ставит крест на законе сохранения импульса, что заведомо гарантирует смертный приговор любым подобным идеям со стороны официальной науки. В отношении понятия центробежной силы есть определённая путаница, которую необходимо пояснить. По этому поводу можно прочитать в курсе «Общей физики» том 1, авторов С. Э. Фриш и А. В. Тиморева 1953 год. На странице 66, следующее:

« По третьему закону Ньютона, наряду с центростремительной силой, приложенной к движущемуся по кривой телу, существует вторая сила, равная ей по величине, направленная в обратную сторону и приложенная к тому телу (к тем „связям»), которое заставляет движущееся тело заворачивать. Эта сила называется центробежной, Таким образом, центростремительная и центробежная силы — это те две силы, существование которых обусловлено третьим законом Ньютона; приложены они к разным телам. Например, в случае вращения камня, привязанного к веревке, центростремительная сила приложена к камню, а центробежная — к веревке… »

« Инерционную силу, действующую во вращающейся системе, иногда называют инерционной центробежной силой . Ее не следует смешивать с той действительной центробежной силой , о которой шла речь в § 20. » ст. 71.

Похожий вариант обоснования движения инерцоида можно найти и у В. Н. Толчина.

« После выключения двигателя грузы уже нечем отбрасывать назад, а корпус вперёд, как это получалось в случае с вибратором. Теперь грузы с большой скоростью двигаются по инерции от продольной оси механизма в поперечном направлении (рис. 3). Поэтому грузы трудно отклонить в продольном направлении, трудно изменить их поперечное направление движения. Грузы становятся динамической точкой опоры для корпуса механизма, к которой он подтягивается на линию общего динамического центра инерции системы масс инерцоида. » ст. 10 и 11 «Инерцоид».

« Пунктуально во второй половине такта всё совершается аналогично первой половине такта, но на значительно меньшем энергетическом уровне. Это обстоятельство в корне изменяет профиль движения грузов относительно арбитражной системы отсчёта. Вполне естественно, что небольшое количество энергии не может обеспечить той же работы, какую обеспечивало большое количество энергии в первой половине такта. » ст. 14 и 15 «Инерцоид».

Впрочем, сам Толчин не признавал, что его высказывания имеют отношение к центробежной силе (в любом смысле).

« Когда оппоненты доказывали неосуществимость инерцоидов, то они имели в виду действие центробежных сил в течение одного оборота рычагов. В этом случае сумма моментов центробежных сил действительно получалась равной нулю. Они исходили не из равенства центробежных и центростремительных сил, но все-таки были ближе к истине, чем «защитники», которые пытались объяснить перемещение инерцоида действием неуравновешенных центробежных сил. В динамике инерцоида, подчёркиваем ещё раз, принимают участие не центробежные, а тангенциальные силы инерции. Именно они раскрывают рычаги инерцоида как шарнир и заставляют перемещаться корпус », ст. 87 и 88 «Инерцоид».

« Какой может быть разговор о центробежных силах, если грузы движутся прямолинейно? Хотя бы с большой скоростью » , ст. 87. «Инерцоид».

Последнее указывает на то, что Толчин не понимал, что только нормальная составляющая силы может спрямить форму траектории грузов при любой скорости. С учётом этого позиция Толчина в скрытой форме поддерживает теорию не уравновешенной центробежной силы инерции, т. е. это и есть фактически инерционная центробежная сила во вращающейся системе отсчёта. С этой позиции теория инерцоида выходит за рамки инерциальных систем отсчёта. Если к этому добавить, что силы инерции, действующие в неинерциальных системах отсчёта, не признаются реальными, т. е. фиктивны и вводятся для формального математического описания процесса движения, то становится видна глубина теоретической пропасти, в которой оказались последователи Толчина. Для нас важно, что Толчин настаивает на экспериментальном факте, грузы движутся в быстром полутакте слишком прямо. Эта формулировка расплывчата, однако в сочетании с другими фактами имеет значение. Обратите внимание, что сила трения, действующая на корпус инерцоида, сопротивляется спрямлению траектории грузов, а значит максимальное спрямление возможно только при отсутствии трения. Может ли центробежный вибратор иметь столь прямую траекторию движения грузов при выбранных Толчиным параметрах инерцоида? На этот и многие другие вопросы можно ответить, если провести численное моделирование центробежного вибратора по классическим законам, что мы и планируем в будущем сделать. Это будет очень важный следственный эксперимент.

Читать еще:  Шнур для запуска двигателя стройбат

С официальной точки зрения движущим силовым фактором инерцоида является сила трения, через которую инерцоид взаимодействует с опорой и получается простой виброход и не более того. Фактически официальная наука заняла железно обоснованную законом сохранения импульса, но в корне догматическую позицию по этому вопросу. Казалось, чего проще поставить эксперимент и определить роль трения в этом механическом процессе и закрыть эту тему, однако зачем тратить деньги, когда и так всё ясно, давайте лучше запретим приём подобных изобретений. В результате инерцоид в интерпретации Толчина приравняли к вечному двигателю. И теперь им занимаются только лжеучёные. Эти лжеучёные ставят опыты, результаты которых полностью отвергаются официальной наукой. Подобный подход с точки зрения истины совершенно недопустим, ибо как раз и приводит к бесполезному расходованию общественных сил и средств. Доказательство истины бюрократическими методами выглядит очень нехорошо. Даже, если инерцоид и выдумка шизофреников все равно в этом стоит разобраться по существу на достаточном высоком уровне, чтобы не оставалось сомнений, а для этого надо объективно рассмотреть доказательства противной стороны не только в теоретическом плане, но и на количественном уровне хорошо поставленного эксперимента. Именно в эксперименте Толчин и его последователи как раз и намного сильнее официальной механики и пока так будет, любители инерцоидов будут упорно стоять на своём.

В качестве кинематической модели для численного исследования будем использовать конструкцию с упругой связью между корпусом и грузом. Это достаточно универсальная модель. В переделе большой жесткости стержня, соединяющего корпус и грузы и соответствующих начальных условий, мы имеем центробежный вибратор, который и составляет основу инерцоида Толчина.

В математике модели будем использовать только механику поступательного движения. В этом случае нам не надо оперировать такими понятиями как центростремительная сила, думать о кривизне траектории, угловой скорости, т. е. обо всех величинах, связанных с вращением. Этот подход «политически» правильнее, так как сразу устраняет возможные недоразумения, связанные с этими понятиями. Эта модель обеспечивает выполнение закона сохранения энергии, импульса и правильно формирует относительную геометрию взаимодействия корпуса и грузов. Этого достаточно чтобы считать её правильной.

Линейный двигатель

Лине́йный дви́гатель — электродвигатель, у которого один из элементов магнитной системы разомкнут и имеет развёрнутую обмотку, создающую магнитное поле, а другой взаимодействует с ним и выполнен в виде направляющей, обеспечивающей линейное перемещение подвижной части двигателя. Сейчас разработано множество разновидностей (типов) линейных электродвигателей, например, линейные асинхронные электродвигатели (ЛАД), линейные синхронные электродвигатели, линейные электромагнитные двигатели, линейные магнитоэлектрические двигатели, линейные магнитострикционные двигатели, линейные пьезоэлектрические (электрострикционные) двигатели и др. Многие типы линейных двигателей, такие как асинхронные, синхронные или постоянного тока, повторяют по принципу своего действия соответствующие двигатели вращательного движения, в то время как другие типы линейных двигателей (магнитострикционные, пьезоэлектрические и др.) не имеют практического исполнения как двигатели вращательного движения. Неподвижную часть линейного электродвигателя, получающую электроэнергию из сети, называют статором, или первичным элементом, а часть двигателя, получающая энергию от статора, называют вторичным элементом или якорем (название «ротор» к деталям линейного двигателя не применяется, т.к. слово «ротор» буквально означает «вращающийся», а в линейном двигателе вращения нет). Наибольшее распространение в транспорте и для больших линейных перемещений получили асинхронные и синхронные линейные двигатели, но применяются также линейные двигатели постоянного тока и линейные электромагнитные двигатели. Последние чаще всего используются для получения небольших перемещений рабочих органов и обеспечения при этом высокой точности и значительных тяговых усилий.

Содержание

Асинхронный линейный двигатель

Представление об устройстве линейного асинхронного двигателя можно получить, если мысленно разрезать статор и ротор с обмотками обычного асинхронного двигателя вдоль оси по образующей и развернуть в плоскость. Образовавшаяся плоская конструкция представляет собой принципиальную схему линейного двигателя. Если теперь обмотки статора такого двигателя подключить к сети трехфазного переменного тока, то образуется магнитное поле, ось которого будет перемещаться вдоль воздушного зазора со скоростью V, пропорциональной частоте питающего напряжения f и длине полюсного деления t: V = 2tf. Это перемещающееся вдоль зазора магнитное поле пересекает проводники обмотки ротора и индуцирует в них ЭДС, под действием которой по обмотке начнут протекать токи. Взаимодействие токов с магнитным полем приведет к появлению силы, действующей, по правилу Ленца, в направлении перемещения магнитного поля. Ротор — в дальнейшем будем называть его уже вторичным элементом — под действием этой силы начнет двигаться. Как и в обычном асинхронном двигателе, перемещение элемента происходит с некоторым скольжением относительно поля S = (V — v)/V, где v — скорость движения элемента. Номинальное скольжение линейного двигателя равно 2-6%. [1] Вторичный элемент линейного двигателя не всегда снабжается обмоткой. Одно из достоинств линейного асинхронного двигателя заключается в том, что в качестве вторичного элемента может использоваться обычный металлический лист. Вторичный элемент при этом может располагаться также между двумя статорами, или между статором и ферромагнитным сердечником. Вторичный элемент выполняется из меди, алюминия или стали, причем использование немагнитного вторичного элемента предполагает применение конструктивных схем с замыканием магнитного потока через ферромагнитные элементы. Принцип действия линейных двигателей со вторичным элементом в виде полосы повторяет работу обычного асинхронного двигателя с массивным ферромагнитным или полым немагнитным ротором. Обмотки статора линейных двигателей имеют те же схемы соединения, что и обычные асинхронные двигатели, и подключаются обычно к сети трехфазного переменного тока. Линейные двигатели очень часто работают в так называемом обращенном режиме движения, когда вторичный элемент неподвижен, а передвигается статор. Такой линейный двигатель, получивший название двигателя с подвижным статором, находит, в частности, широкое применение на электрическом транспорте. Например, статор неподвижно закреплен под полом вагона, а вторичный элемент представляет собой металлическую полосу между рельс, а иногда вторичным элементом служат сами рельсы. Одной из разновидностей линейных асинхронных двигателей являются трубчатый (коаксиальный) двигатель. Статор такого двигателя имеет вид трубы, внутри которой располагаются перемежающиеся между собой плоские дисковые катушки (обмотки статора) и металлические шайбы, являющиеся частью магнитопровода. Катушки двигателя соединяются группами и образуют обмотки отдельных фаз двигателя. Внутри статора помещается вторичный элемент также трубчатой формы, выполненный из ферромагнитного материала. При подключении к сети обмоток статора вдоль его внутренней поверхности образуется бегущее магнитное поле, которое индуцирует в теле вторичного элемента токи, направленные по его окружности. Взаимодействие этих токов с магнитным полем двигателя создает на вторичном элементе силу, действующую вдоль трубы, которая и вызывает (при закрепленном статоре) движение вторичного элемента в этом направлении. Трубчатая конструкция линейных двигателей характеризуется аксиальным направлением магнитного потока во вторичном элементе в отличие от плоского линейного двигателя, в котором магнитный поток имеет радиальное направление.

Синхронный линейный двигатель

Основной областью применения синхронных двигателей, где их преимущества проявляются особенно сильно, является высокоскоростной электрический транспорт. Дело в том, что по условиям нормальной эксплуатации такого транспорта необходимо иметь сравнительно большой воздушный зазор между подвижной частью и вторичным элементом. Асинхронный линейный двигатель имеет при этом очень низкий коэффициент мощности (cosφ), и его применение оказывается экономически невыгодным. Синхронный линейный двигатель, напротив, допускает наличие относительно большого воздушного зазора между статором и вторичным элементом и работает при этом с cosφ, близким к единице, и высоким КПД, достигающем 96%. Применение синхронных линейных двигателей в высокоскоростном транспорте сочетается, как правило, с магнитной подвеской вагонов и применением сверхпроводящих магнитов и обмоток возбуждения, что позволяет повысить комфортабельность движения и экономические показатели работы подвижного состава.

Читать еще:  Двигатель g4ed для каких авто

Применение линейных двигателей

  • Широкое применение линейные двигатели нашли в электрическом транспорте, чему способствовал целый ряд преимуществ этих двигателей: прямолинейность движения вторичного элемента (или статора), что естественно сочетается с характером движения различных транспортных средств, простота конструкции, отсутствие трущихся частей (энергия магнитного поля непосредственно преобразуется в механическую), что позволяет добиться высокой надежности и КПД. Еще одно преимущество связано с независимостью силы тяги от силы сцепления колес с рельсовым путем, что недостижимо для обычных систем электрической тяги. При использовании линейных двигателей исключается буксование колес электрического транспорта (именно этой причиной был обусловлен выбор линейного двигателя для ММТС), а ускорения и скорости движения средств транспорта могут быть сколь угодно высокими и ограничиваться только комфортабельностью движения, допустимой скоростью качения колес по рельсовому пути и дороге, и динамической устойчивостью ходовой части транспорта и пути.
  • Линейные асинхронные двигатели применяются для привода механизмов транспортировки грузов различных изделий. Такой конвейер имеет металлическую ленту, которая проходит внутри статоров линейного двигателя, являясь вторичным элементом. Применение линейного двигателя в этом случае позволяет снизить предварительное натяжение ленты и устранить ее проскальзывание, повысить скорость и надежность работы конвейера.
  • Линейный двигатель может применяться для машин ударного действия, например сваезабивных молотов, применяемых при дорожных работах и строительстве. Статор линейного двигателя располагается на стреле молота и может перемещаться по направляющим стрелы в вертикальном направлении с помощью лебедки. Ударная часть молота является одновременно вторичным элементом двигателя. Для подъема ударной части молота двигатель включается таким образом, чтобы бегущее поле было направлено вверх. При подходе ударной части к крайнему верхнему положению двигатель отключается и ударная часть опускается вниз на сваю под действием силы тяжести. В некоторых случаях двигатель не отключается, а реверсируется, что позволяет увеличить энергию удара. По мере заглубления сваи статор двигателя перемещается вниз с помощью лебедки. Электрический молот прост в изготовлении, не требует повышенной точности изготовления деталей, нечувствителен к изменению температуры и может вступать в работу практически мгновенно.
  • Разновидностью линейного двигателя можно считать магнитогидродинамический насос. Такие насосы применяются для перекачки электропроводящих жидкостей и в том числе жидких металлов, и широко применяются в металлургии для транспортировки, дозировки и перемешивания жидкого металла, а также на атомных электростанциях для перекачки жидкометаллического теплоносителя. Магнитогидродинамические насосы могут быть постоянного или переменного тока. Для насоса постоянного тока первичным элементом — статором двигателя постоянного тока — является С-образный электромагнит. В воздушный зазор электромагнита помещается трубопровод с жидким металлом. С помощью электродов, приваренных к стенкам трубопровода, через жидкий металл пропускается постоянный ток от внешнего источника. Часто обмотка возбуждения включается последовательно в цепь электродов. При возбуждении электромагнита на металл в зоне прохождения постоянного тока начинает действовать электромагнитная сила аналогично тому, как она действовала на проводник с током, помещенным в магнитное поле. Под действием этой силы металл начнет перемещаться по трубопроводу. Преимуществами МГД-насосов являются отсутствие движущихся механических частей и возможность герметизации канала транспортировки металла. [2]

Линейные двигатели высокого и низкого ускорения

Все линейные двигатели их можно разделить на две категории:

  • двигатели низкого ускорения
  • двигатели высокого ускорения

Двигатели низкого ускорения используются в общественном транспорте (маглев, монорельс, метрополитен) как тяговые, а также в станках (лазерных, водорезных, сверлильно-фрезерных) и другом технологическом оборудовании в промышленности. Двигатели высокого ускорения весьма небольшие по длине, и обычно применяются, чтобы разогнать объект до высокой скорости, а затем выпустить его (см. пушка Гаусса). Они часто используются для исследований гиперскоростных столкновений, а также в специальных устройствах, таких, как оружие [источник не указан 308 дней] или пусковые установки космических кораблей [каких?] .

Линейные двигатели широко используются также в приводах подачи металлорежущих станков и в робототехнике. Для повышения точности позиционирования часто используются линейные датчики положения.

