Строительные машины и оборудование, справочник






Силы, действующие на детали двигателя при его работе


Категория:
   Устройство и работа двигателя


Силы, действующие на детали двигателя при его работе

Силы, действующие в двигателе внутреннего сгорания, можно разделить на движущие силы и силы сопротивления.

Движущие силы — это силы давления газов в цилиндре и силы инерции возвратно-поступательно движущихся частей. Сила тяжести кривошипно-шатунного механизма в двигателях с вертикальным расположением цилиндров при движении поршня вниз способствует его движению, при движении вверх — противодействует.

Силы сопротивления делят на силы полезного и вредного сопротивления. Силами полезного сопротивления являются силы сопротивления потребителя энергии двигателя; силами вредного сопротивления — силы трения поршня и поршневых колец о стенку цилиндра, силы трения в подшипниках, силы трения о воздух и т. п., на преодоление которых затрачивается дополнительная работа.



Главными силами являются силы давления газов и силы инерции в двигателе, а также силы полезного сопротивления потребителя энергии; остальными силами вследствие их относительной малости обычно пренебрегают.

Все силы, действующие в двигателе, переменные во времени.

На кривошипно-шатунный механизм действуют следующие силы.

Рис. 1. Силы, действующие в одноцилиндровом двигателе

Сила N прижимает поршень к стенке цилиндра, что вызывает износ поверхностей. Она изменяет направление и величину, поочередно прижимая поршень то к одной, то к другой стороне цилиндра. Кроме того, сила N на плече L создает момент, который стремится опрокинуть двигатель. Опрокидывающий момент воспринимается опорами двигателя.

Площадь, ограниченная диаграммой изменения касательных сил по углу поворота коленчатого вала, осью абсцисс и ординатами, проведенными через начало и конец рабочего цикла, представляет собой в масштабе работу двигателя за цикл и соответствует индикаторной работе. Работа сил инерции за цикл равна нулю.

Работа касательных сил затрачивается на преодоление сил сопротивления и изменение частоты вращения коленчатого вала. В период рабочего хода энергия подводится к системе, совершается полезная работа и увеличивается частота вращения коленчатого вала. Избыточная энергия аккумулируется всеми вращающимися массами, главным образом маховиком и потребителем энергии, и возвращается в систему, когда ее не хватает при совершении других тактов двигателя. Чем больше момент инерции маховика и число цилиндров, тем равномернее вращение вала двигателя.

На рис. 2, в показано изменение крутящего момента Мк двигателей с различным числом цилиндров (от одного до двенадцати). Неравномерность крутящего момента уменьшается с увеличением числа цилиндров, и для восьми- и двенадцатицилиндровых двигателей крутящий момент Мк мало отличается от среднего крутящего момента Мк.ср. Вследствие неравномерности крутящего момента и упругости коленчатого вала в нем возбуждаются крутильные колебания, которые могут нарушить нормальную работу двигателя и привести к поломкам коленчатого вала и других деталей.

Рис. 2. Силы и моменты, действующие в двигателе: а — индикаторная диаграмма; б — изменение относительных сил и касательной силы Т по углу а поворота коленчатого вала; в — изменение крутящего момента Мк в двигателях с различным числом цилиндров

Крутящий момент вызывает равный по величине, но противоположный по направлению реактивный момент, который передается на опоры и вызывает колебания двигателя.

Вращающиеся массы кривошипа коленчатого вала, смещенные относительно оси вращения, а также массы части шатуна, отнесенной к оси шатунной шейки коленчатого вала, создают центробежную силу. Эта сила, направленная от оси вращения по оси кривошипа, вместе с радиальной силой нагружает подшипники коленчатого вала. Центробежная сила С обычно уравновешивается центробежной силой противовесов, устанавливаемых на коленчатом валу.

В многоцилиндровом двигателе все силы, действующие на детали кривошипно-шатунного механизма одного цилиндра, создают соответствующие моменты относительно центра масс всего двигателя. Переменные силы и моменты в двигателе вызывают его колебание на опорах, вибрацию отдельных деталей и могут привести к нарушению работы и поломкам. Поэтому двигатель стремятся уравновесить, что достигается соответствующим выбором углов между кривошипами коленчатого вала, соответствующим расположением цилиндров и установкой специальных противовесов.

Читать далее:

Категория: - Устройство и работа двигателя

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины