Угол поворота коленчатого вала соответствующий ходу поршня

Доа — угол поворота коленчатого вала , соответствующий времени, прошедшему от момента начала видимого сгорания до момента, когда давление цикла достигает максимального значения. Эта величина зависит от степени сжатия, степени завихрения смеси, угла опережения зажигания и других факторов. [3]

Под каждым кадром указан угол поворота коленчатого вала , при котором шторка затвора закрывала линзу, причем знак минус указывает, что угол отсчитан до верхней мертвой точки, знак плюс указывает, что отсчет ведется после верхней мертвой точки. Суммарная продолжительность экспозиции всех 30 снимков составила 0 006 секунды. [4]

ОПЕРЕЖЕНИЯ ЗАЖИГАНИЯ УГОЛ — угол поворота коленчатого вала , выраженный в градусах, от момента зажигания до верхней мертвой точки. [5]

Углом опережения зажигания принято называть угол поворота коленчатого вала от положения, соответствующего моменту подачи искры, до в. Для каждого двигателя при определенных частоте вращения и нагрузке можно подобрать оптимальные углы опережения зажигания, соответствующие наибольшей мощности или наименьшему расходу топлива. При работе с углами опережения зажигания, отличными от оптимальных, мощность двигателя падает, а экономичность ухудшается, так как процесс сгорания протекает не в благоприятной фазе цикла. [7]

Здесь по оси абсцисс отложен угол поворота коленчатого вала , а по оси ординат — давление в цилиндре. [8]

Углом опережения зажигания принято называть угол поворота коленчатого вала от положения, соответствующего моменту подачи искры, до в. [9]

Поэтому длительность фазы догорания, выраженная через угол поворота коленчатого вала , увеличивается, что особенно характерно для дизелей. [10]

Угол впрыска топлива устанавливают и проверяют после каждой переборки двигателя, определяя угол поворота коленчатого вала , при котором плунжер топливного насоса перекрывает — окно буксы. [11]

В этих двух уравнениях давление р выражено в кГ / см2, а угол поворота коленчатого вала р, отсчитываемый от момента воспламенения топлива, в радианах. [12]

Рассмотрим рабочий процесс в развернутой диаграмме в координатах ри или раи, где а — угол поворота коленчатого вала . Развернутая индикаторная диаграмма позволяет выделить и более четко представить процесс горения ( фиг. Кривая расширения 2 — 4, вследствие наличия теплообмена между газом и стенками камеры сгорания, пройдет несколько асимметрично кривой сжатия. [13]

Удобнее рассматривать процесс сгорания в системе координат, где по оси ординат отложены давления, а по оси абсцисс — угол поворота коленчатого вала . [14]

Во всех приведенных выше формулах, начиная с уравнения ( 56), можно по желанию вместо текущего времени t подставить угол поворота коленчатого вала р, отсчитывая угол от момента воспламенения; одновременно следует везде заменить tz на рг. [15]

Видео:Влияние R/S и веса поршневой на мощность двигателяСкачать

Автомобильный справочник

Видео:Фазы на распредвалах, какое перекрытие выставить? Что такое "фаза распредвала"?Скачать

для настоящих любителей техники

Видео:Перемещение поршня, фазы ГРМ, R/S шатуна (часть 1)Скачать

Коленчатый вал

Коленчатый вал является одной из важных деталей двигателя. Он преобразует поступательное движение поршня во вращательное движение, которое в дальнейшем, через трансмиссию, передается к колесам.

Видео:Курс автодиагностики, Что такое угол опережения зажигания, Как он разрушает мотор?Скачать

Кинематика привода коленчатого вала

Кинематика привода коленчатого вала (для одного цилиндра) может быть определена из геометрического расположения осей поршня и поршневого пальца, шатуна и коленчатого вала (радиус коленчатого вала равен половине рабочего хода поршня) (см. рис. «Кривошипно-шатунный механизм поршневого двигателя» ).

Читайте также: Деформация при кручении валов

Если ход поршня х в верхней мертвой точке принять равным нулю, при радиусе кривошипа r и длине шатуна l получаем (см. рис. «Разложение на составляющие силы воздействующей на поршень» ):

х = r ( 1 — cosa) + l (1 — cosβ),

x = r (1 — cosa + 1/λ (1- √‾1-λ 2 ·sin 2 a))

Некоторые производители применяют компо­новку со смещенным поршневым пальцем. За счет изменения положения поршня и в зави­симости от положения шатуна можно ожидать снижения трения и уровня шума. Смещение может осуществляться путем сдвига поршне­вого пальца относительно центрального поло­жения или смещения коленчатого вала.

Если принять смещение для положительных углов поворота коленчатого вала положи­тельным и ввести величину

δ = смещение / длина шатуна

это дает следующее соотношение для хода поршня:

x=r (1 — cosa + 1/λ (1- √‾1-(λ·sin a-δ) 2 ).

На рис. «График зависимости положения поршня от угла поворота коленчатого вала» показано влияние отношения хода поршня к длине шатуна и смещения. Однако различия по сравнению с нормальными зна­чениями смещения в миллиметровом диапа­зоне (δ х = r(1+1/4·λ+3/64·λ 3 +…- cosa-(1/4λ+3/64·λ 3 +…)cos2a+(3/64·λ 3 +…)cos4a+…)

Это выражение демонстрирует присутствие высших гармоник, обусловленных кинематикой привода коленчатого вала, которые также назы­ваются колебаниями двигателя высшего порядка (кратные частоты вращения коленчатого вала).

Поскольку нормальные значения λ состав­ляют около 0,3, членами λ высшего порядка можно пренебречь и в дальнейших расчетах ис­пользовать следующее упрощенное выражение:

Однако это упрощение не может быть ис­пользовано, если необходимо выполнить детальный анализ вибрации и резонанса.

Из упрощенного уравнения получаются следующие соотношения для скорости поршня v и ускорения поршня а, где была введена угловая скорость da/dt=ω= 2πn (п частота вращения):

Здесь также имеют место высшие гармоники, которые не следует игнорировать при иссле­довании явлений резонанса.

Видео:ПЕРЕТЯНУЛ коленвал - ЧТО будет? ИЛИ Почему НЕЛЬЗЯ тянуть "УГЛАМИ"?Скачать

Динамика коленчатого вала

Силы, воздействующие на узел коленчатого вала, и результирующие моменты первона­чально можно определить следующим обра­зом без учета сил инерции (рис.»Разложение на составляющие силы воздействующей на поршень» ).

Сила на поршневом пальце возникает под действием давления газов в камере сгорания, передающегося на поршень. Имеет место следующее:

F_G = (P -P_KGH) A_piston

Сила на шатуне определяется посредством векторного анализа силы на поршневом пальце в направлении шатуна. Имеет место следующее:

Нормальная сила поршня F_N — это векторная составляющая силы на поршневом пальце, перпендикулярная к стенке цилиндра и урав­новешивающая силу на шатуне:

F_N=F_G·tanβ=F_G·λ sina/√¯1-λ 2 ·sin 2 a

Эта сила вносит значительный вклад в соз­дание трения между поршнем и стенкой цилиндра. Сторона, с которой соприкаса­ется поршень после верхней мертвой точки под действием давления газов, называется большой упорной поверхностью, а противо­положная сторона — малой упорной поверх­ностью. Следовательно, наибольшее трение имеет место вскоре после прохождения ВМТ на большой упорной поверхности.

Тангенциальная сила на шатунной шейке коленчатого вала вызывает ускорение ко­ленчатого вала и, следовательно, увеличение крутящего момента коленчатого вала. Она определяется путем векторного анализа силы на шатуне:

Подкоренное выражение может быть упро­щено следующим образом:

Радиальная сила F_R на шатунной шейке ко­ленчатого вала:

Силы инерции можно разделить на коле­бательные и вращательные составляющие. Массы поршня, поршневых колец и поршне­вого пальца m_к относятся к колебательной составляющей и могут быть виртуально со­средоточены в поршневом пальце.

Щека коленчатого вала с шатунной шейкой относятся к вращательной составляющей. Здесь масса обычно сосредотачивается на радиусе кривошипа, на центральной оси ша­тунной шейки. Применимо следующее:

Читайте также: Подшипник вторичного вала ланос

где m_l — масса соответствующего компонента (щека, палец и т.д.), а r_sl — соответствующий радиус центра массы.

В связи с колебательным движением ша­туна целесообразно разделить массу шатуна на колебательную и вращательную составляю­щие. Это может быть сделано, если известно точное положение центра тяжести и момента инерции шатуна, предполагая наличие двух динамически идентичных отдельных масс ма­лой и большой головок шатуна, и определяя Условие равновесия сил, моментов и инерци­онных масс. Обычно предполагается, что одна треть массы шатуна т_pl является колебатель­ной, а две трети — вращательной. Затем при т₀ = m_K + 1/3 т_Рl, как колебательной массы и со­ответствующем ускорении поршня (см. ниже) колебательная сила инерции выражается как:

Таким образом, колебательная сила инерции возрастает пропорционально квадрату ча­стоты вращения двигателя (ω = 2π·п) и имеет составляющую первого порядка и меньшую составляющую второго порядка.

Вращательная сила инерции выводится, как центробежная сила из уменьшенной массы m_r = m_w + 2/3 т_Рl и скорости враще­ния как:

Точно так же вращательная сила инерции воз­растает пропорционально квадрату частоты вращения двигателя, но не имеет составляю­щих высших порядков. Вращательная сила инерции, следовательно, может быть легко уравновешена противовесами, вращающимися со скоростью, равной частоте вращения двига­теля. Неравномерности вращения коленчатого вала столь малы по сравнению с этими силами, что в балансе масс ими можно пренебречь.

Как было показано выше в кинематике узла коленчатого вала, высшие гармоники (колебания высшего порядка) возникают за счет геометрии кривошипно-шатунного ме­ханизма. Амплитуда колебаний 4-го и выше порядков быстро снижается, и в балансе масс этими колебаниями, как правило, пре­небрегают.

Видео:Измерение хода поршня на коленчатом валуСкачать

Уравновешивание масс в одноцилиндровом двигателе

Компонент вращающейся массы в одноци­линдровом двигателе может быть полностью уравновешен при помощи соответствующего противовеса. Противовесы обычно преду­сматриваются на обеих сторонах, и массы должны быть сбалансированы относительно радиуса вращения центра масс. Колебания сил можно представить в виде векторов силы (рис. «Полностью уравновешенные массы 1-го и 2-го порядков» ), когда они моделируются как вращающиеся в противоположных направле­ниях, и имеющие в каждом случае половин­ную величину.

Следовательно, для уравновешивания коле­бательных сил инерции могут быть использо­ваны два вращающихся в противоположном направлении вала. Горизонтальная составля­ющая исчезает и, как минимум составляющая колебательной силы инерции первого порядка может быть скомпенсирована.

Для практически полного уравновешивания масс требуются дополнительные уравновешивающие валы, которые должны вращаться со скоростью в два раза выше частоты вращения двигателя, чтобы полностью уравновесить со­ставляющую колебаний второго порядка.

Часто конструкторам приходится идти на ком­промисс вследствие того, что системы с противо­положно вращающимися валами являются до­рогостоящими, и уже для уравновешивания сил инерции первого порядка требуются значитель­ные массы. Например, масса противовеса может быть равна половине колеблющейся массы. При этом неуравновешенные силы инерции, дей­ствующие наружу в направлении продольной оси цилиндра, уменьшаются наполовину, однако за счет больших масс, вращающихся компонен­тов возникают поперечные силы (см. табл. «Уравновешивание масс в одноцилиндровом двигателе, в зависимости от степени уравновешивания» ). Такая частичная компенсация называется 50% — ной балансировкой. Обычными цифрами явля­ются 100% уравновешивание вращающихся масс и 50% уравновешивание колеблющихся масс.

Видео:как должны болтаться поршня в цилиндрахСкачать

Уравновешивание масс в многоцилиндро­вых двигателях

В многоцилиндровом двигателе силы инер­ции состоят из сил инерции каждого отдель­ного цилиндра, которые накладываются друг на друга. Кроме того, за счет промежутков между цилиндрами создаются неуравнове­шенные моменты инерции. Все возможные поперечные и продольные отклоняющие моменты, и неуравновешенные силы инерции показаны в табл. «Поперечные и продольные отклоняющие моменты и неуравновешенные силы инерции в многоцилиндровых двигателях» .

Читайте также: Все сальники ваз коленчатого вала

Взаимное уравновешивание сил инерции яв­ляется одним из главных факторов, определя­ющих выбор конфигурации коленчатого вала, а, следовательно, и конструкции самого дви­гателя. В многоцилиндровых двигателях силы инерции могут быть уравновешены, если об­щий центр тяжести всех деталей кривошипно-шатунного механизма располагается в средней точке коленчатого вала, т.е., если коленчатый

вал является симметричным (глядя спереди). Это представлено полярными диаграммами сил 1-го и 2-го порядка (см. табл. «Полярная диаграмма сил для рядных двигателей» ).

Диаграмма 2-го порядка для четырех­цилиндрового рядного двигателя является асимметричной, указывая на то, что этот порядок характеризуется наличием больших неуравновешенных сил инерции. Эти силы могут быть уравновешены двумя балансир­ными валами, вращающимися в противопо­ложных направлениях, но с удвоенной часто­той (система Ланчестера).

В табл. «Неуравновешенные силы и моменты 1-го и 2-го порядка и интервалы между моментами зажигания для наиболее распространенных моделей двигателей» приведена сводка неуравнове­шенных сил и моментов для различного числа цилиндров и конфигураций кривошипно-шатунных механизмов.

Видео:Как работает двигатель внутреннего сгорания автомобиля?Скачать

Крутящая сила

Массы в двигателе движутся с постоянно из­меняющимся ускорением, что приводит к возникновению сил инерции. Циклически из­меняющиеся давления в цилиндрах называ­ются силами газообразных продуктов сгора­ния смеси. Те и другие силы по отношению к двигателю имеют как внутренние, так и внеш­ние составляющие. Внутренние силы и мо­менты должны поглощаться компонентами двигателя, в особенности коленчатым валом и картером двигателя, в то время как внешние силы через опоры двигателя передаются на шасси автомобиля.

На поршень действуют циклические уси­лия, создаваемые при сгорании топливовоздушной смеси, а циклические инерционные усилия действуют на поршень, шатун и ко­ленчатый вал. Все эти силы в сумме создают тангенциальную составляющую силы, дей­ствующую на шейку коленчатого вала. Эта сила, умноженная на радиус кривошипа, дает крутящий момент, также изменяющийся по периодическому закону.

В многоцилиндровых двигателях кривые тангенциального давления для отдельных ци­линдров суммируют в соответствии с числом цилиндров двигателя, их расположением, кон­струкцией коленчатого вала и порядком ра­боты цилиндров. Полученная результирующая кривая является характеристикой двигателя (с точки зрения его конструкции) и включает весь рабочий цикл (т.е., для четырехтактных двига­телей два оборота коленчатого вала) (см. рис. «Полностью уравновешенные массы 1-го и 2-го порядков» ). Этот процесс можно проиллюстрировать диаграммой крутящих сил. Эта переменная крутящая сила и результирующий крутящий момент, в зависимости от момента инерции J, создают переменную скорость вращения ω:

с учетом всех наложенных и вновь создан­ных порядков колебаний (в том числе по­ловинных порядков). Это отклонение от постоянной скорости вращения называется коэффициентом циклического изменения скорости вращения и определяется следую­щим образом:

Этот коэффициент циклического измене­ния может быть уменьшен до приемлемого уровня при помощи механизмов, запасаю­щих энергию, таких как, например, маховики. Крутильные колебания, которые можно от­следить назад к описанным выше крутящим силам, также называются крутильными колебаниями 1-го порядка. Эти колебания нельзя смешивать с высокочастотными ко­лебаниями, возникающими вследствие упру­гих деформаций и собственного резонанса коленчатого вала, называемыми колебаниями 2-го порядка.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/ugol-povorota-kolenchatogo-vala-sootvetstvuyuschiy-hodu-porshnya

  🎬 Видео

  Безколенвальный поршневой двигатель внутреннего сгорания золотникового типаСкачать

  

  Немного о балансировке двигателей мотоцикловСкачать

  

  За счёт чего на современных двигателях пытаются получить больше экономичности? (КШМ часть 3)Скачать

  

  Принцип работы двигателя. 4-х тактный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в 3DСкачать

  

  Чем лучше отмыть двигатель изнутри?Скачать

  

  Перемещение поршня, R/S шатуна: классическая схема (часть 2)Скачать

  

  Теория ДВС: КШМ Часть 2Скачать

  

  УОЗ и детонацияСкачать

  

  Ход поршняСкачать

  

  Как работает Двигатель Внутреннего Сгорания ПРОСТЫМИ СЛОВАМИ #ShortsСкачать

  

  Теория ДВС: Принцип работы двигателя с наддувом, Часть 3 - особенности геометрии турбо-двигателяСкачать

  

  Теория ДВС: R/S и длина шатуна в реальных двигателяхСкачать