Диск СГЭО (Лекции_СГЭО_ВЗО_2012) / Тема 11_Динамика_КШМ_поршневого ДВС

Рис . 11.10. Построение диаграммы движущей силы для двухтактного ( а ) и четырехтактного ( б ) дизелей

Рис . 11.11. Примеры диаграмм движущей силы для двухтактного и четырехтактного дизелей

Принято считать , что в двухтактных двигателях линии сгорания — расширения соответствует участок ϕ от 0 до 180º п . к . в ., а линии сжатия – участок от 180 до 360º. В четырехтактных двигателях при ϕ =0…180º происходит сгорание — расширение , при ϕ =180…360º – выпуск , при ϕ =360…540º – наполнение , при

ϕ =540…720º – сжатие .

Пересечение кривой движущей силы p д с осью абсцисс соответствует моменту

времени так называемой вертикальной перекладке поршня , что связано с изменением положения зазора между поршневым пальцем и поршнем . В четырехтактных двигателях перекладка происходит всегда , в двухтактных может наблюдаться при больших силах инерции и низком давлении наддува .

Кривая движущей силы является исходной для построения диаграмм других сил , действующих в КШМ .

11.8. Определение сил , действующих в кривошино — шатунном механизме одного цилиндра двигателя

Рис . 11.12 . посвящен определению сил , действующих в КШМ одного цилиндра . В целях упрощения понимания сути излагаемого материала на рисунке показаны две стадии построений : на рис . 11.12 а – стадия изображения схемы двигателя и его КШМ ; на рис . 11.12 б – стадия построения схемы сил .

Рис . 11.12. Построение схемы сил , действующих в КШМ одного цилиндра

Движущая сила p д , приложенная к центру головного подшипника в точке А , может быть разложена на две составляющие :

o p ш – силу , направленную по оси шатуна ( при работе двигателя она либо сжимает ,

либо растягивает шатун );

o p н – нормальную силу , направленную перпендикулярно оси цилиндра ( она прижимает поршень к втулке цилиндра ).

Сила p ш может быть перенесена по линии ее действия в центр шатунной шейки в точку B и разложена на две составляющие :

o t – касательную ( она направлена по касательной к окружности , описываемой точкой B , и обеспечивает вращение кривошипа );

o z ′ – радиальную ( направленную вдоль кривошипа и либо сжимающую , либо растягивающую кривошип ).

Силу z ′ можно перенести по линии ее действия в центр коренного ( рамового ) подшипника в точку O . Мысленно приложим в точке O взаимно уравновешенные силы t ′ и t ′′ , параллельные силе t .

Пара сил t и t ′ с плечом , равным радиусу кривошипа R , вращает кривошип ( коленчатый вал ), создавая крутящий момент M кр .

Геометрическая сумма сил t ′′ и z ′ дает результирующую p ш , нагружающую коренной ( рамовый ) подшипник .

Разложив силу p ш в точке O , получим силы p д и p н ′ .

Пара сил p н и p н ′ с плечом H стремится опрокинуть двигатель в сторону ,

противоположную направлению вращения , то есть создает опрокидывающий момент

Рассмотрим алгоритм расчета сил .

Расчет движущей силы p д изложен выше ( см . предыдущий параграф 11.7 ).

Напомним , что в расчете p д учтены сила давления газов на поршень и сила инерции ПДМ . Кроме того , в случае крейцкопфного дизеля учтен вес ПДМ .

Сила , действующая по шатуну

где β – угол отклонения шатуна .

t = p ш × sin ( j + b ) = p д

Радиальная сила z ′ ( составляющая силы p

, действующей по шатуну )

z ¢ = p ш × cos ( j + b ) = p д

Радиальная сила с учетом силы инерции от неуравновешенных

M кр = t × F п × R ,

где F п – площадь поршня .

M опр = — p н × F п × H ,

Читать еще:  Газон некст неисправности двигателя

причем M кр = — M опр .

Сила реакции фундамента r ф , отнесенная к единице площади поршня ,

может быть определена из выражения для момента реакции фундамента

M ф = r ф × F п × В ,

причем M ф = — M опр = M кр .

В расчетах используются определенные правила знаков . Так при вращении коленчатого вала по часовой стрелке ( см . рис . 11.12 ) положительными считаются :

β – при отклонении шатуна вправо ;

p н – если вектор силы направлен влево .

При любом направлении вращения положительными считаются :

p д – если вектор силы направлен к оси коленчатого вала ;

t – если вектор силы направлен в сторону вращения коленчатого вала ; z – если вектор силы направлен к оси коленчатого вала ;

Расчет сил , действующих в КШМ , может быть выполнен в табличной форме , пример которой дан в табл . 11.1 .

Расчет сил , действующих в кривошипно — шатунном механизме

В таблицу вносят результаты расчета сил для каждого угла ϕ , º п . к . в . с некоторым шагом

( в данном примере указан шаг 10 º п . к . в .). Движущую силу p д указывают с учетом знака .

Значения тригонометрических функций либо рассчитывают отдельно , либо выписывают из специальных таблиц , составленных для различных постоянных КШМ λ .

По данным таблицы строят диаграммы сил , в частности , сил , показанных на рис . 11.13 .

Рис . 11.13. Диаграммы сил , действующих в кривошипно — шатунном механизме

11.9. Диаграмма тангенциальных сил одного цилиндра , средняя тангенциальная сила

Примеры диаграмм тангенциальных сил для одного цилиндра двух — и четырехтактного двигателей показаны на рис . 11.14 .

Рис . 11.14. Диаграммы тангенциальных сил одного цилиндра двух — и четырехтактного двигателей

Напомним , что при положительных значениях силы t направление ее действия совпадает с направлением вращения коленчатого вала . Обратим внимание также на то , что в диапазонах углов 360–540 º п . к . в . и 180–360 º п . к . в ., соответствующих насосным

ходам поршня , когда уровень давления в цилиндре весьма низок , сила t в значительной мере определяется силой инерции ПДМ .

По таким диаграммам можно проверить правильность расчетов проектируемого двигателя . Для этого необходимо определить среднюю ( по углу поворота кривошипа )

тангенциальную силу t ср .

тангенциальная сила t ср – это

условная постоянная сила , которая

из условия равенства работ цикла

при t = t ср = const и при реальной

Рассмотрим тангенциальную диаграмму двухтактного двигателя ( см . рис . 11.14 ).

тангенциальная сила определяется как отношение площади между линией

и осью абсцисс к длине диаграммы . При этом площади , расположенные над

осью абсцисс следует считать положительными , а площади , расположенные под осью абсцисс – отрицательными .

Проще всего для определения площадей воспользоваться планиметром . При отсутствии планиметра площади можно вычислить одним из способов приближенного интегрирования .

Проверка правильности расчетов проектируемого двигателя может состоять в следующем . Работу за один цикл можно выразить через среднее индикаторное

давление p i или через среднюю тангенциальную силу

t ср . В таком случае

равенство выражений работы для двухтактного двигателя можно записать

p i F п 2 R = t ср F п R 2π ,

где p i определяется в расчете рабочего цикла двигателя ; произведение представляет собой средний крутящий момент M кр . ср , создаваемый одним

цилиндром двигателя . Тогда

для двухтактного двигателя ;

для четырехтактного двигателя .

Если значения t ср , определенные по указанным формулам и по рис . 11.4 ( с

учетом масштаба диаграммы ), различаются не более чем на 5%, то , следовательно , расчеты динамики проведены правильно . Если же расхождение превышает 5%, то необходимо найти и устранить ошибку в расчетах .

11.10. Построение диаграммы суммарной тангенциальной силы многоцилиндрового двигателя . Средняя суммарная тангенциальная сила

Текущая тангенциальная сила t в некотором цилиндре двигателя определяет текущий крутящий момент t × F п × R , создаваемый данным цилиндром .

При любом угловом положении коленчатого вала на его выходном фланце действует текущая суммарная тангенциальная сила t Σ , которая определяется суммированием сил

t ( с учетом их знаков ), действующих в каждом цилиндре многоцилиндрового двигателя . Таким образом , текущая суммарная тангенциальная сила t Σ определяет текущий суммарный крутящий момент М Σ кр = t Σ × F п × R , создаваемый двигателем .

Нумерация цилиндров и шеек коленчатого вала начинается со стороны « свободного » конца вала , не соединенного с потребителем мощности двигателя . Если отсутствует отбор мощности от указанного « свободного » конца вала , то первая коренная ( рамовая ) шейка коленчатого вала не нагружена тангенциальной силой . Коренная шейка вала между 1- м и 2- м цилиндрами нагружена тангенциальной силой t , создаваемой 1- м цилиндром . Коренная шейка вала между 2- м и 3- м цилиндрами нагружена тангенциальной силой , равной сумме тангенциальных сил от 1- го и 2- го цилиндров ( Σ t 1 − 2 ), причем каждая из

указанных суммируемых сил находится в своей фазе , определяемой текущим углом поворота коленчатого вала и углами заклинки его колен . Аналогично , добавляя к текущей Σ t 1 − 2 текущую тангенциальную силу , создаваемую 3- м цилиндром , получаем

Σ t 1 − 3 . Указанную операцию поэтапного суммирования продолжают , добавляя очередной цилиндр , вплоть до получения текущей суммарной тангенциальной силы t Σ ,

действующей на последней коренной шейке коленчатого вала . Силы Σ t 1 − 2 , Σ t 1 − 3 ( и

т . д .) называются набегающими тангенциальными силами на шейках коленчатого вала .

Описанный порядок вычислений текущих набегающих тангенциальных сил Σ t i − ( i + 1 ) и текущей суммарной тангенциальной силы t Σ показан на рис . 11.15 и

Рис . 11.15. Определение набегающих тангенциальных сил и суммарной тангенциальной силы в двухтактном четырехцилиндровом двигателе

Рис . 11.15. относится к двухтактному четырехцилиндровому двигателю .

В верхнем левом углу рисунка изображена схема заклинки кривошипов коленчатого вала , которая представляет по существу вид вала в направлении его оси . Угол заклинки

для двухтактного двигателя определяется по формуле δ = 360 i = 90 º п . к . в ., где i – число цилиндров в двигателе . Порядок работы цилиндров в данном примере принят 1–3–4–2.

Расчеты динамики принято проводить для положения коленчатого вала , при котором кривошип 1- го цилиндра находится в ВМТ . Для каждого i — го цилиндра определяют угол отставания ξ отст . i от первого цилиндра так , как это показано на рисунке . Начальную

фазу работы каждого цилиндра ξ i вычисляют по формуле для двухтактного двигателя ξ i = 360 − ξ отст . i . Начальная фаза работы 1- го цилиндра ξ 1 =0 º п . к . в ., поэтому значения тангенциальной силы t 1 записывают в табл . 11.2 ( см . рис . 11.15 ) из диаграммы тангенциальных сил одного цилиндра ( см . рис . 1.14 ), начиная с 0 º п . к . в . В приведенном примере значения t записывают с шагом 10 º п . к . в . В соответствии с начальной фазой

каждого i — го цилиндра в графах таблицы записывают значения сил t i , как показано в таблице . В графах « Σ t 1 − 2 », « Σ t 1 − 3 » и « Σ t 1 − 4 » для каждого углового положения коленчатого вала ( ϕ ,º п . к . в .) в виде нарастающего итога вычисляют набегающую тангенциальную силу на шейках коленчатого вала , причем на последней шейке вала получается суммарная тангенциальная сила : Σ t 1 − 4 = t Σ .

Рис . 11.16. Определение набегающих тангенциальных сил и суммарной тангенциальной силы в четырехтактном шестицилиндровом двигателе

Рис . 11.16. относится к четырехтактному шестицилиндровому двигателю .

Показанный на рисунке порядок определения набегающих тангенциальных сил и суммарной тангенциальной силы аналогичен порядку в предыдущем примере . Отличия состоят в следующем :

– угол заклинки кривошипов для четырехтактного двигателя определяется по формуле

δ = 720 i = 120 º п . к . в .;

– порядок работы цилиндров в данном примере принят 1–5–3–6–2–4;

– начальная фаза работы каждого цилиндра x i вычислена по формуле для

четырехтактного двигателя x i = 720 — x отст . i .

Итак , в последней графе табл . 11.2 и табл . 11.3 указаны значения текущей суммарной

тангенциальной силы t Σ

, которая , напомним , определяет текущий крутящий момент

t Σ × F п × R , создаваемый

двигателем . Построенная по этим значениям диаграмма

суммарной тангенциальной силы представлена на рис . 11.17 .

Диаграмма построена применитель — но к двухтактному четырех —

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector