Восьмицилиндровые двигатели

Восьмицилиндровые бензиновые автомобильные двигатели обычно имеют рабочий объем от 4 до 7 л, дизельные двигатели могут быть значительно большего литража. Как правило, они имеют V-образную конструкцию и 4-коленный крестообразный коленчатый вал с углом расклинки кривошипов 90°.

Анализ уравновешенности восьмицилиндрового двигателя типа V8 с углом развала цилиндров 90° и крестообразным коленчатым валом

Схема КШМ рассматриваемого ДВС показана на рис. 3.36.

Силы инерции и моменты от них, действующие в ДВС типа V8 с углом развала 90° и крестообразным 4-коленным валом

Рис. 3.36. Силы инерции и моменты от них, действующие в ДВС типа V8 с углом развала 90° и крестообразным 4-коленным валом:

а — схема КШМ и действие сил; 6 — схема действия моментов от сил инерции 1-го порядка

Напомним, что нумерация цилиндров V-образных двигателей начинается со стороны носка коленчатого вала (с левого блока цилиндров). Равномерное чередование рабочих ходов обеспечивается при порядке работы 1—5—4—2—6—3— 7—8 или 1—5—7—2—6—3—4—8.

Анализ уравновешенности удобно выполнить, рассматривая этот ДВС как четыре условно «состыкованных» V-образных 2-цилиндровых двигателей (отсеков), как это было выполнено ранее при анализе ДВС типа V6 (см. подпараграф 3.6.2). В каждом 2-цилиндровом отсеке суммарная сила инерции 1-го порядка действует по радиусу кривошипа, ее значение определяется по формуле (3.17). Эти силы в каждом отсеке: Pj — в первом, Pj — во втором, Pj — в третьем,

Pj 4 — в четвертом, равны по модулю, направлены попарно

противоположно друг другу (см. рис. 3.36). Очевидно, что их векторная сумма равна нулю:

где нижние индексы указывают порядок сил инерции и номера цилиндров, составляющих каждый из четырех отсеков.

Аналогично действуют центробежные силы Рск от каждого из четырех колен:

где в нижних индексах указаны номера колена вала (см. рис. 3.36).

Суммарная сила инерции ВПДМ 2-го порядка каждого отсека определяется по формуле (3.18). Эти силы перпендикулярны оси коленчатого вала, расположены в горизонтальной плоскости, параллельны между собой (для всех четырех отсеков). Суммарную силу для всего ДВС типа V8 можно находить как алгебраическую сумму:

Таким образом, рассматриваемый ДВС самоуравновешен от действия всех сил инерции.

Результирующий момент от сил инерции ВПДМ 1-го порядка ?МЛ можно найти как векторную сумму двух моментов: от пары сил 1-го порядка первого и четвертого отсеков 5)(4 g) (в нижнем индексе в скобках показаны номера цилиндров учитываемых отсеков) и от пары сил второго и третьего отсеков У М,- :

На рис. 3.36, б показана графическая иллюстрация определения результирующего вектора • Поскольку угол между складываемыми векторами равен 90°, то

Угол а между вектором результирующего момента и ?М;- и плоскостями 2-го и 3-го колен (рис. 3.36, б) определится из выражения

Суммарная сила инерции 1-го порядка в каждом отсеке действует по радиусу кривошипа и определяется по формуле (3.17):

Приняв расстояние между серединами соседних колен вала равным b (см. рис. 3.36), получим:

Центробежные силы Pcfc в рассматриваемом ДВС типа V8 действуют на каждом колене вала аналогично результирующим сил инерции 1-го порядка каждого отсека (направлены по радиусу колена, постоянны по модулю за период). Величина центробежной силы на каждом колене равна: Рск = Mr-R-со2. Тогда вектор суммарного центробежного момента будет определяться следующими параметрами:

Векторы моментов ^Мл и ?МС направлены одинаково, плоскость их физического действия наклонена к плоскости первого колена под углом 18°26'. Годограф этих моментов — окружность. Их можно уравновесить парой нащечных противовесов с дисбалансом Мпргпр, как показано на рис. 3.36, а. Если принять расстояние между радиус-векторами противовесов равным к, то для полного уравновешивания необходимо выполнить условие

Обычно уравновешивание моментов и ^Мс выполняют не двумя, а шестью противовесами, как показано на рис. 2.5, б и пояснено в параграфе 2.2.

Результирующий момент от сил инерции ВПДМ 2-го порядка ^М;2 равен нулю, что следует из симметрии расположения суммарных сил инерции 2-го порядка всех четырех отсеков (см. рис. 3 36): Pj Рк2 б), PW V8)’ равенства нулю их суммы (см. выше), равенства их модулей при любом угле поворота кривошипа ф.

Таким образом, после установки нащечных противовесов для уравновешивания момента от сил инерции 1-го порядка и центробежного момента ^Мс ДВС типа V8 рассмотренной схемы оказывается полностью уравновешенным от действия всех инерционных сил и моментов. Неуравновешенным остается только возмущение от действия переменного крутящего момента двигателя. Заметим, что это возмущение при прочих равных условиях (размеры цилиндра, цилиндровая мощность и т. п.) существенно меньше, чем у ранее рассмотренных двигателей с меньшим числом цилиндров.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >