руководство по ремонту автомобиля

  .:: Карта сайта :.Статьи.: Главная :.Поиск .: Контакты ::.  
 
 
РОССИЙСКИЙ АВТОПРОМ
ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ АВТОМОБИЛИ
УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЕЙ
ДИАГНОСТИКА
АВТОМОБИЛЬНЫЕ КРАНЫ
ИСПЫТАНИЕ АВТОМОБИЛЕЙ
ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО
ИСПЫТАНИЕ УЗЛОВ
 

:: Реклама ::
 

 

 

 
 
 

СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ В ДВИГАТЕЛЕ ПРИ РАБОЧЕМ ХОДЕ

Рабочий ход в двигателе внутреннего сгорания осуществляется вследствие давления газов, действующего равномерно по всей поверхности днища поршня. Давление газов на поршень можно представить в виде общей силы Щ приложенной к центру поршневого пальца (рис. 29).
В кривошипно-шатунном механизме в тот момент, когда поршень находится в в. м. т. и шатун с кривошипом располагаются по одной линии, сила давления газов, действуя вдоль по шатуну и кривошипу, передается непосредственно на коренные подшипники вала, не вызывая его поворота.
При повороте коленчатого вала на некоторый угол шатун отклоняется в сторону от вертикального положения. При этом сила давления газов может быть разложена по правилу параллелограмма на две составляющие: силу F, направленную вдоль шатуна, и силу, направленную перпендикулярно стенке цилиндра.
Силу F можно перенести по линии ее действия вдоль шатуна к центру шатунной шейки и вновь разложить на две составляющие: силу Г, касательную к окружности вращения шатунной шейки, и силу R, направленную по радиусу кривошипа к центру вала.
Сила Т, действуя на плече А, равном радиусу кривошипа, вызывает вращение коленчатого вала и создает на нем крутящий момент, приводящий автомобиль в движение.
Сила N, направленная перпендикулярно стенке цилиндра, является силой, прижимающей поршень к стенке цилиндра, что увеличивает трение
между ними и износ двигателя. Кроме того, сила N, действуя на плече В, стремится как бы опрокинуть весь двигатель в сторону, обратную вращению коленчатого вала. Произведение силы N на плечо В называется опрокидывающим моментом. Сила R, направленная к центру вала» создает давление на коренные подшипники вала. Опрокидывающий момент, создаваемый силой N, воспринимается рамой автомобиля через детали подвески двигателя.
При движении поршня от в. м. т. к н. м. т. сила давления газов постепенно уменьшается.

РАВНОМЕРНОСТЬ ХОДА, СИЛЫ ИНЕРЦИИ И УРАВНОВЕШЕННОСТЬ МНОГОЦИЛИНДРОВЫХ
ДВИГАТЕЛЕЙ
В рассмотренном ранее четырехтактном одноцилиндровом двигателе сила давления газов действует на поршень периодически через каждые три полуоборота коленчатого вала, вследствие чего даже при наличии маховика значительного веса коленчатый вал вращается неравномерно, вызывая сотрясения всего двигателя. В четырехтактном четырехцилиндровом двигателе рабочие ходы происходят на каждом полуобороте вала и следуют непрерывно один за другим; в шестицилиндровом двигателе рабочие ходы перекрываются примерно на х./3 хода поршня и в восьмицилиндровом — на 1/2 хода поршня. Вследствие этого при увеличении числа цилиндров обеспечивается более равномерное вращение коленчатого вала и постоянство развиваемого им крутящего момента, что дает возможность уменьшить массу маховика. Таким образом, вес маховика, отнесенный к 1 л. с. мощности двигателя, с увеличением числа цилиндров двигателя уменьшается, так как равномерность работы его в этом случае повышается.
Кроме сил, возникающих от давления газов, в двигателе еще действуют силы инерции. Вследствие того, что возвратно-поступательно движущиеся детали (поршневая группа с верхней частью шатуна) имеют некоторую массу и движутся неравномерно с ускорениями, возникает значительная по величине сила инерции поступательно движущихся частей. Величина этой силы инерции равна произведению массы возвратно-поступательно движущихся частей на их ускорения /. Общая (суммарная) сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс (рис. 30, а) всегда равна сумме двух сил инерции: большей — первого порядка 1 и меньшей — второго порядка 2.
Эти силы, кроме величины, отличаются тем, что периодом изменения силы инерции первого порядка, т. е. временем, в течение которого она один раз достигает максимальных положительного и отрицательного значений, является полный оборот коленчатого вала, а периодом изменения силы инерции второго порядка — пол-оборота коленчатого вала.
Наибольшего значения суммарная сила инерции достигает, когда поршень переходит через верхнюю и нижнюю мертвую точку. При этом в в.м.т. сила направлена вверх, а в нижней — вниз. Сила считается приложенной к центру поршневого пальца.
Силы инерции поступательно движущихся частей в одноцилиндровом двигателе остаются свободными, т. е. ничем не уравновешенными. При переходе поршня через мертвые точки суммарная сила инерции достигает максимального значения и изменяет направление, передаваясь через детали кривошипно-шатунного механизма на картер двигателя; она вызывает значительные сотрясения двигателя и основания, к которому он крепится. Кроме того, эта сила дополнительно нагружает детали и сочленения кривошипно-шатунного механизма, повышая их износ.
Кроме силы инерции поступательно движущихся частей, вследствие наличия смещенной от оси вращения массы шатунной шейки с нижней головкой шатуна на кривошипе при вращении вала возникает центробежная сила S (рис. 30, а).
Величина центробежной силы S равна произведению массы неуравновешенных вращающихся частей кривошипа и нижней части шатуна на величину радиуса кривошипа и на квадрат угловой скорости вращения вала.
Эта сила всегда направлена по радиусу кривошипа от его центра и дополнительно нагружает подшипники коленчатого вала. Величина сил инерции возрастет при повышении числа оборотов коленчатого вала двигателя.
Для того чтобы устранить вредное действие указанных выше сил на двигатель, производят их уравновешивание. Полностью уравновешенным называется такой двигатель, у которого сумма сил инерции первого 1 и второго Эй? порядка, сумма центробежных сил S и сумма моментов этих сил равны
нулю. В этом случае действие сил инерции не вызывает вибрации и сотрясений двигателя.
В одноцилиндровом двигателе для уравновешивания сил инерции поступательно движущихся частей необходимо применять специальные уравновешивающие устройства. Действие центробежной силы S легко может быть уравновешено установкой на валу противовесов, создающих при вращении вала силу, равную по величине центробежной силе кривошипа, но направленную в противоположную сторону.
В многоцилиндровых двигателях вследствие того, что возникающие в них силы инерции поступательно движущихся и вращающихся масс могут иметь разные направления при одинаковой величине, происходит частичное или полное уравновешивание эти сил. Таким образом, многоцилиндровые двигатели являются более уравновешенными, чем одноцилиндровый двигатель.
Так, например, в рядном четырехцилиндровом двигателе при положении поршней в мертвых точках (рис. 30, б) силы инерции первого порядка 1 численно равны между собой и направлены попарно (в крайних и средних цилиндрах) в разные стороны, вследствие чего сумма этих сил равна нулю. Две пары сил инерции первого порядка Ри1а создают в продольной плоскости двигателя моменты, численно равные между собой, но направленные в разные стороны, т. е. сумма моментов этих сил также равна нулю. Таким образом, силы инерции первого порядка и их моменты в таком двигателе полностью уравновешены. Все силы инерции второго порядка 2 при данном положении вала направлены в одну сторону (вверх) и, следовательно, не уравновешены. Не уравновешены также и моменты этих сил, но из-за малости величины этих сил действие их незначительно, поэтому их специально не уравновешивают.
Центробежные силы инерции S, действующие на кривошипах вала, имеют одинаковую величину и попарно направлены в разные стороны (рис. 30, в), также равны по величине и противоположны по направлению и их моменты S -а, т. е. центробежные силы, и их моменты в двигателе полностью уравновешены. Следовательно, четырехцилиндровый рядный двигатель хорошо уравновешен и не требует для этой цели применения специальных уравновешивающих устройств.
Ввиду того что моменты центробежных сил S *а имеют довольно значительную величину и постоянное направление, они создают дополнительную нагрузку на коренные подшипники коленчатого вала. Для разгрузки подшипников от действия этих моментов в двигателях некоторых марок на кривошипах вала устанавливают противовесы, которым создают противоположно направленные центробежные силы. Поэтому центробежные силы в каждом цилиндре взаимно уравновешиваются, и действие моментов их исключается. Вследствие этого коренные подшипники разгружаются от моментов центробежных сил, что повышает срок службы подшипников и шеек вала.
В рядном шестицилиндровом двигателе из-за особенностей расположения кривошипов вала взаимное действие всех сил инерции и их моментов уравновешивается, т. е. такой двигатель является полностью уравновешенным. Для разгрузки коренных подшипников вала от действия моментов, создаваемых центробежными силами, в некоторых шестицилиндровых двигателях на коленчатом валу устанавливают противовесы.
При изготовлении коленчатого вала с полыми шатунными шейками величина центробежных сил вследствие уменьшения неуравновешенных масс снижается, и действие их моментов на коренные подшипники становится незначительным. Поэтому в некоторых конструкциях двигателей указанное выше уравновешивание моментов центробежных сил не производят.
В многоцилиндровых четырехтактных V-образных двигателях вследствие особенностей расположения кривошипов вала и осей цилиндров, некоторые силы инерции и их моменты не уравновешиваются достаточно полно. Это от-
носится также и к двухтактным рядным дизелям; поэтому в них устанавливают дополнительные противовесы на коленчатом валу и применяют специальные уравновешивающие механизмы. Действие уравновешивающих устройств рассмотрено далее при описании общей конструкции двигателей. Для улучшения уравновешенности двигателей все поступательно движущиеся детали (поршневые группы и шатуны) подбирают в данный двигатель одного веса, а вращающиеся детали тщательно балансируют.


 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200

 

 

 

 
 
 

Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник. avtopromrus.ru