Уменьшение неравномерности вращения в зависимости от числа цилиндров

Число цилиндров
Двигатели: четырехтактные
двухтактные

Кроме того, для тракторных двигателей величину момента инерции маховика корректируют с учетом трогания с места и разгона транспортного средства до определенной скорости. При этом считают, что эти параметры зависят от кинетической энергии маховика WМ, которая определяется как разность кинетических энергий при исходной частоте вращения n и начальной частоте вращения n1, при которой работа двигателя устойчива.

. (13.4)

Значение n1 обычно принимают 500…1000 мин-1, а n = (1,5…2,5)n1.

С другой стороны, приобретенная транспортным средством энергия равна

, (13.5)

где mТС – масса транспортного средства; VТС – скорость транспортного средства. Тогда

, (13.6)

где hМ и hТС – механические КПД двигателя и трансмиссии транспортного средства (hМ ×hТС = 0,75…0,9).

Скорость транспортного средства VТС связана с частотой вращения n1 зависимостью

, (13.7)

где DК – диаметр колеса (с учетом деформации шин) или начальный диаметр звездочки гусеничного движителя; i¢ – передаточное число трансмиссии. Тогда

. (13.8)

Маховики отливают из серых (СЧ18-СЧ30… СЧ35-СЧ45) и специальных чугунов, желательно перлитной структуры. При окружных скоростях на наружном радиусе, превышающих 100 м/с, применяют штампованные маховики из малоуглеродистой стали.

Расчет на прочность проводится определением нормальных напряжений от центробежных сил инерции при вращении коленвала

, (13.9)

где r – плотность материала маховика; DМ – наружный диаметр маховика. Учитывая сложную геометрию маховика, расчеты на прочность рекомендуют выполнять МКЭ. Допустимые напряжения [sМ]=110 МПа для чугунных и 200 МПа для стальных маховиков.

Маховики двигателей массового производства по международным стандартам подвергают выборочно проверке разгонными испытаниями на разрыв при частоте вращения nр = (1,8…2,8)nе.

На рис. 13.2, а представлен маховик быстроходного автомобильного двигателя. На обод маховика напрессовывается зубчатый венец, предназначенный для вращения коленчатого вала стартером при пуске двигателя. Коленчатый вал в сборе с маховиком и сцеплением подвергают балансировке. Маховик крепится к фланцу коленчатого вала болтами, при этом одно из крепежных отверстий смещается по окружности, что обеспечивает однозначное положение маховика относительно коленчатого вала. В некоторых случаях болты крепежные ввертываются непосредственно в коленчатый вал, при этом маховик фиксируется относительно коленчатого вала двумя штифтами. Элементы крепления маховика подвергают термической обработке и шлифованию. На рис. 13.2, б показан маховик двигателя воздушного охлаждения, используемый в качестве вентилятора. Для этого маховик имеет специальные лопатки, нагнетающие при вращении воздух для охлаждения цилиндров и головок цилиндров двигателя.



Лекция 4. Корпусные элементы двигателей внутреннего

Сгорания

Корпус двигателя состоит из элементов, на которых монтируются его механизмы, а также опоры, с помощью которых ДВС устанавливается на автомобиль или другую машину. Он состоит из цилиндров или блока цилиндров и картера, состоящего из самого картера, на который крепятся блок цилиндров или отдельные цилиндры крышек коренных подшипников и масляного поддона.

Головки цилиндров с помощью болтов устанавливаются на блок, а стык между ними называется газовым стыком и уплотняется прокладкой.

Некоторые конструкции выполнены с моноблочным корпусом.

На конструкцию корпуса влияют:

1. Большие циклические нагрузки от газовых и инерционных сил.

2. Высокая температура, давление при больших градиентах температур по объему.

3. Значительные скорости движения сопряженных поверхностей цилиндров поршневой группы и подшипниковых узлов при больших удельных давлениях.

4. Коррозионное и эрозионное воздействие от окружающей среды и от рабочего тела во внутрицилиндровом пространстве.

Кроме того, от корпуса требуется максимальная жесткость конструкции и минимальная масса. Обычно она составляет 25...30 % от массы всего двигателя.



Корпус ДВС состоит (рис. 14.1) из 1 – блока цилиндров, в котором двигаются поршни, картера 2, в котором на подшипниках расположен коленчатый вал и поддона 3 для сбора масла.

Блок цилиндров

Блок цилиндров может выполняться литым вместе с картером из чугуна или отдельно блоком нескольких цилиндров или (при воздушном охлаждении) в виде отдельных цилиндров, монтируемых на картере с помощью стяжных болтов или несущих шпилек (рис. 14.1, б).

На блоке цилиндров расположен либо блок головок цилиндров, либо отдельные головки (рис. 14.1, а), закрывающие сверху цилиндры. В головках цилиндров обычно расположены клапаны, кулачковые валы и другие элементы механизма газораспределения.

Картер является основной несущей частью корпуса ДВС, обеспечивающей жесткость всей конструкции. В нем на оребренных перегородках расположены подшипники коленчатого вала. Крышки подшипников обычно расположены ниже линии разъема с поддоном и крепятся болтами или шпильками (рис. 14.1, б). Иногда крышку или подвеску стягивают горизонтальными шпильками (рис. 14.1, в) для увеличения жесткости. На нижнем фланце картера расположены четыре прилива, которыми двигатель опирается на раму автомобиля через амортизационные подушки. При нижнем расположении кулачкового валика механизма газораспределения в картере размещены его подшипники.


