Коленчатый вал
Коленчатый вал – один из наиболее ответственных и дорогостоящих конструктивных элементов двигателя внутреннего сгорания. Он преобразует возвратно-поступательное движение поршней в крутящий момент. Коленчатый вал воспринимает периодические переменные нагрузки от сил давления газов, а также сил инерции движущихся и вращающихся масс.
Коленчатый вал двигателя, как правило, цельный конструктивный элемент, поэтому правильно его называть деталью. Вал изготавливается из стали с помощью ковки или чугуна путем литья. На дизельных и турбированных двигателях устанавливаются более прочные стальные коленчатые валы.
Схема коленчатого вала
Конструктивно коленчатый вал объединяет несколько коренных и шатунных шеек, соединенных между собой щеками. Коренных шеек, как правило, на одну больше, а вал с такой компоновкой называется полноопорным. Коренные шейки имеют больший диаметр, чем шатунные шейки. Продолжением щеки в противоположном от шатунной шейки направлении является противовес.
Противовесы уравновешивают вес шатунов и поршней, тем самым обеспечивают плавную работу двигателя.
Шатунная шейка, расположенная между двумя щеками, называется коленом. Колена располагаются в зависимости от числа, расположения и порядка работы цилиндров, тактности двигателя. Положение колен должно обеспечивать уравновешенность двигателя, равномерность воспламенения, минимальные крутильные колебания и изгибающие моменты.
Шатунная шейка служит опорной поверхностью для конкретного шатуна. Коленчатый вал V-образного двигателя выполняется с удлинёнными шатунными шейками, на которых базируется два шатуна левого и правого рядов цилиндров. На некоторых валах V-образных двигателей спаренные шатунные шейки сдвинуты относительно друг друга на угол 18°, что обеспечивает равномерность воспламенения (технология носит название Split-pin).
Наиболее нагруженным в конструкции коленчатого вала является место перехода от шейки (коренной, шатунной) к щеке. Для снижения концентрации напряжений переход от шейки к щеке выполняется с радиусом закругления (галтелью).
Галтели в совокупности увеличивают длину коленчатого вала, для уменьшения длины их выполняют с углублением в щеку или шейку.
Вращение коленчатого вала в опорах, а шатунов в шатунных шейках обеспечивается подшипниками скольжения. В качестве подшипников применяются разъемные тонкостенные вкладыши, которые изготавливаются из стальной ленты с нанесенным антифрикционным слоем. Проворачиванию вкладышей вокруг шейки препятствует выступ, которым они фиксируются в опоре. Для предотвращения осевых перемещений коленчатого вала используется упорный подшипник скольжения, который устанавливается на средней или крайней коренной шейке.
Схема системы смазки
Коренные и шатунные шейки включены в систему смазки двигателя. Они смазываются под давлением. К каждой опоре коренной шейки обеспечивается индивидуальный подвод масла от общей магистрали. Далее масло по каналам в щеках подается к шатунным шейкам.
Отбор мощности с коленчатого вала производится с заднего конца (хвостовика), к которому крепится маховик.
На переднем конце (носке) коленчатого вала располагаются посадочные места, на которых крепятся шестерня (звездочка) привода распределительного вала, шкив привода вспомогательных агрегатов, а также в ряде конструкций – гаситель крутильных колебаний. По конструкции это два диска и соединяющий их упругий материал (резина, силиконовая жидкость, пружина), который поглощает вибрации вала за счет внутреннего трения.
КОНСТРУКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ
Коленчатые валы бывают: составные, кованные, литые, цельные и изготавливаются из стали и чугуна. Например чугунные коленчатые валы в автомобильных двигателях стали применять с 1960 года. Высокопрочные чугуны по ГОСТ 7293-85 делятся на два класса: перлитные (ВЧ 45-0; ВЧ 50-1,5; ВЧ60-2) и ферритные (ВЧ40-0 ВЧ40-6). Коленчатый вал изготовляют горячей штамповкой из легированной стали (двигатели автомобилей ЗИЛ-130,МАЗ-5335,КамАЗ-5320 и др.) или отливаются из высокопрочного чугуна (двигатели автомобилей семейства ГАЗ, ВАЗ и др.
) вместе с противовесами или без них. Коленчатый вал двигателей ЯМЗ-236, ЯМЗ-238 изготовлены из стали 50Г. В процессе изготовления вал подвергается термической обработке и отпуску до твердости 229-269 НВ, а поверхности шатунных и коренных шеек и шейки под сальники для повышения износостойкости подвергаются закалке с нагревом токами высокой частоты.(глубина закаленного слоя для коренных и шатунных шеек составляет 3,0-4,0 мм, а на шейках под сальник 1,0-2,0 мм; и твердость после закалки 52-62 HRC) .Коленчатые валы двигателей КамАЗ-740 изготавливаются горячей штамповкой из стали 42 ХМФА-Ш. В коленчатых валах широко применяется высокооловянные сталеалюминевые вкладыши вызвано тем, что они обладают повышенным сопротивлением усталости, хорошими противозадирными свойствами и коррозийной стойкостью, что увеличивает надежность двигателя. [1].
На большинстве автомобильных двигателей применяют полно опорные коленчатые валы, т.
е. каждая шатунная шейка расположена между двумя коренными. Таким образом, полно опорный вал имеет коренных шеек на одну больше чем шатунных. Полно опорные валы двигателей (Зил-130, КамАз-740, ВАЗ-2108) отличаются большой жесткостью, что повышает работоспособность КШМ. В машиностроении на автомобильных двигателях получили применение еще и неполно опорные коленчатые валы. В отличии от полно опорного коленчатого вала здесь шесть шатунных шеек и четыре коренных. Такие коленчатые валы устанавливаются на двигателя автомобилей ГАЗ-52-04. Например на легковых автомобилях семейства ВАЗ устанавливаются литые, чугунные, пяти опорные коленчатые валы (предусмотрена возможность пере шлифовки шеек коленчатого
вала при ремонте с уменьшением диаметра на 0,25; 0,5; 0,75; и 1мм) с использованием двухслойных вкладышей, хорошо работающих в двигателях с большой частотой вращения коленчатого вала и большими нагрузками. Такой коленчатый вал показан на (рис 1.1.1) [1].
Рисунок 1.
1.1 — Коленчатый вал двигателя автомобиля ВАЗ-2108
Коленчатые валы имеют еще свое различие по своей форме и строению.
Перекрытие шеек составляет 22мм (перекрытие шеек применяется для повышения жесткости и надежности коленчатого вала). Диаметр шатунной шейки 65,5 мм, а коренной 74 мм. Данный коленчатый вал состоит из следующих частей: коренные 7 и шатунные 3 шейки, щеки 8, противовесы 4, передний конец 1 и задний конец (хвостовик) с маслоотражателем 5, маслосгонной резьбой и фланцем 6 для крепления маховика [9]. Рисунок 1.1.2 — Коленчатый вал двигателя автомобиля ЗИЛ-130 На рисунке 1.1.3 приведен коленчатый вал двигателя ЯМЗ-236. Характерной конструктивной особенностью двигателя ЯМЗ-236 являются развитые по диаметру, но относительно короткие коренные и удлиненные шатунные шейки, что является закрепленной пары шатунов на общую шейку. Коленчатый вал данного дизеля не имеет фланцев для крепления маховиков, также как и коленчатый вал двигателя КамАз-740. Вкладыши коренных подшипников трехслойные, с рабочим слоем из свинцовистой бронзы.
На рисунке 1.1.4 приведен коленчатый вал двигателя автомобиля КамАЗ-740. В данном коленчатом вале в шатунных имеются грязеуловительные полости 2, для дополнительной центробежной очистки масла. Грязеуловительные полости устанавливаются на коленчатых валах у большинства дизельных двигателей. Коленчатый вал данного дизеля не имеет фланцев для крепления маховиков, также как и коленчатый вал двигателя ЯМЗ-236. Шатунные шейки коленчатого вала располагаются так, чтобы одноименные такты (например, такты расширения) в различных цилиндрах двигателя проходили через равные промежутки (по углу поворота коленчатого вала) а силы инерции, возникающие в цилиндрах, взаимно. Если расположение колен коленчатого вала не обеспечивает взаимного уравновешивания сил инерции и создаваемых ими моментов, то на таких коленчатых валах устанавливают противовесы или оборудуют двигатели специальными уравновешивающими механизмами.
|
WHAT’S Technical Articles and Product Descriptions Mechanical Engineering FundamentalsPiston ProjectsAircraft Propeller TechnologySpecial Purpose СистемыRotorWay Helicopter Выпуски Справочные материалы EPI Дополнительные продукты
.
Журнал Race Engine Technology ВВЕДЕНИЕ в Race Engine TechnologyПОДПИСАТЬСЯ
|
Последнее обновление: 16 декабря 2021 г.
ПРИМЕЧАНИЕ. Все наши продукты, конструкции и услуги являются УСТОЙЧИВЫМИ, ОРГАНИЧЕСКИМИ, БЕЗГЛЮТЕНОВЫМИ, НЕ СОДЕРЖАЩИМИ ГМО и не будут огорчать чьи-либо драгоценные ЧУВСТВА или тонкие ЧУВСТВАКоленчатый вал, шатуны, поршни и поршни в двигателе составляют механизм, который улавливает часть энергии, выделяемой при сгорании, и преобразует эту энергию в полезное вращательное движение, способное совершать работу. На этой странице описываются характеристики возвратно-поступательного движения, которое коленчатый вал и узел шатуна сообщают поршням. Коленчатый вал содержит две или более центрально расположенных соосных цилиндрических («коренных») шейки и одну или несколько смещенных цилиндрических шатунных («шатунных») шеек. Рисунок 1 Коренные шейки коленчатого вала вращаются в комплекте опорных подшипников («коренные подшипники»), вызывая смещение шатунных шеек вращаться по круговой траектории вокруг центров коренных шеек, диаметр которых в два раза больше смещения шатунных шеек. диаметр этого пути — это «ход» двигателя, то есть расстояние, на которое поршень перемещается от одного конца до другого конца его цилиндр. Большие концы шатунов («шатуны») содержат подшипники («шатунные подшипники»), которые на смещенных шатунных шейках. Подробнее о работе подшипников коленчатого вала см. на странице ПОДШИПНИКИ ДВИГАТЕЛЯ. Для получения подробной информации о конструкции и реализации коленчатого вала см. Страница CRANKSH\\HAFT DESIGN. Малый конец шатуна прикреплен к поршню с помощью плавающего цилиндрического штифта («шпилька», или в британском , «поршневой палец»). Рис. 2: ВМТ Следующее описание объясняет не столь очевидные характеристики движения, которое обеспечивает механизм коленчатого вала/шатуна. к поршню. На рис. 2 показан вид с торца в разрезе механизма коленчатого вала, шатуна и поршня (CCP), когда поршень в самой дальней части его хода вверх (от коленчатого вала), который известен как положение верхней мертвой точки (ВМТ) (даже в перевернутых и горизонтальных двигателях). Наибольшее расстояние перемещения поршня вниз (по направлению к коленчатому валу) известно как положение нижней мертвой точки (НМТ). В показанном механизме CCP коленчатый вал имеет ход 4000 дюймов, а расстояние между центрами шатуна составляет 6100 дюймов.
отношение шатуна к ходу (R/S) — это длина шатуна от центра к центру, деленная на ход. Это соотношение важно, поскольку оно оказывает значительное влияние на асимметрию движения поршня (поясняется ниже) и на результирующую вибрацию и балансовые характеристики, а также некоторые ТТХ. (ПРИМЕЧАНИЕ: если вы считаете, что установка более длинных шатунов увеличит ход двигателя, вам не нужно идти дальше на этой странице или на всем сайте, если на то пошло.) Для целей этого обсуждения удлиненная осевая линия отверстия цилиндра пересекает центр коренного подшипника коленчатого вала, и штифт совпадает с осевой линией цилиндра (определяется как нулевое смещение штифта) . Хотя применимы следующие описания строго для конфигураций с нулевым смещением запястья, общие замечания применимы и к конфигурациям с ненулевым смещением. Рисунок 3: 90° после ВМТ Важно понимать, что движение поршня в пределах 90° до и после ВМТ не является симметричным с
движение на 90° до и после НМТ. На рис. 3 показан исследуемый CCP с шатунной шейкой, повернутой на 90° после ВМТ. Обратите внимание, что поршень переместился более чем на 58% от своего полного
ход (2,337 дюйма). Это связано с тем, что в дополнение к движению шатунной шейки вниз на 2000 дюймов (полухода) (движение, проецируемое на
в вертикальной плоскости), шатунная шейка также сместилась горизонтально наружу на 2000 дюймов, в результате чего шатун оказался под углом к вертикальной плоскости. вертикальная плоскость
на 0,337 дюйма с фактических 6,100 дюймов до 5,763 дюймов, показанных на рисунке. Для всех, кто интересуется, вот как вычисляется эта «эффективная длина». Фактическая длина шатуна {6,100 дюймов}, прогнозируемая длина в вертикальной плоскости и горизонтальное перемещение в 2,00 дюйма, вызванное вращением коленчатого вала, образуют прямоугольный треугольник, в котором 6,100 Размер длины шатуна равен гипотенузе , а половина хода в 2,00 дюйма является одной из сторон этого прямоугольного треугольника. Теорема Пифагора { средняя школа геометрия} утверждает, что для прямоугольного треугольника гипотенуза равна квадратному корню из суммы квадратов двух перпендикулярных катетов, в виде уравнения: A² + B² = C² , где A — одна сторона прямоугольного треугольника, B — другая сторона, а C — гипотенуза. Решение этого уравнения для неизвестного участка («эффективная длина» шатуна) дает следующее решение: B = SQRT( C² — A²) или SQRT (6,1²-2,0²) = 5,763 Обратите внимание, что в положениях вращения кривошипа, отличных от 0, 90, 180 и 270, расчет немного сложнее, требуя расчета угла между вертикальной плоскостью и осевой линией шатуна, затем умножая длину осевой линии шатуна на косинус этого угла (снова , простая тригонометрия средней школы ). Рисунок 4: 180° после ВМТ
Теперь вернемся к движению поршня. Поскольку поршень уже прошел около 58% хода в течение первых 90° вращения кривошипа, это само собой разумеющееся что в течение следующих 90 ° поворота кривошипа (до НМТ) поршень должен будет пройти только оставшиеся 42% хода, чтобы достичь НМТ, как показано на Рисунок 4 . Причина в том, что при вращении кривошипа в направлении НМТ шатунная шейка также перемещается горизонтально назад к центру цилиндра и
«восстанавливает» эффективную длину стержня.
Рис. 5: Половина хода Очевидно, что когда коленчатый вал находится в любом положении, кроме ВМТ или НМТ, ось шатуна больше не параллельна центральная линия цилиндра (линия, вдоль которой вынуждены двигаться поршень, поршневой палец и маленький конец штока). Следовательно «эффективная длина» шатуна в любой точке, отличной от ВМТ или НМТ, представляет собой фактическую длину шатуна от центра до центра, умноженную на косинус угла между стержнем и осевой линией цилиндра. Понятно, что динамическое изменение эффективной длины шатуна увеличивает и вычитает чисто синусоидальное движение, вызванное вращением шатунной шейки. На рис. 5 показано, что при R/S в этом примере ККТ (1.525) положение полухода поршня происходит примерно при
Поворот коленвала на 81° после ВМТ.
СКОРОСТЬ ПОРШНЯСкорость по определению представляет собой мгновенную скорость изменения положения относительно опорной переменной. Скорость поршня — это просто измерение того, насколько быстро поршень позиция изменяется относительно опорной переменной. Это скорость изменения положения широко известен как « первая производная кривой положения «. (Для более подробного объяснения скорость и ускорение и производные, см. наши СКОРОСТЬ и УСКОРЕНИЕ страницу или любой текст базового расчета, например, ref-1:2:39) .) 0087 в качестве эталона для этих графиков. Как правило, человек заинтересован
в скорости изменения положения поршня по отношению к времени , что дает скорость в дюймах или футах в секунду, и значение
будет зависеть от скорости вращения коленчатого вала. Очевидно, что при движении поршня от ВМТ к НМТ и обратно скорость постоянно меняется и что скорость поршня равна нулю в ВМТ и ВМТ. Значение и положение максимальной скорости относительно вращения кривошипа (максимальный наклон кривой положения) зависит от отношения R/S. На рис. 6 показано положение точки максимальной скорости поршня в градусах коленчатого вала до и после ВМТ для конфигурация, используемая в этом примере (ход 4 дюйма, длина штока 6,100 дюйма, R / S = 1,525). В этом положении (73,9 ° до и после ВМТ) поршень прошел только 43,9% (1,756 дюйма) от общего хода (4,000 дюйма). Для этой конфигурации (R/S = 1,525) при 4000 об/мин пик скорость поршня 4390 футов в минуту. Для более длинного хода с тем же R / S положение пиковой скорости поршня было бы таким же, но фактическое значение этой скорости было бы выше (конечно, при тех же оборотах). На рис. 7 показаны графики зависимости положения поршня и мгновенной скорости от вращения коленчатого вала. Еще раз обратите внимание, что в ВМТ и снова в НМТ скорость поршня равна нулю, поскольку в этих точках поршень меняет направление на противоположное, и чтобы изменить направление, поршень должен быть остановлен в какой-то момент. Обратите также внимание на то, что график положения (синий) показывает, что для этого отношения R/S (1,525) положения 50% хода происходят приблизительно при 81°.
до и после ВМТ (как показано на рис. 5 выше). График скоростей (зеленая линия) показывает максимальные скорости поршня
происходят примерно при 74° до и после ВМТ (как показано на рис.
Рисунок 7 На профиль кривой скорости и, следовательно, на положение максимальной скорости влияет отношение R/S. Как стержень
становится короче по отношению к ходу (меньшее отношение R/S), происходят две интересные вещи, которые могут оказать важное влияние на наполнение цилиндра:
(1) точка максимальной скорости поршня приближается к ВМТ, и (2) поршень быстрее удаляется от ВМТ, создавая более сильный импульс впуска.
Расположение максимальной скорости поршня влияет на конструкцию профилей кулачков распределительного вала (особенно на впуске) для оптимизации процесса впуска.
в определенном диапазоне скоростей и может влиять на характеристики впуска в отношении силы и формы впуска
импульс для настройки барана. СРЕДНЯЯ СКОРОСТЬ ПОРШНЯСуществует еще одна скорость поршня, которая используется скорее как «эмпирическое правило» при оценке двигателя. Это называется «средний поршень» скорость», которое представляет собой расчетное значение, показывающее среднюю скорость поршня при известном числе оборотов в минуту в двигателе с известной длиной хода. Имея в виду, что за каждый оборот коленчатого вала поршень проходит расстояние, равное удвоенной длине хода, затем средний поршень Скорость ( MPS ) рассчитывается по формуле: MPS (футов в минуту) = об/мин x 2 x ход (дюймы) / 12 (дюймы на фут) = об/мин x ход / 6 Средняя скорость поршня при 4000 об/мин для примера двигателя с ходом 4000 дюймов: MPS (футов в минуту) 2667 футов в минуту. В практических целях общепризнано, что для авиационного двигателя 3000 футов в минуту является комфортным максимальным MPS и
опыт показал, что двигатели с MPS, значительно превышающим это значение, испытывают проблемы с надежностью. УСКОРЕНИЕ ПОРШНЯСила, необходимая для ускорения объекта, пропорциональна произведению веса объекта на ускорение. Отсюда ясно, что ускорение поршня важно, потому что многие из значительных сил воздействуют на поршни, поршневые пальцы, шатуны, коленчатый вал, подшипники, и блок напрямую связаны с ускорением поршня. Ускорение поршня также является основным источником некоторых внешних вибраций, создаваемых двигателем. двигатель. Крутильные колебания коленчатого вала вызываются в основном силами сгорания в сочетании с силами ускорения поршня, когда они становятся большими (думаю, высокие обороты). Крутильные колебания обсуждаются отдельно на нашей странице КРУТИТЕЛЬНЫЕ ВИБРАЦИИ. Ускорение по определению представляет собой первую производную кривой скорости и вторую производную кривой положения. Из Рис. 7 видно, что скорость поршня постоянно изменяется относительно постоянного изменения углового положение коленчатого вала (вращение). Следовательно, чтобы перейти от точки нулевой скорости (ВМТ) к точке максимальной скорости, поршень должен подвергаться большой функции ускорения, которая зависит от угла поворота коленчатого вала. На рис. 8 показаны графики ускорения, скорости и положения для обсуждаемого примера CCP. (Все числовые значения
представлены для 1,525 об/с в этом примере. ПРИМЕЧАНИЕ. Для данной конфигурации двигателя значения скорости и ускорения зависят от мгновенной угловой скорости коленчатого вала (об/мин). Поэтому на следующих диаграммах кривые скорости и ускорения показаны в процентах от максимального значения, которое будет иметь место при любых оборотах в минуту. Величины будут меняться с RPM, но процент пика не изменится. Рисунок 8 Максимальное положительное значение ускорения (100%) приходится на ВМТ. Между ВМТ и максимальной скоростью поршня (в данном случае 74°) ускорение положительна, но уменьшается к нулю (скорость поршня все еще увеличивается, но менее быстро). При максимальной скорости поршня (74° при этом R/S), поршень перестает ускоряться и начинает замедляться. В этот момент ускорение меняет направление (с плюса на «минусовое» число), и при этом на мгновение проходит через нуль. При этом R / S максимальное отрицательное ускорение возникает не в НМТ, а примерно по 40° в обе стороны от НМТ. Точка нулевого ускорения возникает (по определению) в точке максимальной скорости поршня (74° B/A ВМТ), где скорость является обратным направлением, но скорость изменения скорости (наклон кривой) равна нулю. Несколько странная форма в нижней части кривой полного ускорения поршня (пурпурная) является результатом того, что общее ускорение поршня
представляет собой сумму нескольких порядков ускорения, причем первые два являются наиболее значительными. Два основных заказа, которые объединяются, чтобы произвести эту общую сумму
профиль ускорения важен, потому что он может создавать серьезные проблемы с вибрацией для конструктора двигателя. На рис. 8 показана та же кривая общего ускорения поршня (пурпурная линия), что и на рис. 7 , наряду с двумя значительными порядками ускорений поршня (первого и второго порядка), которые в совокупности образуют эту кривую. Кривая полного ускорения поршня (пурпурный цвет) представляет собой сумму двух отдельных порядков ускорения: первичного (синий) и вторичного (зеленый). Рисунок 8 Как объяснялось выше в разделе «Движение поршня», движение поршня в первые 90° вращения состоит из суммы эффекта полухода движения
шатунной шейки в проекции на вертикальную плоскость (2,000 дюйма) и эффект кажущегося «укорочения» на 0,337 дюйма длины шатуна
проецируется на вертикальную плоскость. Второй поворот на 90° также вызывает движение в вертикальной плоскости на половину хода, но косинусный эффект
удлинение шатуна в вертикальной плоскости приводит к перемещению на 0,337 дюйма, которое вычитается из полухода. Первичное ускорение (синяя линия) является результатом движения поршня, создаваемого составляющей движения шатунной шейки, спроецированной на вертикальная плоскость. Эта кривая представляет собой синусоиду, которая повторяется один раз за один оборот коленчатого вала (первый порядок) и составляет большую часть ускорение. Обратите внимание, что кривая основного ускорения пересекает ноль в точке 9Точки вращения 0° и пики в ВМТ и НМТ. Вторичное ускорение (зеленая линия) является результатом дополнительного движения поршня, вызванного косинусным динамическим изменением эффективной длины
шатун. Это движение добавляется к движению поршня между ВМТ и точкой максимальной скорости и вычитается из движения поршня между максимальной скоростью.
точка и БДК. Эта кривая также является синусоидальной и повторяется дважды за один оборот коленчатого вала (второй порядок) и пересекает нуль при 45°, 135°, 225° и 315°.
точки вращения. Полное ускорение поршня в любой точке равно сумме значений первичной и вторичной кривых ускорения. Современные поршневые двигатели, как правило, имеют отношение R/S примерно в диапазоне от 1,5 до 2,0. Обратите внимание, что отношение шток/ход менее 1,3 соответствует практическое применение, невозможное из-за физических ограничений, таких как необходимость поршневых колец и поршневого пальца, достаточная длина юбки поршня, и неудобство, связанное с тем, что поршень не соприкасается с противовесом коленчатого вала, не говоря уже о чрезмерной боковой нагрузке, которую может создать такое маленькое соотношение. Вот два практических примера, сравнивающих влияние R/S на ускорение и скорость. Двигатель 1 («Е1») представляет собой
Lycoming IO-360 (или IO-540) с длиной шатуна 6,75 дюйма и ходом 4,375 дюйма для отношения R/S 1,543, что близко к нижнему пределу спектра в
современный дизайн. На другом конце этого спектра находится двигатель 2 («Е2») — типичный (примерно 2007 г.) 2,4-литровый двигатель Формулы-1 V8 мощностью 755 л. позвоните в очень короткий шток «). Однако ход в этом двигателе F1 составляет 1,566»,
что дает очень большое отношение R/S 2,56.
Рис. 9 На Рис. 9, красные линии представляют ускорение поршня (в % от пикового значения) для двигателя 1. (1,543 R/S): первичный (большие штрихи), вторичный (маленькие штрихи) и общий (сплошной). Синие линии показывают ускорение поршня для двигателя 2 с 2,560 об/с (в % от пикового значения): первичное (большие штрихи), вторичное (маленькие штрихи) и общее (сплошная линия). Из этого графика совершенно ясно, что двигатель с очень маленькое отношение R/S 1,543 («длинный» 6,75-дюймовый шатун ) имеет значительно более низкое пиковое первичное ускорение (76 против 84%), но более высокое вторичное ускорение (24 против 16%), и очень четкое изменение направления ускорения вокруг НМТ, подтверждающее существенную вторичную составляющую вибрации. Сравните это с большими синими линиями отношения R/S 2,56 («короткий» 4,01-дюймовый шатун), показывающими значительно более высокий пик
первичное ускорение (84 против 76%), но более низкое вторичное ускорение (16 против 24%), а кривая общего ускорения ближе к
симметричный, что подтверждает существенное снижение вторичной составляющей вибрации. Рисунок 9 также наглядно демонстрирует абсурдность обсуждения длины шатуна как абсолюта. Рисунок 10 представляет собой диаграмму, на которой перечислены основные эффекты отношения R/S в диапазоне от 1,40 до 2,55. Я выбрал R / S = 2,0 в качестве эталона. точка для этих сравнений Vmax % , PPA max-положительный % и PPA max-отрицательный % , потому что это соотношение является самым низким в максимальное отрицательное ускорение которого происходит в НМТ. Обратите внимание, что при отношении R/S выше 2,00 кривая ускорения становится более симметричной, но максимальная скорость практически не меняется.
Рисунок 10 ПРИМЕЧАНИЕ: Все расчеты и пояснения на этой и следующей страницах предполагают нулевое смещение поршневого пальца. Ненулевое смещение будет немного изменить расчеты, НЕМНОГО являясь оперативным словом. Объяснение вибрационных эффектов, которые производят эти первичные и вторичные силы << Вернуться к: Содержание Перейти к началу страницы ↑ Следующая тема: Силы, воздействующие на возвратно-поступательные компоненты >> |
Коленчатый вал V8, изображенный на рис. 1 , имеет пять коренных и четыре шатунных шейки. 
Вращение большого конца шатуна на шейке шатуна приводит к совмещению малого конца, который удерживается поршнем.
с осью цилиндра, чтобы перемещать поршень вверх и вниз по оси цилиндра. 
Вращение коленчатого вала при перемещении шатунной шейки из положения ВМТ на 90° после ВМТ (и из
90° от ВМТ до ВМТ) перемещает поршень существенно БОЛЕЕ половины длины хода. И наоборот, поворот коленчатого вала от 90°
ATDC (или 90° BBDC) в положение BDC перемещает поршень существенно МЕНЬШЕ, чем половина значения хода. Эта асимметрия движения важна
потому что это источник нескольких интересных свойств, связанных с работой, производительностью и долговечностью поршневого двигателя. 
Это динамическое «укорочение» шатуна имеет эффект
добавления 0,337 дюйма движения вниз к 2,000 дюймам движения вниз, вызванного вращением шатунной шейки, как показано двумя
вертикальные синие линии в Рисунок 3 . 
Это косинусное «удлинение» шатуна противостоит нисходящему
движение поршня, вычитая 0,337 из полухода вертикального движения, полученного из 90° до НМТ. Этот эффект иллюстрируется
нижние две вертикальные синие линии в Рисунок 4 . 
Быстрое изменение объема камеры сгорания после положения ВМТ имеет некоторые интересные последствия.
относительно диаграммы PV и теплового КПД (обсуждается на другой странице). 
Синяя линия
(«положение») показывает положение поршня (в % хода) в любой точке во время одного оборота коленчатого вала. Синяя линия искусственно
ориентированы так, чтобы показать положение в интуитивном смысле (верх, низ), поэтому знаки «-» следует игнорировать по отношению к положению.
Зеленая линия скорости показывает относительную скорость поршня (в % от максимальной) в любой точке. Скорость со знаком «плюс» — это движение
К коленчатому валу; скорость со знаком «минус» — это движение ОТ коленчатого вала. 
9).0076 Рисунок 6 выше). Линия скорости также показывает, что скорость поршня
в любой точке вращения от ВМТ до максимальной скорости больше, чем при том же числе градусов до НМТ. Например, сравните
скорость в 30° после ВМТ (62%) со скоростью в 30° до НМТ (34%). 
Влияние этих двух крайних соотношений R/S показано на Рис. 9 ниже 
|
ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ В IJSTR (ISSN 2277-8616) —
|
по май 2020 г. 
Рецензенты должны проявить интерес, отправив нам свои полные биографические данные. Рецензенты определяют качество материалов. Поскольку ожидается, что они будут экспертами в своих областях, они должны прокомментировать значимость рецензируемой рукописи и то, способствует ли исследование знаниям и продвижению как теории, так и практики в этой области. Заинтересованным рецензентам предлагается отправить свое резюме и краткое изложение конкретных знаний и интересов по адресу 