Улучшение уравновешенности, массогабаритных показателей и характеристик колебаний поршневого двигателя на основе совершенствования его компоновочной схемы

• Автор: Долгов, Кирилл Олегович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 185 с. : ил.

Глава 1. Состояние вопроса. Постановка основных задач

исследования

1.1. Актуальность проблемы

1.2. Возмущающие силовые факторы, действующие в двигателе

1.3. Традиционные методы расчета уравновешенности

1.4. Методы теоретического и экспериментального исследования колебаний силового агрегата

1.5. Постановка основных задач исследования

Глава 2. Обобщенная математическая модель расчета

вынужденных колебаний двигателя

2.1. Методика построения обобщенной математической модели

2.2. Расчетные схемы колебаний поршневого двигателя в составе транспортного средства
2.3. Результаты и выводы
Глава 3. Исследование номинальной уравновешенности
различных кривошипно-шатунных схем
3.1. Расчетная схема
3.2. Определение основных силовых факторов, возникающих
при работе двигателя
3.2.1. Силы инерции вращающихся масс кривошипно-шатунного механизма и моменты от них
3.2.2. Силы инерции поступательно движущихся масс и
моменты от них
3.3. Многовариантная методика исследования уравновешенности различных кривошипно-шатунных схем
3.4. Связь неуравновешенных силовых факторов с числом цилиндров и схемой расположения кривошипов
3.4.1. Семейство шестицилиндровых двигателей
3.4.2. Семейство восьмицилиндровых двигателей
3.5. Анализ влияния угла развала цилиндров на основные массогабаритные показатели конструкции
3.6. Результаты и выводы
Глава 4. Анализ колебательных систем двигателей
4.1. Идентификация математической модели расчета колебаний
4.2. Оценка влияния подвижности основания на общий
уровень колебаний
4.3. Теоретическое исследование колебаний шестицилиндровых
V-образных двигателей
4.3.1. Влияние неуравновешенности компоновок на их колебания
4.3.2. Влияние жесткостей и коэффициентов демпфирования на параметры колебательного процесса
4.4. Результаты и выводы
Основные результаты и выводы
Список использованной литературы
Приложение
Приложение
Проблемой снижения колебаний двигателей занимаются с начала 1940 гг. отечественные и зарубежные исследователи, но она является не менее актуальной и по сей день ввиду неуклонного роста уровня энергонасыщенности автомобилей и тракторов. Последний повышает как среднюю скорость поршня, так и среднее индикаторное давление. Это неизбежно приводит к увеличению колебаний двигателя, высокая виброактивность которого, в свою очередь, снижает надежность и долговечность наземно-транспортной системы (НТС), ухудшает ее комфортабельность и оказывает отрицательное воздействие на психофизиологическое состояние человека. Происходят снижение производительности труда, профессиональные заболевания. Особенно неприятны для организма человека колебания с частотой, близкой к частотам собственных колебаний отдельных его органов. Действие колебаний на организм зависит от характера вибрационного процесса, его продолжительности и направления. Резонансные колебания человеческого тела и его отдельных частей происходят с частотой 3-11 Гц [18, 19].
Во избежание отрицательных последствий двигатель должен быть динамически уравновешен, т. е. необходимо создание такой системы сил, в которой равнодействующие силы и их моменты постоянны по величине и направлению или равны нулю. Условием же полной уравновешенности силового агрегата, т. е. двигателя внутреннего сгорания (ДВС) вместе со сцеплением и коробкой передач, является равенство нулю результирующих сил инерции вращающихся и поступательно движущихся масс (ПДМ), а также моментов от них.
Уравновешивание двигателей осуществляют двумя основными способами:
1) выбором числа и расположения цилиндров и определенной кривошипной
л, ф,=м,+*г от+w,=м,+<рл - ад+(Ê v
i=i
“Х^А') = Mv + (^Л - Р,Ус) + X Ц/(-21 - ЛФ. + *I,Vl) -ы /=]

~К№і + ям-^і/ФіЖ~Х _xi^i+ vp,)-

-^Д^ + ^ьХі-^иФіЖ;
JJ), = My + Ml (P) + Мл + Мкр = My + (РЛ - РЛ) +
+(Е v.. - І я, а >+M.« = +<яа - ■рл ) ■+
/=| /=|

+Х к,Х~хі - vix + Умі і) - + 2і/Фі - лхФК

“X {c„/(~zi-л-Фі +*і,Фі)ЖД+лФі -^і/Фі)К+^кР;
/=і
лх, = к + к: ( p)+ч - м,+(рл - рЛ)+(X д,і(х„

~1Ха) = М* + (Же -Ж) + X КДЖ _ХІ/Х. + VP,)-
/=1 /=І

~куА+хиЬ -2„Фі)К- - X КДЖ -ziM + лх,)

АДД ViAJ)/Xi)bV
(2.15)