Поддон обычно штампуют из листовой стали. Иногда крышку коренных опор коленчатого вала объединяют в монолитную конструкцию коробчатой формы, называемую постельной плитой.

При жидкостном охлаждении цилиндров применяют конструкции с несущей рубашкой, несущими силовыми шпильками или с несущим блоком цилиндров.

Применение цельнолитого блока цилиндров с рубашкой водяного охлаждения обеспечивает высокую прочность и жесткость блок-картера, уменьшает габариты и массу, сокращает объем механической обработки. Однако необходимо обеспечить повышенную износостойкость зеркала цилиндра за счет хонингования и особых покрытий для удержания масла на поверхности зеркала. Выход из строя одного цилиндра приводит к необходимости замены всего блока. Блоки цилиндров с вставными гильзами, сухими и мокрыми представлены на рис. 14.2. Сухие гильзы с опорными буртами запрессовывают в блок или устанавливают по скользящей посадке.

Мокрые гильзы (см. рис. 14.2) также запрессовываются в блок до опорного фланца 1, который может быть в верхней, средней или нижней части гильзы. Более низкое расположение фланца улучшает охлаждение наиболее нагруженной термически верхней части гильзы. Для уменьшения деформации от боковой силы поршня N служат два пояска 2, а для герметизации рубашки в канавках у поясков помещают уплотнительные кольца из фторкаучука, фторугольно-водородного каучука или из резины.

Верхний посадочный пояс располагают так, чтобы при положении поршня в ВМТ его днище находилось на уровне жидкости в рубашке.

Верхний торец гильзы должен выступать на 0,05…0,15 мм над поверхностью блока для обеспечения надежной герметизации газового стыка.

Толщина стенок гильз 5…8 мм. Длина цилиндра должна обеспечивать движение противовесов и шатуна, допускается выход нижнего края юбки в НМТ на величину 0,2D, если это не мешает нижнему маслосъемному кольцу. Высота водяной рубашки ограничивается осью пальца, что составляет около 70 % хода поршня S. Гильзы цилиндров изготавливают центробежным литьем из серых малолегированных чугунов перлитной структуры со среднепластинчатым графитом с добавками хрома, молибдена, фосфора, меди, ванадия для повышения износокоррозионной стойкости или из азотируемых сталей.

Для снижения угара масла и повышения износостойкости на зеркале цилиндра создают особый рельеф методом накатки или хонингования.

Коренные подшипники

Это наиболее нагруженные элементы, они должны обеспечивать соосность коренных опор и отсутствие деформаций. Поэтому крышки подшипников фиксируются в перегородке картера по боковым и торцевым поверхностям с обеспечением натяга вертикальными и горизонтальными шпильками или болтами. Кроме того, крышки иногда фиксируют штифтами или призонными втулками. В алюминиевых картерах для фиксации анкерных шпилек устанавливают бронзовые футорки. Вкладыши подшипников устанавливают с натягом и фиксируют штифтами. В картере расположена масляная магистраль Æ10-14 мм и каналы Æ3 - 5 мм подачи смазки к подшипникам коленвала.

Картеры изготавливают из чугуна или алюминиевого сплава. Алюминиевые картеры уменьшают массу на 30 % и массу всего двигателя на 12...20 %, они обеспечивают лучший теплоотвод, но имеют большие температурные расширения, которые надо учитывать. Цилиндры также изготавливают из алюминиевого сплава, содержащего 30 % кремния. Перспективен для картеров чугун с перлитным коагулярным графитом, имеющий в два раза большую прочность по сравнению с серым чугуном, что позволяет снизить вес и приблизиться к алюминию.

Головка цилиндров кроме уплотнения газового стыка, размещения клапанов, свеч, форсунок, впускных и выпускных каналов и необходимой формы камеры сгорания обеспечивает режим теплоотвода и снижение тепловой напряженности. В дизелях с разделенными камерами сгорания вихревые камеры сгорания (КС) и предкамеры располагают в головке, причем нижняя часть изготавливается из жаростойкой стали.

Головка является наиболее нагруженной деталью от анкерных болтов и термических напряжений. При неудачно организованном охлаждении в перемычках между клапанами образуются трещины, а иногда – прогар. При больших деформациях может появиться разгерметизация клапанов и газового стыка.

Уплотнение газового стыка осуществляется специальными прокладками и резиновыми кольцами (рис. 14.3).

Прокладки бывают:

1. Из тонкого листа мягкой стали, меди или алюминия.

2. Наборно - металлические, набор или пакет тонких листов мягкого металла.


3. В виде сетки или перфорированного листа стали или алюминия с наполнителем из листов графитизированного термостойкого картона с пропиткой резиной. Иногда на каждом цилиндре устанавливают кольца из красной меди или алюминия, заполняющие канавки торца гильзы при затяжке анкерных болтов. Для уплотнения водо - масляных каналов устанавливают резиновые кольца.

У двигателей с воздушным охлаждением корпус состоит из картера с установленными на нем отдельными цилиндрами. Для интенсификации теплоотвода наружную поверхность цилиндров и головок оребряют. Ребра обычно выполняют длиной 50...60 мм с шагом 3,5...8 мм. Допустимая температура 215...230 °С.


2186419145901375.html
2186515905276784.html
    PR.RU™