Многоцилиндровых двигателей

в многоцилиндровых двигателях, достигающая 20% для двигателя типа ЗИЛ-130 (рис. 19). В наиболее удаленном от карбюратора цилиндре смесь по составу приближается к предельной по воспламеняемости, при этом возможны пропуски воспламенения, что приводит к резкому росту выбросов углеводородов. Причиной неравномерности распределения является, в частности, отклонение потока смеси дроссельными заслонками в сторону определенных цилиндров, плохое распиливание топлива в карбюраторе на режимах малых нагрузок вследствие низких значений скоростей воздуха в диффузоре карбюратора.

Примечание. Значения ft даны для случая привода машины от электродвигателя или турбины. Если применен поршневой двигатель внутреннего «горания, то табличные значения дополнительно умножают на 1,25—1,5; меньшие значения при четырехтактных многоцилиндровых двигателях, бблыцие при двухтактных с малым числом цилиндров

В задачи уравновешивания входит уравновешивание сил R, Qr и их моментов. Силы R уравновешиваются противовесами, установленными на щеках мотыля с противоположной мотылю стороны. Силы Qr добавлением специальных масс не уравновешиваются. В многоцилиндровых двигателях как силы, так и моменты стремятся уравновесить подбором движущихся масс и выбором расположения колен вала.

В последнее время на многоцилиндровых двигателях начинают применять односекционные топливные насосы высокого давления с распределителями, служащими для поочередного направления топлива в сбот-ветствующие цилиндры.

Параллельно расположенные механизмы особо широко используют в многоцилиндровых двигателях. Путем соответствующего подбора масс звеньев и углов между коленами вала можно добиться большой степени уравновешенности как сил инерции, так и моментов от сил инерции.

Примечание. Значения * даны для случая привода машины от электродвигателя или турбины. Если применен поршневой двигатель внутреннего сгорания, то табличные значения дополнительно умножают на 1,25 —1,5; меньшие значения при четырехтактных многоцилиндровых двигателях, большие при двухтактных с малым числом цилиндров.

Силы инерции звеньев машин, совершающих плоскопараллельное или возвратно-поступательное движение, уравновешиваются посредством рационального соединения нескольких механизмов (в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, компрессорах и др.) или с помощью противовесов, помещаемых на вращающиеся звенья. Уравновешивание противовесами рассмотрим на примере кривошипно-шатунного механизма (рис. 9.5, а). Масса шатуна тт приближенно может быть заменена двумя эквивалентными массами т.ш и т,ш, сосредоточенными в точках А и В. Величины этих масс определяются из выражений:

В многоцилиндровых двигателях и других поршневых машинах полное или частичное уравновешивание может быть достигнуто путем такого расположения механизмов, при котором силы инерции звеньев взаимно уравновешиваются. На рис. 9.5, б изображена схема механизма двухцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, в котором кривошип механизма цилиндра // опережает кривошип механизма цилиндра / на угол 180°. В этом случае силы инерции первого порядка взаимно уравновешиваются и опоры А и В коленчатого вала нагружаются лишь неуравновешенным моментом М =- Ра. Уравновешивание сил инерции, изменяющихся по более сложным зависимостям, рассматривается в специальной литературе.

Важным из этих предположений является идентичность изменения давления во времени во всех цилиндрах. Любая неправильность в циклах цилиндров нарушает это предположение. Эти неправильности могут возникнуть от изменений воспламенений, распределения топлива по цилиндрам, неправильной работы клапанов и т. д. Они обычно возбуждают основную гармонику цикла давления газов четырехтактных двигателей, которая становится очень интенсивной, и возникает повышенная низкочастотная вибрация двигателя. Эти неправильности также могут содействовать высокочастотным вибрациям двигателя. Как правило, фазовые соотношения сил инерции в многоцилиндровых двигателях приводят к тому, что внешняя неуравновешенная сила или полностью отсутствует или мала для двигателя в целом. В двигателях с двумя и более цилиндрами при равномерном расположении колен по окружности кривошипов центробежные силы инерции от отдельных цилиндров для Двигателя в целом взаимно уравновешиваются. Однако эти силы, действующие в плоскостях расположения цилиндров, создают моменты, которые необязательно уравновешиваются между собой для двигателя в целом. Вибрацию двигателей обычно подразделяют на низкочастотную и звуковую. Под низкочастотной вибрацией будем понимать механические колебания, длина волн которых значительно превышает размеры двигателя, и поэтому двигатель можно заменить жесткой

Воспламенение смеси в цилиндрах карбюраторного двигателя производится электрической искрой, проскакивающей в промежутке между неподвижными электродами свечи, ввёрнутой в головку цилиндра двигателя. Пробой искрового промежутка между электродами свечи требует высокого напряжения (3000—8000 в и выше); источниками последнего служат катушка зажигания (бобина, индукционная катушка), питающаяся от аккумуляторной батареи, или магнето, объединяющее в себе источник тока и трансформатор. Необходимость иметь точный и регулируемый момент зажигания (момент появления искры в свече) требует применения механического прерывателя для первичного тока. В многоцилиндровых двигателях необходимо подавать высокое напряжение от катушки или магнето к свечам разных цилиндров

цилиндров уменьшается. Вследствие такой формы характеристики ?/2тах =/(«) применение батарейного зажигания на быстроходных многоцилиндровых двигателях затруднено.

При токарной обработке длинных валов с малой жесткостью однорядных многоцилиндровых двигателей для предотвращения закручивания валов при обтачивании радиальными резцами применяют токарные полуавтоматы с двумя приводами (передним и задним).

У многоцилиндровых двигателей на один общий коленчатый вал одновременно работают несколько связанных с ним поршней, движущихся в одинаковые моменты времени в противоположных направлениях. Крайние положения поршня называют мертвыми точками: верхней мертвой точкой (в. м.т.) у крышки 3 цилиндра и нижней мертвой точкой (н. м. т.) в противоположном конце цилиндра. Объем Vz цилиндра двигателя, ограниченный с одной стороны крышкой, а с другой стороны — поршнем, находящимся в в. м. т., называют объемом камеры сжатия.

На рубеже 30 и 40-х годов параллельно с работами по конструированию двигателей средней мощности (AM-35 и AM-38; М-105РА, М-105ПФ и ВК-107 В. Я. Климова и др.) была осуществлена разработка многоцилиндровых авиационных двигателей особо большой мощности. В 1939 г. В. А. Добрынин и Г. С. Скубачевский сконструировали 24-цилиндровый шестиблочный звездообразный двигатель М-250 мощностью 2500 л. с. с водяным охлаждением, центробежным нагнетателем и планетарным редуктором, передававшим мощность на два соосных воздушных винта,— прототип позднейших (выполненных в послевоенные годы) особо мощных двигателей серии ВД-4. В 1939— 1941 гг. различными конструкторскими организациями велось проектирование многоцилиндровых двигателей М-120, МБ-100 и других мощностью свыше 2000 л. с. каждый.

Удовлетворяя это требование, конструкторский коллектив А. Д. Швецова разработал к началу 50-х годов серию экспериментальных многоцилиндровых двигателей, в том числе уникальный двигатель АШ-2ТК взлетной мощностью 4300 л. с. Тогда же В. А. Добрыниным и его сотрудниками был сконструирован 24-цилиндровый шестиблочный комбинированный двигатель ВД-4К для тяжелых высотных самолетов сверхдальнего действия. Обладавший мощностью 4300 л. с,, отличавшийся высокой эксплуатационной надежностью и малым расходом топлива (175 г на 1 л. с.-ч. вместо 280—300 г в других авиационных бензиновых двигателях), он обеспечивал возможность беспосадочного полета самолетов Ту-85 продолжительностью до 22 час. В этом двигателе с жидкостным охлаждением и с комбинированным наддувом от турбокомпрессора и приводного центробежного нагнетателя впервые в авиационном двигателестроении была использована энергия выхлопных газов: из цилиндров они отводились в импульсные газовые турбины, передававшие дополнительную мощность на приводной вал, а по выходе из турбокомпрессора использовались для получения дополнительной реактивной тяги.

При динамических расчетах многоцилиндровых двигателей, для которых max lxl = <>, можно ограничиться учетом только сил инерции перманентного движения. В общем же случае пренебрежение силами инерции начального движения при динамических расчетах машинных агрегатов является либо недопустимым, либо должно быть изучено, а возможность такого допущения должна быть доказана.

Неравномерность крутящего момента для многоцилиндровых двигателей является причиной низкочастотной вибрации двигателей. В многоцилиндровых четырехтактных двигателях при равных интервалах между вспышками главными гармониками опрокидывающего момента будут гармоники, равные половине числа цилиндров или кратные, а в двухтактных двигателях главные гармоники равны числу цилиндров и кратны им. Например, для шестицилиндрового четырехтактного двигателя главные гармоники— 3, 6, 9 и т. д., для шестицилиндрового двухтактного двигателя главные гармоники опрокидывающего момента — 6, 12, 18. .. Переменная составляющая опрокидывающего момента может быть несколько уменьшена путем уменьшения максимального давления в цилиндре Рг и отношения максимального давления к давлению сжатия PJPC. Применение наддува позволяет увеличить равномерность крутящего момента.

низма многоцилиндровых двигателей и их моменты можно уравновесить, если применить коленчатый вал с противовесами и т. п. Если рассматривать машину как систему материальных точек, выполняющих различные взаимосвязанные движения, то можно написать уравнение движения в следующей форме:

3.03. УРАВНОВЕШИВАНИЕ СИЛ ИНЕРЦИИ ОДНОРЯДНЫХ МНОГОЦИЛИНДРОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

3.03. Уравновешивание сил инерции однорядных многоцилиндровых двигателей................'36

По регулированию машин весьма ценной книгой является труд М. Толле (1921 г.), а по уравновешиванию многоцилиндровых двигателей — монография О. Кбльша [5, 6].

Детали, участвующие в возвратно-поступательном движении (ползуны, шатуны), сортируют по массе, так как при наличии большой разницы в массах возможно появление в машине дополнительных неуравновешенных сил, вызывающих вибрацию. Это особенно относится к быстроходным механизмам и машинам. Например, для многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания допускаемая разница в массе поршней одного и того же двигателя обычно колеблется от 20 до 40 г (при диаметре поршня до 150 мм). Поэтому поршни перед сборкой взвешивают и распределяют на четыре—пять групп так, чтобы разница их масс не превышала указанных величин.