Исследование динамики и разработка механизма уравновешивания судовых малоразмерных дизелей

• Автор: Гутиева, Наталия Андреевна
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 150 с.

Глава 1. Обзор литературы и критическое обозрение известных методов анализа уравновешенности и неравномерности хода ДВС. Задачи исследования

Выводы к главе

Глава 2. Анализ уравновешенности поршневых машин в векторной форме. Вывод основных формул. Уравновешенность одно - и двухрядных дизелей в

векторной форме

Выводы к главе

Глава 3. Условия уравновешенности двигателей в векторной форме и балансировка коленчатого вала

Выводы к главе

Глава 4. Нетрадиционные способы уравновешивания дизелей. Кулачковый механизм уравновешивания. Расчет параметров и разработка конструкции кулачкового механизма уравновешивания судового дизеля 4ЧСП9,5/11
(ДС36)

Выводы к главе

Глава 5.Уточненный метод исследования неравномерности хода дизе

Выводы к главе
Глава 6. Влияние режима работы (Р1, Рг,, п) и числа цилиндров (К) дизеля на
неравномерность хода и крутящего момента
Выводы к главе
Глава 7. Расчет экономического эффекта от внедрения в производство полностью уравновешенных дизелей 4ЧСП9,5/11
Заключение
Список использованных источников
Приложение
Успешно конкурируя в сфере их использования с двигателями других типов, малоразмерные судовые дизели находят широкое применение в различных областях техники. Основные их преимущества заключаются в высокой топливной экономичности и относительно низкой токсичности отработавших газов, в пригодности к форсированию, как по частоте вращения, так и по среднему эффективному давлению при низких массогабаритных показателях. Главные недостатки - более высокие по сравнению карбюраторными двигателями уровни шума и вибрации, большие трудоемкость изготовления и стоимость производства.
Преимущества и недостатки малоразмерных судовых дизелей по-разному проявляются в различных областях применения, а также в зависимости от тех или иных конъюнктурных условий. Так, повышение цен на нефтяные топлива стимулирует в последние годы широкое использование дизелей в такой традиционно покрываемой карбюраторными двигателями области, как силовые установки легковых и малотоннажных грузовых автомобилей.
Обширная номенклатура тракторов и различных сельскохозяйственных машин малой мощности, выпускаемых за рубежом в связи с наличием разветвленной сети мелких частных хозяйств, также оснащается главным образом малоразмерными дизельными двигателями.
Широкое распространение получили малоразмерные дизели в промышленности и судостроении. Например, в Западной Европе, Японии и США подавляющее большинство промышленных установок с двигателями малой мощности (электроагрегаты, насосы, компрессоры и т.д.), а также легкие суда оснащаются малоразмерными дизелями.
В некоторых случаях малоразмерные судовые дизели имеют исключительное применение, так как в силу своих специфических особенностей (пожаро и взрывобезопасность, отсутствие радиопомех и др.) находятся вне конкуренции с карбюраторными двигателями.
Оценивая показатели отечественных судовых дизелей с диаметром цилиндра до 100 мм, необходимо отметить, что в отличие от зарубежных они получили существенно меньшее распространение и используются главным образом в промышленности и судостроении. Обеспечивая высокую топливную экономичность и надежность, большие ресурсы при длительной работе на режимах, близких к номинальным, умеренный уровень шума и вибраций, эти дизели имеют небольшие уровни форсирования, как по среднему эффективному давлению, так и по скорости поршня.
В России серийно выпускаются два типа малоразмерных судовых дизелей (48,5/11 и 49,5/11), которые имеют практически одинаковую конструкцию и примерно равные технико-экономические показатели: уровни форсирования по среднему эффективному давлению (от 0,57 до 0,68 МПа) и частоте вращения (от 1500 до 1900 об/мин), расход топлива от (от 260 до 270 г/кВт-ч), ресурс до первой переборки (от 6 до 8 тыс.ч) и ресурс до капитального ремонта (от 14 до 18 тыс.ч). Судовые дизели 48,5/11 и 49,5/11 имеют вихревые камеры сгорания, поэтому по топливной экономичности существенно уступают дизелям с непосредственным впрыском, хотя в группе вихрекамерных дизелей аналогичного класса они являются лучшими. Перевод на непосредственный впрыск является, таким образом, значительным резервом для повышения их топливной экономичности.
Основные направления дальнейшего совершенствования отечественных малоразмерных судовых дизелей заключаются в повышении их мощности за счет форсирования по среднему эффективному давлению и, особенно по частоте вращения и улучшения топливной экономичности на основе перехода на непосредственный впрыск топлива.
Статистические данные по дизелям и дизельным агрегатам (каталоги, проспекты, [21] и др.), выпускаемые зарубежными фирмами, показывают, что ведущие дизелестроительные фирмы (Case, Chrysler, Deutz, Hatz, Komatcy, Nissan, Perkins, Volvo Penta и др.) выпускают модификации дизельных двигателей с диаметром цилиндра до 100мм, форсированные по частоте вращения коленчатого вала до 3000 - 3600 об/мин.
Отечественные главные и вспомогательные судовые дизели 48,5/11 и 49,5/11 работают с частотой вращения коленчатого вала 1500 - 1800 об/мин, т.е. с вдвое меньшими скоростями. Поэтому все удельные показатели, по которым оценивается качество двигателя, у отечественных дизелей значительно ниже,
равны друг другу. При вращении ротора центробежные силы этих масс образуют пару сил, момент которой
М=т-р-а-ю2 (3.2)
где р - расстояние центра массы от оси вращения, со- частота вращения ротора.
Как видно из (3.2), при со=0 момент пары равен нулю, т.е. такая неуравновешенность может быть обнаружена только при вращении ротора и поэтому она называется динамической. В чистом виде динамическая неуравновешенность ротора маловероятна. Наконец, неуравновешенность называется комбинированной, если не выполняются все четыре условия (3.1), и она характерна для деталей, размеры которых вдоль оси вращения больше поперечных размеров (коленчатые валы, валы редукторов с шестернями и др.). Для устранения неуравновешенности подбираются дополнительные массы (уравновешивающие грузы) так, чтобы после их закрепления на роторе центробежные силы этих масс уравновешивали центробежные силы приведенных масс. Предварительный подбор уравновешивающих грузов их закрепления на роторе называется балансировкой. В соответствии с изложенным различают статическую, динамическую или комбинированную балансировку.
Задачей балансировки коленчатого вала является такой подбор дополнительных масс, чтобы силы инерции этих масс уравновешивали полностью или частично некоторые силы инерции кривошипно-шатунного механизма (КШМ). Наиболее просто решается задача уравновешивания сил инерции, вращающихся масс механизма. Комплексное выражение этих сил дано формулой (2.9). Если закрепить на кривошипе противовес с массой тпр, расстоянием центра массы от оси вращения рпр и углом закрепления относительно кривошипа фпр, то комплексное выражение силы инерции противовеса будет иметь вид
Рпр ^пр-РнрСО2'-^^ (3.3)
Если массу и положение центра массы противовеса выбрать так, чтобы т,|р. рлр =тч-К и закрепить его под углом фпр=я, то сила инерции противовеса уравновесит силу инерции вращающейся массы Р = т ч Ко)2’еи. При этом масса противовеса определяется формулой