Отдел продаж
8 (499) 755-89-57
Лодки, запчасти
8 (499) 755-89-57

Как можно увеличить число оборотов вала в механизме


Устройство для увеличения частоты вращения вала машины, 14 букв, сканворд

• Устройство для увеличения частоты вращения вала машины

• Экономический показатель

• в технике — устройство для увеличения частоты вращения вала машины

• в экономике — коэффициент, показывающий меру умножающего воздействия положительной обратной связи на выходную величину управляемой системы

• м. астрономический снаряд: повторительный круг, коим берут несколько раз сряду высоту светила, и итог делят на число разов, отчего погрешность уменьшается

• механизм, характеризующий увеличенное воздействие инвестиций и затрат на доходы

• профессия Вячеслава Котеночкина

• рисует мультфильмы

• тот, кто работает в области мультипликации

• устройство для увеличения частоты какого-либо периодического процесса

• устройство для усиления действия какого-либо механизма

• устройство, обеспечивающее получение нескольких одинаковых снимков при фотографировании, фотопечати

• художник, рисующий мультфильмы

• численный коэффициент Кейнса

• в технике — устройство для увеличения частоты вращения вала машины.

• устройство для нагнетания в парогидравлический пресс воды под большим давлением

Механизм управления числом оборотов вала дизеля [1969 Максимецев В.А. - Тепловоз 2 ТЭ10Л. Руководство по эксплуатации и обслуживании]

Основными элементами электрогидравлического управления оборотами являются: электромагниты А, Б, В, Г, которые включаются контроллером в определенной последовательности и изменяют положение золотникового устройства; гидравлический сервомотор управления 13, посредством которого изменяется затяжка всережимной пружины регулятора; юлотниковое устройство, управляющее подачей масла под давлением в сервомотор 13; жесткая связь обратная (рычаги 27, 22, 19), обеспечивающая устойчивость процесса изменения оборотов.

Как видно из рис. 54, три электромагнита А, Б и В действуют на вершины треугольной пластины 26, поддерживаемой в верхнем положении пружиной. Перемещение треугольной пластины 26 через рычаг 27 передается плунжеру 28, управляющему подачей масла в сервомотор 13. Включением трех указанных электромагнитов в определенной последовательности достигается семь различных ступеней скорости. Результат перемещения электромагнита Г противоположен результатам перемещения соленоидов А, Б и В. При включении соленоида Г золотник скорости 29 движется вниз, открывая отверстие в золотнике скорости на слив, что ведет к уменьшению оборотов вала дизеля. При этом обратная связь (рычаги 27, 22, 19) перемещает плунжер вниз, перекрывая отверстия в золотнике скорости диском плунжера 28. При выключении электромагнита Г золотник скорости движется вверх под действием пружины 30, расположенной под ним, открывая подвод масла к поршню 15, что ведет к увеличению оборотов вала дизеля. Использование электромагнита Г в комбинации с тремя электромагнитами А, Б и В удваивает число ступеней скорости.

Рассмотрим работу электрогидравлического управления при трех скоростных режимах.

Равновесное положение. На установившемся режиме плунжер 28 своим диском перекрывает отверстия в золотнике скорости 29, благодаря чему масло запирается в пространстве над поршнем 15 и обеспечивает равновесие поршня при определенных оборотах вала дизеля.

Увеличение числа оборотов вала дизеля. При переводе рукоятки контроллера с низших позиций на высшие включается один или комбинация электромагнитов А, Б, В, Г. Электромагниты перемещают вниз треугольную пластину 26, которая через рычаг 27 перемещает плунжер 28. При этом диск плунжера 28 открывает доступ масла под давлением из аккумуляторов 33 через отверстие во вращающемся золотнике скорости 29 к поршню 15 сервомотора управления 13. Диаметр отверстия во вращающемся золотнике скорости подобран так, чтобы скорость перемещения поршня 15 сервомотора не зависела от числа оборотов золотника. Поршень 15 опускается, сжимая всережимную пружину 25, грузы сходятся, и регулятор перемещает рейки топливных насосов на увеличение подачи топлива. В то же время жесткая обратная связь (рычаги 19, 22, 27) возвращает плунжер 28 в среднее положение, закрывая отверстия золотника скорости 29 диском плунжера 28. Тем самым поршень 15 устанавливается в определенном положении, соответствующем включенным электромагнитам.

Уменьшение числа оборотов вала дизеля. При переводе рукоятки контроллера с высших позиций на низшие один электромагнит или комбинация их (А, Б, В, Г) обесточивается, а плунжер 28 перемещается вверх пружиной 32. Полость над поршнем 15 сообщается со сливом, что вызывает перемещение поршня 15 вверх и уменьшение затяжки все режимной пружины 25. Регулятор уменьшает подачу топлива. При движении поршня 15 вверх плунжер 28 при помощи рычагов обратной связи (рычаги 19, 22, 27) возвращается в среднее положение, вследствие чего поршень 15 займет новое положение, соответствующее включенным электромагнитам.

Указанный процесс снижения оборотов вала двигателя происходит в случае перевода рукоятки контроллера на две или более позиций, при этом масло свободно проходит под нижним сливным диском плунжера 28 в выпускное окно, чем достигается быстрое снижение оборотов.

При переводе рукоятки контроллера на одну ступень обороты вала двигателя снижаются плавно, так как нижний диск плунжера 28 выполнен с перекрышей относительно сливного отверстия в золотнике 29 и занижен по диаметру. Поэтому при движении поршня сервомотора 13 вверх плунжер золотника перекроет слив с опережением, а поршень сервомотора 13 замедляет движение и плавно доходит до заданного положения, вытесняя масло в сливное отверстие через зазор между золотником 29 и нижним пояском плунжера 28.

Тема крутящего момента | Роторные двигатели - прошлое и будещее

Ведущий показатель, по которому судят о возможностях и применимости мотора, это МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ. Уже потом идут его экономичность, моторесурс, массогабаритные показатели и пр.

Мощность в свою очередь складывается из произведения двух главных параметров:

— частота (скорость) вращения вала двигателя; — крутящий момент на этом валу;

Чем выше значение каждого их этих параметров — тем больше мощность мотора. Рассмотрим возможность повышения мощности двигателя при неизменном объеме рабочих камер. Следовательно, повышать мощность не увеличивая рабочий литровый объем, возможно лишь двумя путями:

– увеличивая частоту вращения вала и скорость движения главного рабочего органа;

— увеличивая значение крутящего момента на валу мотора;

Рассмотрим перспективы увеличения каждого из этих параметров:

Возможно, ли все выше и выше поднимать значение скорости вращения вала? Нет, нельзя – и вообще, для большинства потребителей мощности значение приводных оборотов должно быть невелико – для автомобиля в городском и в стартовом цикле- это сотни, а то и десятки оборотов в минуту, для гребных винтов больших и малых судов нужно лишь несколько большее значение. Даже для винтов самолетов это значение не должно превышать 1000-1200 оборотов в минуту, а для вертолетов это значение заметно ниже… Но современные поршневые моторы начинают развивать более или менее приемлемую мощность при оборотах от 1500 в минуту. Т.е. для таких моторов в качестве посредников между колесами-винтами и моторами приходится ставить сложные, дорогостоящие и тяжелые редукторы, либо вариаторы… Но если для повышения мощности мы решим повысить обороты вала мотора, то редукторы потребуются еще более сложные и тяжелые, с большим количеством передаточных ступеней. Т.е. – повышение мощности за счет увеличения числа оборотов вала — весьма малоэффективный путь. Тем более, что поршневые двигатели с кривошипно-шатунным механизмом и сложным механизмом газораспределения чисто по конструктивным особенностям не могут давать бороты выше 7-8 тысяч в минуту. Двигатель Ванкеля заметно мощнее, так как его рабочие частоты вращения несколько выше – до 10-12 тыс. оборотов

Существует, правда возможность ставить десмодромный механизм приводов впускных-выпускных клапанов. Такой механизм позволяет заметно поднять обороты поршневого двигателя. Но он очень сложный и дорогой. Поэтому находит лишь применение в экзотической технике, типа спорткаров Формулы-1 или мотоциклов Ducati.

Следовательно, для повышения мощности мотора более выгоден и эффективен иной путь – путь увеличения значения крутящего момента. В двигателях крутящий момент является важнейшим динамическим показателем и характеризует тяговые возможности двигателя.

Но вначале кратко разберем и вспомним само основное понятие — что такое крутящий момент.

Коротко это физическое понятие можно определить так: крутящий момент (момент силы) — это вращающая сила, которую создает главный рабочий орган двигателя и передает ее на вал двигателя.

   Представить суть понятия крутящего момента, можно на примере обычного рычага в виде гаечного ключа. Если мы накинем ключ на туго затянутую гайку, и для того, чтобы сорвать её с места, с силой нажмем на рукоятку ключа, то на гайку начнет воздействовать крутящий момент (Мкр). Крутящий момент равен силе, приложенной к рычагу – рукояти гаечного ключа, умноженной на длину плеча силы. В цифрах это будет описываться так: если на рукоять ключа длиной один метр подвесить 10-килограммовый груз, то на гайку будет воздействовать крутящий момент величиной 10 кг•м. В системе измерения СИ этот показатель (умножается на значение ускорения свободного падения – 9,81 м/с2) будет равен 98,1 Н•м.

Из этой простой формулы, описывающей механику крутящего момента, исходит следующий вывод: получить больший крутящий момент можно двумя путями –либо нарастив длину рычага, либо увеличив вес груза.

В двигателе крутящий момент представляет собой произведение сил давления рабочих газов на полезную поверхность главного рабочего органа, на плечо приложения. В случаях с поршневыми двигателями это плечо приложения равно радиусу кривошипа коленчатого вала, в случаях с двигателями Ванкеля – это плечо между центром ротора и осью эксцентрикового вала, а в случае с совершенным роторным двигателем – это плечо от центра вращения вала до средины рабочей лопасти ротора. (РИС.)

В наиболее распространенных сегодня поршневых моторах крутящий момент возникает благодаря сгоранию рабочей смеси, которая расширяясь с большим давлением, толкает поршень вниз. Поршень в свою очередь через шатун давит на «колено» коленчатого вала. Хотя в описании характеристик двигателей длину плеча не указывают, об этом позволяет судить величина хода поршня (которая является удвоенным значением радиуса кривошипа). В силе, которая влияет на плечо рычага и создает крутящий момент, так же следует учитывать силы трения и инерции.

Примерный расчет крутящего момента поршневого мотора происходит так. Рабочие газы горения топливо-воздушной смеси давят на поршень, поршень передает давление на шатун, а шатун свое движение вниз передает на кривошипный механизм. Когда поршень толкает шатун с усилием 200 кг на плечо 5 см возникает крутящий момент 10 кГ•с, или 98,1 Н•м. Но у поршневого мотора с кривошипно – шатунным механизмом есть один очень серьезный недостаток: он создает усилие крутящего момента очень небольшой период времени в рабочем цикле. Четырехтатный мотор лишь один рабочий такт из четырех развивает рабочее усилие, а двухтактный мотор – только каждый второй такт. Во время нерабочих тактов коленчатый вал и поршневая группа вращаются по инерции массивных движущихся деталей мотора. То есть график распределения приложения движущей силы на круг вращения будет выглядеть так….. (cмотри графики крутящего момента тремя абзацами ниже)

Но тут есть еще один очень важный аспект. Не стоит думать, что усилие вращающего момента полноценно и активно работает весь период рабочего такта. На самом деле даже во время осуществления именно рабочего такта сила крутящего момента не вполне полноценна и не является отображением всей мощи силы давления рабочих газов на поршень. Т.е. крутящий момент поршневого мотора связан с силой давления рабочих газов расширения на поршень не вполне прямым и совсем малоэффективной образом. Виной тому врожденные и неискоренимые пороки посредника между прямолинейным движением поршня и вращательным движением вала — кривошипно – шатунного механизма. Причем они проявляют себя во всей красе как в поршневых двигателя, так и в роторных моторах Ванкеля.

Рассмотрим кинематику кривошипно – шатунного механизма (КШМ-а) поршневого мотора.

Когда давление газов на первом этапе горения топлива максимально, т.к. в это время объем камеры сгорания минимален, и работа совершаемая газами тоже наиболее велика, то в это миг крутящий момент на валу мотора от работы таких газов равен нолю. Ибо поршень в этой фазе работы КШМ-а находится в верхней мертвой точке и плечо рычага кривошипа равно нолю. Вся кинематика мотора (если это одноцилиндровый двигатель) движется лишь под воздействием сил инерции массы движущихся частей поршневой и кривошипно-шатунной группы двигателя. Именно для этого на поршневые моторы и ставят маховики, чтобы усилить инерционность этой части деталей двигателя. Т.е. на этом этапе работы поршневого мотора длинные осевые линии плеча кривошипа и шатуна выстроились одну прямую линию, которая параллельна вектору силы расширяющихся газов. Поэтому вся сила этих газов в данный момент тратится на деформацию конструктивных элементов поршневой и кривошипно-шатунной группы и полезная работа газов расширения в этот миг полностью отсутствует.

Далее – под действием инерции вращения вал двигателя поворачивается, и движение кривошипа приводит к постепенному увеличению плеча, которое воспринимает крутящий момент, т.е. величина полезной силы расширяющихся газов возрастает. Величина нарастания значения плеча кривошипа постепенно увеличивается до значения углового расстояния в 60 град. от положения верхней мертвой точки. (РИС.) Именно в этой позиции возможно максимально эффективная работа КШМ-а, но время получения максимально возможного крутящего усилия (крутящего момента) уже утеряно, ибо по мере углового движения вниз верхней точки плеча кривошипа, вниз движется и поршень и давление рабочих газов в камере сгорания значительно падает… То есть сила газов расширения в момент наиболее высокого КПД уже не так велика, как в верхней мертвой точке.

Далее, вал двигателя с кривошипом продолжает вращение и проекция плеча кривошипа по отношению к вектору силы расширяющихся газов снова начинает уменьшаться… При этом по мере движения поршня вниз и дальнейшего увеличения объема расширения камеры сгорания, давление газов в ней падает, а значит падает и усилие давления этих газов на поршень.

Следовательно, на линии расширения газов и угловом пути плеча кривошипа после достижения им положения в 60 град. от верхней мертвой точки, величина крутящего момент резко падает, так как к этому приводит сложение двух процессов — падение движущего поршень давления рабочих газов и резкое уменьшение воспринимающего силу этого давления плеча кривошипа. В нижней мертвой точке продольные оси шатуна и плеча кривошипа снова выстраиваются в одну линию, и давление рабочих газов снова бессмысленно тратит свою уже небольшую силу лишь на бессмысленную деформацию элементов мотора, а движущиеся детали мотора продолжают вращаться лишь под действием инерции своих масс. По сути дела КШМ выдает силу крутящего момента на вал двигателя лишь дробными, последовательными пульсациями — серией многочисленных, но кратковременных толчков.

Все автомобилисты ощущают все прелести именно такого режима работы поршневого мотора с КШМ-ом особенно в моменты, когда надо с некоторой средней скорости, если идешь на высшей передаче и теряешь инерцию движения, вдруг резко ускориться- то есть снять с мотора мощное усилие крутящего момента. Если не переходить на низшую передачу, просто резко попытаться увеличить обороты мотора на прежней передаче и нажать на педаль «газа», то получим не мощное тяговое усилие, а лишь задыхающееся тарахтение и вибрацию мотора, готового заглохнуть… Это именно проявил себя малоэффективный режим работы КШМ-а, который не способен эффективно снять крутящий момент при невысокой частоте вращения вал. Приходится в этом случае переходить на нижнюю передачу и резко нажимать педаль газа, чтобы увеличить обороты мотора, тем самым обеспечить большое количество «силовых толчков» КШМ-а в единицу времени и увеличить тяговое усилие. А вот электромоторы, которые переводят рабочую мощь электромагнитных сил в своих обмотках в простое вращательное движение без всяких малоэффективных механизмов – посредников, не страдают такой болезнью. Именно поэтому многие автомобилисты с завистью наблюдают, как легко и мощно стартуют со светофоров громоздкие и тяжелые троллейбусы, обгоняя в стартовом импульсе легкие и вроде бы мощные легковые авто. То же можно сказать и о стартовом импульсе гибридных автомобилей, где стартовый импульс (крутящий момент на старте) обеспечивает электромотор.

Итак – КШМ – это неизбежный и тяжелый порок поршневых моторов, который резко снижает их эффективность, увеличивает их громоздкость, повышает цену и уменьшает надежность. Поэтому уже не менее ста лет идет, пока еще безуспешная работа, по созданию бесшатунных схем поршневых двигателей. Работы идут сто лет, но серьезной отдачи от нее пока не видно, так как сама схема поршневого мотора давно исчерпала свои возможности в плане принципиального совершенствования. Именно поэтому почти всю историю техники осуществляются попытки создать более эффективную и инженерно совершенную конструкцию мотора без применения поршней с возвратно – поступательным движением. Именно таким направлением является линия создания роторных машин с вращательным движением главного рабочего элемента.

Роторные двигатели

Наиболее известным двигателем, использующим принцип непрерывного вращения главного рабочего органа является газовая турбина. Но газовая турбина не имеет герметично запираемой камеры сгорания и в этом ее главный недостаток, которые проявляется в малом КПД и высоком расходе топлива. В отличие от поршневых двигателей- двигателей «объемного расширения», турбины являются «проточными» силовыми машинами. Поэтому не будем говорить об этих типах силовых машин, тем более что у турбин с крутящим моментом все вполне прилично (правда- только на высоких оборотах вращения их ротора- крыльчатки). Сейчас поговорим о роторных двигателях с запираемыми камерами сгорания.

Единственным на сегодня выпускаемым в промышленных масштабах роторным двигателем является двигатель Ванкеля – роторный двигатель с планетарным движением главного рабочего элемента. Как я уже писал, этот тип двигателя обладает одним неоспоримым преимуществом- это наиболее простой по количеству деталей тип конструкций. Но при этом он обладает немалыми врожденными, неизбежными для такого типа организации внутренней кинематики, недостатками. И один из основных недостатков — наличие КШМ-а. Не удивляйтесь: как это – роторный двигатель, а имеет кривошипно- шатунный механизм? А вот так- имеет. Правда двигатель Ванкеля обладает не полноценным КШМ-мом, как его поршневые конкуренты, а лишь его фрагментом. Но этот фрагмент и заключает в себе все главные недостатки и пороки классического КШМ-а, которые и играют на такую сложную судьбу этого типа двигателей. Поэтому двигатели Ванкеля и не смогли потеснить своих поршневых конкурентов – ибо у них не было преимущества в главном: не было простой и мало затратной схемы переведения давления рабочих газов во вращение рабочего вала. То есть роторный двигатель Ванкеля только лишь от части ушел от возвратно –поступательного движения поршней, но так и не смог прийти к чистому и простому вращательному движению главного рабочего элемента, поэтому в его конструкции и пришлось применять кривошипный механизм, со всеми его недостатками и потерями. (РИС.) Соответственно, надо понимать, что планетарное вращательное движение центра ротора вокруг геометрического центра рабочей камеры и вокруг оси вала есть промежуточный вариант устройства, между двумя диаметрально противоположными типами организации движения главных рабочих элементов разных типов двигателей: возвратно – поступательным и простым вращательным движением.

Рассмотрим, как работает и проявляет себя кривошипный механизм в двигателе Ванкеля, который создает самое главное в моторе — крутящий момент.

В роторном моторе с планетарным движением главного рабочего элемента давление газов передается на грань вращающегося треугольного ротора. Газы толкают эту грань и придают вращательно – поступательное движение ротору. Ротор, который подвижно насажен на эксцентриковый вал, вращаясь вокруг своего геометрического центра, одновременно совершает поступательно – кольцевое движение по полости рабочей камеры. При этом движении геометрический центр ротора описывает ровную окружность вокруг центра камеры сгорания, которая совпадает с главной осью эксцентрикового вал. Вращательное движение ротора вокруг своей оси механически преобразовать во вращение вала предельно сложно, поэтому остается снять полезную силу с планетарного, кольцеобразного вращения центра ротора вокруг центра рабочей камеры. Именно этим и занимается эксцентриковый вал, но если внимательно рассмотреть его конструкцию, то мы обнаружим в нем такой знакомый и такой малоэффективный кривошип. При этом недостатки работы этого механизма в двигателе Ванкеля как бы спрятаны в необычности его конструкции, поэтому и не бросаются в глаза сразу, хотя все пороки и изъяны действия этого механизма в роторном моторе с планетарным вращением главного элемента проявляются «по полной программе».

Итак, расширение рабочих газов в двигателе Ванкеля происходит только в одной зоне его камеры сгорания, форма которой называется эпитрохоидой. (РИС.) Следовательно, начала такта расширения и его завершение будет происходить в постоянно одинаковых геометрических позициях. Поэтому и суммарный вектор силы, который будет придавать планетарное, вращательно – поступательное движение ротору будет все время работать в одном направлении. А вот плечо рычага, которым обладает эксцентрично посаженый на вал мотора диск, который и будет переводить поступательное движение ротора во вращение этого вала, будет все время меняться по закону синусоиды. То есть будут две геометрические точки, когда проекция плеча рычага по отношению к направлению вектора действующей силы, будет равна нолю. (РИС.) Так же будут две точки, когда проекция плеча рычага по отношению к вектору силы будет максимальной, а во всех остальных точках проекция этого плеча будет различна по значению, меняясь по закону синусоиды. Всё совершенно так же, как и в КШМ-е поршневого мотора. Именно поэтому двигатель Ванкеля в исполнении с одной роторной секцией имеет крайне неудовлетворительную диаграмму крутящего момента – еще хуже, чем у поршневого мотора. Ведь длина рабочего хода у двигателя Ванкеля меньше, поэтому и рывки по нарастанию и падению интенсивности крутящего момента еще больше. Но к этому недостатку добавляется еще и возможность на небольшом участке вращения ротора иметь отрицательный крутящий момент, т.е. момент который работает против основного вращения ротора… Вот такого этапа в диаграмме крутящего момента в поршневых моторах точно нет. Именно по этой причине односекционные моторы Ванкеля с одним ротором имеют очень плохую диаграмму крутящего момента и нуждаются для приобретения приемлемой работоспособности в массивных маховиках. На приведенном выше схеме из старой книги «Судовые роторные двигатели» хорошо видно, как на первом (верхнем графике) линия значения крутящего момента в односекционном двигателе Ванкеля часть времени опускается в поле отрицательных значений. Т.е. некоторое время сила рабочих газов вращает ротор в обратном направлении… соотвественно и режим крутящего момента у такого двигателя очень плохой.

Эксцентриковый вал совершает три оборота за один оборот ротора, и это соотношение задается специально подобранным передаточным отношением шестерен, которые определяют движение ротора по отношению к корпусу и диаметром дисков – эксцентриков главного вала. Так как ротор имеет три грани, то один оборот вала приходится на точно один рабочий ход, который совершает каждая грань ротора, то есть оборот вала с прохождением двух мертвых точек кривошипа эксцентрикового вала будет осуществляться на каждый рабочий ход. Т.е. на каждый рабочий ход грани ротора и оборот вала будет приходится две точки когда плечо рычага кривошипа равно нолю и крутящий момент тоже равен нолю. В этот момент ротор и вал вращаются лишь по инерции, или – в исполнении с двухроторным вариантом мотора – за счет рабочего усилия другого ротора. Лучшие тяговые возможности двигателя Ванкеля, по отношению к поршневым моторам, проявляются лишь за счет того, что инерция движения вращающихся масс этих моторов гораздо выше и активнее, ибо в двигателях Ванкеля все движение организовано по вращательному принципу и не имеет возвратно – поступательных движений.

Так же надо отметить, что двигатели Ванкеля по режиму крутящего момента являются «верховыми» моторами- т.е. у них большая величина крутящего момента появляется только на «верхах», т.е. после набора значительного количества оборотов главного вала. Т.е. чтобы резко стартовать с места автомобилю с двигателем Ванкеля надо вначале хорошо прогазоваться и набрать мощь — «раскрутить» двигатель до боольших оборотов и только потом выжать сцеление, иначе на малых оборотах земетной силы крутящего момента на валу не будет и авто не удастся резко сорвать с места.

Проведя это небольшое исследование темы крутящего момента мы увидели, что на настоящем этапе развития техники постоянным и непрерывным крутящим моментом могут похвастаться лишь газовые турбины и электромоторы- силовые машины, в которых тяговое усилие действующего силового принципа превращается во вращение главного вала непосредственно и без применения механизмов — посредников. А вот поршневые моторы и двигатели Ванкеля, которые используют для преобразования поступательного движения главных рабочих органов во вращательное движение своих главных валов конструкции – посредники, в виде кривошипных механизмов, выдают на главный вал прерывистый, пульсирующий крутящий момент плохого качества.

Именно в избавлении от этого недостатка автору этих строк и видится задача по созданию двигателя внутреннего сгорания с герметично запираемой камерой сгорания, который будет обладать простым непрерывным вращением главного рабочего элемента. Поэтому такой мотор не будет нуждаться в механизме — посреднике и будет сразу преобразовывать простое и непрерывное вращение главного рабочего элемента в непрерывное вращение рабочего вала с постоянным крутящим моментом

ПРОДОЛЖЕНИЕ СТАТЬИ О КРУТЯЩЕМ МОМЕНТЕ Опубликовано 30.06.13г.

Но — в приведённых выше рассуждениях есть одна важный уровень фактологии, который уводит нас еще дальше в теорию и практику изучения рабочих схем существующих тепловых двигателей, различных силовых машин и прочих моторов. И изучение этих вопросов, как и обобщение и исследование такой технической практики, должно привести нас к пониманию – на каком пути развития пытаться создать конструкцию совершенного теплового двигателя. Привести к осознанию – что нам делать: искать принципиально новую конструкцию совершенного теплового двигателя, или может быть обойтись поверхностным тюнингом существующих двигателей и добиться на этом пути высоких результатов? Итак, выше мы говорили, что сам режим работы кривошипно-шатунного механизма (КШМ) поршневого мотора даёт непрерывно пульсирующий (изменяющийся) от ноля до максимума и обратно величину крутящего момента. Но – в двигателях ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, этот недостаток накладывается на другой еще более существенный и неискоренимый порок таких моторов. А в иных типах двигателей, в которых этого второго недостатка нет, а есть только первый недостаток, обусловленный наличием в моторе КШМ, с величиной и режимом крутящего момента все обстоит не так уж плохо.

Эти редкие счастливчики из большого мира моторов – паровые двигатели, т.е. двигатели внешнего сгорания. В отличие от двигателей ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (бензиново-соляровых моторов), двигатели ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ (паровые двигатели) имели и имеют совершенно недостижимый для ДВС могучий крутящий момент, что позволяло паровым двигателям обходится совсем без коробки передач, этой весьма громоздкой и дорогой части любого современного автомобиля. А в магистральных дизельных железнодорожных тепловозах вместо механических коробок передач в паре с дизельным двигателем применят дорогие и сложные по устройству электрические или гидромеханические передачи. А вот старинные паровозы с примитивными паровыми двигателями на угле без всяких коробок передач легко сдвигали с места и разгоняли до высоких скоростей тысячетонные составы…

Почему же так происходит? Что за загадочное явление в мире моторов, где старинные и примитивные паровые машины оказываются в какой-то своей части гораздо совершеннее и удобнее современных дизелей, газовых турбин и прочих ДВС (двигателей внутреннего сгорания)?

Оказывается – в паровых двигателях, благодаря особенностям организации их технологических циклов, внутренняя логика цепочки преобразования типов энергии гораздо более дружественна для создания высокого значения крутящего момента. Т.е. паровые машины (паровые двигатели) для создания стабильного и мощного крутящего момента, как машины для преобразования разных типов энергии, оказались гораздо более подходящими и эффективными, чем ДВС (двигатели внутреннего сгорания) с их сложной организацией технологических циклов. Правда, КПД паровых машин при этом оказывается многократно хуже, чем у бензиновых или дизельных, или даже газотурбинных ДВС (двигателей внутреннего сгорания). Зато никакого тюнинга конструкции и видоизменения механической сути паровых двигателей для повышения значения крутящего момента делать не нужно, он у них и так на предельном значении.

Итак — рассматриваем организацию и схему работы таких технологических циклов в моторах двух типов: в двигателях ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ и в двигателях ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ.

В двигателях ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ устройство для создания Рабочего Тела высокого давления обособленно от расширительной машины. Т.е. паровой котёл, который создает поток водяного пара (Рабочего Тела) отделен от самого парового двигателя — т.е. от поршневого мотора (расширительной машины). Такое разделение резко снижает КПД парового двигателя, ибо теплопередача тепловой энергии через стенку котла от горящего топлива в нагреваемому пару – резко ухудшает КПД такой силовой установки. НО – зато в итоге паровой котёл даёт стабильный по количественному весовому расходу и давлению поток Рабочего Тела — водяного пара. Т.е. от момента подачи пара в поршневой двигатель, до момента отсечки пароподачи в конце рабочего хода, пар продолжает поступать на линии расширения по ходу поршня в полость рабочего цилиндра и давление в этом цилиндре не падает весь рабочих ход (до момента отсечки). Поэтому давление пара продолжает создавать одинаково стабильное усилие на поршень весь рабочий ход. Т.е. расширение Рабочего Тела (рабочий ход) парового поршневого двигателя происходит в режиме изобарного процесса – при постоянном давлении. Для создания мотором максимального по времени и наиболее мощного по значению режима крутящего момента – это наилучшие условия. Итак — в двигателях ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ Рабочего Тела хватает для того, чтобы обеспечить постоянное и вполне мощное рабочее давление на поршень по длине всего рабочего его хода. Т.е. по самой своей схеме принципиальной организации работы паровые двигатели имеют практически идеальный крутящий момент и высокую мощность и совершенно не требуют тюнинга двигателя в области совершенствования тяговой мощности. Она у паровых машин и так на предельной высоте.

Но вот в двигателях ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ определяется совсем иная схема организации рабочих процессов в моторе. По основному своему принципу организации технологических процессов в таком моторе, поршневой ДВС испытывает крайний недостаток в полноценном наполнении рабочего пространства между поршнем и цилиндром Рабочим Телом высокого давления. В момент поджигания сжатого заряда рабочей топливно-воздушной смеси поршень стоит около Верхней Мертвой точки, но по мере течения времени, когда заряд начинает гореть и выделять тепло и поднимать давление, поршень начинает очень быстро ускоряться. Обычно последние порции сжатого заряда, которые находятся дальше всего от очага первоначального поджигания около свечи, не успевают сгореть и идут на выхлоп. Ибо фронт пламени в сжатом заряде распространяется со скоростью до 20 м/сек, а поршень на середине своего пути разгоняется до скорости 10-15 м/сек. При этом давление в горящем заряде резко падает (рабочий объём между дном цилиндра и днищем поршня быстро увеличивается), температура заметно уменьшается и последние порции топливной смеси перестают гореть…

Теоретически считается, что горение происходит только в период 40°-60° от Верхней Мертвой Точки, т.е. процесс «горение- создание рабочего тела» идет лишь 40°-60° углового расстояния из 180° общего расстояния рабочего хода поршня. Т.е. оставшиеся минимум 120° углового расстояния на поршень давит всё меньшее давление Рабочего Тела, ибо рабочее пространство между донышком цилиндра и поршнем увеличивается, а Рабочего Тела не добавляется. Вот его давление на поршень и уменьшается…

Но тут мы должны вспомнить, что рабочий ход – это только один из четырёх линейных возвратно-поступательных движений технологического цикла 4-х тактного поршневого ДВС (двигателя внутреннего сгорания). Т.е. получается очень грустная арифметика – из 720° градусов углового расстояния полного технологического цикла такого мотора (2-а оборота коленвала на полный цикл), только 180° предоставляется собственно на сам рабочий ход, но вот нарастающее (или не уменьшающееся) давление на поршень со стороны газов Рабочего Тела осуществляется лишь на угловом расстоянии не более 60°. Т.е. делим 720 на 60 и получаем 12. Т.е. полноценно и активно Рабочее Тело в поршневом ДВС (двигателе внутреннего сгорания) действует только 1/12 часть времени полного технологического цикла такого мотора, т.е. не более 8%… А в поршневом паровом двигателе двойного действия постоянное давление подводится к поршню около 85% полного технологического времени цикла такого мотора.

Теперь, я надеюсь, читателю становится понятно, почему поршневому ДВС (двигателю внутреннего сгорания) для своей работы требуются высокие обороты коленвала и громоздкая и сложно устроенная коробка передач, для создания приемлемого для потребителя крутящего момента. А вот паровая машина (двигатель ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ) может выдавать могучий крутящий момент на частоте всего в пару десятков оборотов главного вала в минуту и без всякой коробки передач.

А если добавить сюда еще и синусоидальный, пульсирующий режим выдачи крутящего момента кривошипно-шатунным механизмом любого поршневого мотора, то становится ясным, что в поршневом ДВС (двигателе внутреннего сгорания), реально мощный импульс крутящего момента на коленчатом валу поршневого ДВС создается еще в меньшем промежутке времени, чем 8% примерно на треть – т.е. около 6%. Как говорится печальная картина, и никакое совершенствование механизмов моторов, никакое обвешивание электроникой малоэффективного железа, никакой чип-тюнинг не могут изменить этого принципиального недостатка поршневых ДВС (двигателей ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ). Так что же нам делать, чтобы произвести реальное улучшение положения дел с тепловыми силовыми машинами и тяговыми моторами на ископаемом топливе? Какую создать совершенную конструкцию, какую произвести ревизию существующих моделей двигателей и какой совершить тюнинг (т.е. модернизацию) самой идеи теплового двигателя? Ответ на такой вопрос о тюнинге самой идеи двигателя есть у автора статьи, и он изложит его в следующей части такой статьи.

Смотрите продолжение, которое скоро здесь появится.

Типовые механизмы для ступенчатого изменения скорости.

В зависимости от назначения станка, требуемого диапазона регулирования величины передаваемых нагрузок и других условий работы в приводах металлорежущих станков используются различные механизмы для ступенчатого изменения скорости.

Многоскоростные электродвигатели.В современных конструкциях металлорежущих станков довольно часто встречаются двух-, трех- и даже четырехскоростные асинхронные электродвигатели (рис. 1). Двухскоростные электродвигатели выпускают с числом оборотов 3000\1500 или 1500\750, трехскоростные – с числом оборотов 3000\1500\1000 и четырехскоростные – с числом оборотов 3000\1500\1000\750.

Ступенчатые шкивы.(рис. 2) Изменение скорости с помощью ступенчатых шкивов достигается перестановкой ремня с одной ступени на другую. Для того чтобы ремень без специального натяжного устройства мог передавать крутящий момент на любой из имеющихся, сумму диаметров сопряженных шкивов делают постоянной на всех ступенях, т. е. D1+D5=D2+D6=D3+D7=D4+D8.

Парносменные колеса.В станках для массового и крупносерийного производства, а также в специализированных станках для изменения скорости движения используются парносменные колеса А и В (рис. 3). В зависимости от желаемого количества скоростей к станку прилагается комплект сменных колес, пользуясь которыми получают геометрический ряд чисел оборотов шпинделя. Количество возможных скоростей равно количеству сменных колес.

Шестеренные коробки скоростей.Коробки применяются как самостоятельные узлы в станках с разделенным приводом и как составная часть шпиндельной бабки или механизма подачи (встроенные коробки). Последние имеют большее применение в станках вследствие их компактности, меньшей стоимости и удобства передачи вращения рабочим органам станка.

Изменение скорости вращения ведомого вала шестеренных коробок достигается за счет включения в работу той или иной комбинации шестерен. В коробках скоростей применяются различные способы включения зубчатых колес в работу: передвижением блоков шестерен вдоль оси валов ( рис. 4, 5, 6, 14, и 15), кулачковыми муфтами Мк ( рис. 7 и 8), фрикционными муфтами Мф ( рис. 9), накидыванием шестерни ( рис. 13 и 16) или выдвижной шпонкой ( рис. 12). Каждый из указанных способов переключения скоростей коробок обладает своими достоинствами и недостатками.

Коробки скоростей с кулачковыми и фрикционными муфтами позволяют использовать зубчатые колеса с косыми и шевронными зубьями, обеспечивающими при прочих равных условиях большую прочность и долговечность, а также бесшумность в работе. Однако пониженный к.п.д. делает их менее пригодными для быстроходных приводов. Коробки скоростей с накидными шестернями, выдвижной шпонкой и множительного типа, в силу недостаточной их прочности и низкого к.п.д. применяются исключительно в механизмах подачи и вспомогательных движений.

Для изменения скорости движения резания и подачи почти всегда используют не один тип коробки, а определенную комбинацию из типовых механизмов, являющуюся для данного привода станка наиболее оптимальной. Так, например, для специализированных и операционных станков используются парносменные колеса в сочетании с двух- или трехскоростной коробкой. Коробки подач токарно-винторезных станков обычно состоят из механизма с конусом шестерен и множительного механизма. В коробках скоростей приводов движения резания обычно встречаются комбинации из механизмов с подвижными блоками шестерен, кулачковыми и фрикционными муфтами, переборными устройствами и т.д.

Принцип работы каждого из механизмов шестеренных коробок ясен из схемы.

Переборные устройства.( рис. 9). В старых конструкциях станков ступенчатошкивные приводы обычно снабжались переборами, Которые увеличивали количество скоростей и позволяли передавать шпинделю больший крутящий момент. В дальнейшем в связи с применением шестеренных коробок скоростей, переборные устройства прежней конструкции потеряли свое значение. Однако в настоящее время в вследствие повышения быстроходности станков и использования так называемых разделенных приводов ( когда коробка скоростей монтируется отдельно от шпиндельного узла ) переборные устройства вновь находят себе применение. Перебор позволяет вдвое увеличить количество скоростей шпинделя и понизить его число оборотов до 16 раз ( см. станки моделей 1А616, 6П80Г, 6Н81 и др. ).

Гитара сменных колес.В тех случаях, когда необходимо обеспечить изменение скорости в широком диапазоне с большим количеством скоростей и при точном передаточном отношении, используют гитару сменных колес ( рис. 11). Особенно широкое применение этот механизм нашел в приводах делительных цепей и обкатки, реже он встречается в приводах подачи.

Передаточное отношение для каждой настройки привода определяется соотношением чисел зубьев сменных колес.

К станкам, имеющим гитару, прилагаются наборы сменных колес. Наборы бывают пятковые, четные и универсальные. В пятковом наборе числа зубьев сменных колес от 20 до 100 чередуются через 5, а в четном наборе через 4 зуба.

Универсальный набор разработанный ЭНИМСом, используется для ответственных делительных цепей.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

подготовка

На главную

Для овладения мастерством вождения мотоцикла на высоких скоростях, углубленного изучения мотоциклетной техники, участия в соревнованиях, сдачи разрядных спортивных норм с успехом широко используются отечественные мотоциклы массового производства. Однако улучшения рекордов скорости достигают преимущественно на специальных гоночных мотоциклах. Мотоциклы с двигателями, собранными из деталей серийного производства, могут в результате различных усовершенствований показать большие скорости, но не отвечают специальным спортивным требованиям. При выборе двигателя для достижения наиболее высокой скорости необходимо иметь в виду, что если прочие условия равны, то двигатель, имеющий большее количество цилиндров, будет обладать большей мощностью. Для достижений спортивных результатов на уровне существующих разрядных норм необходимо выполнение некоторых мероприятий по увеличению мощности двигателя, а также уменьшению сопротивлений, препятствующих движению. Рабочий процесс двигателя — это превращение тепловой энергии рабочей смеси в механическую работу. Следовательно, необходимо добиваться, чтобы как можно больше рабочей смеси попало в цилиндр, чтобы возможно большая часть тепловой энергии превратилась в механическую работу и чтобы оба эти процесса произошли в кратчайшее время. Другими словами, мощность возрастает вследствие: 1) увеличения наполнения цилиндра рабочей смесью; 2) увеличения степени сжатия; 3) увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя и 4) уменьшения потерь на трение. Вследствие того, что в двигатель увеличенной мощности в единицу времени поступает большое количество горючей смеси, то для предупреждения перегрева охлаждение двигателя должно быть увеличено. Увеличение наполнения цилиндра горючей смесью. Объем смеси, поступающей в цилиндр за период впуска при определенной температуре и давлении окружающей среды, меньше рабочего объема цилиндра. Это происходит главным образом из-за сопротивлений впускной системы. Отношение количества горючей смеси, поступившей в цилиндр, к теоретически возможному называют коэфициентом наполнения. Чем больше коэфициент наполнения, тем выше мощность двигателя. В двухтактных двигателях, вследствие ряда причин, связанных с продувкой - зарядом, наполнение на 50 — 60% меньше, чем у четырехтактных двигателей. Однако литровая мощность двухтактных двигателей не уступает литровой мощности четырехтактных двигателей вследствие того, что уменьшение наполнения компенсируется двойным количеством рабочих ходов. В Советском Союзе даже серийные двухтактные двигатели с рабочим объемом 125 см3, подготовленные для соревнований заводом-изготовителем и отдельными спортсменами, развивают в среднем до 10 л. с., т. е. имеют литровую мощность 80 л. с. Такая высокая литровая мощность у четырехтактных мотоциклетных двигателей без наддува была достигнута лишь в единичных случаях. Наполнение цилиндра горючей смесью на больших числах оборотов коленчатого вала двигателя, на которых сопротивление впускной системы возрастает, можно увеличить, если осуществить следующие мероприятия. 1. Увеличить сечения для прохода смеси. В четырехтактных двигателях для этого уменьшают до 30° угол фаски, увеличивают диаметр и высоту подъема впускного клапана, сечение канала в цилиндре или головке цилиндра до клапана, сечение канала в патрубке карбюратора и в карбюраторе. В двухтактном двигателе увеличивают ширину впускных и продувочных окон, каналов, патрубка карбюратора и карбюратора. 2. Устранить во впускном патрубке резкие переходы от широкого сечения к узкому и наоборот, а также по возможности уменьшить сопротивление движению смеси в изогнутых каналах, патрубках и т. п. 3. Отполировать все поверхности, соприкасающиеся с потоком горючей смеси, до приобретения ими зеркального блеска. Для полировки каналы последовательно подвергают обработке фигурными фрезами и точильными камнями (фиг. 153), наждачными шкурками (сначала с более крупным, а затем с мелким зерном) и войлочными кругами с полировочной пастой.

Работу выполняют с помощью гибкого вала с зажимным патроном (приводимым во вращение от электродвигателя) или напильниками, шаберами, шкурками. 4. Увеличить продолжительность фазы впуска. Увеличения фаз впуска достигают путем более раннего открытия клапана (окон) и более позднего закрытия клапана (окон). Более существенное значение для наполнения на больших числах оборотов коленчатого вала двигателя имеет увеличение запаздывания конца впуска. При предварении начала впуска к моменту прихода поршня в в.м.т. проходное сечение под клапанами (в окнах) будет больше. Во время большого запаздывания конца впуска смесь может дольше поступать по инерции в цилиндр. Для получения большего эффекта от увеличения фазы впуска следует комплексно увеличивать фазу выпуска у четырехтактных двигателей и фазы выпуска и продувки у двухтактных двигателей. Фазы изменяют обычно по аналогии с подобным двигателем, у которого достигнута наибольшая мощность или путем экспериментов. При увеличении фазы выпуска улучшается очистка цилиндра от отработавших газов, что способствует лучшему наполнению цилиндра, и уменьшается противодавление газов на поршень. В четырехтактном двигателе для увеличения фаз газораспределения устанавливают специальный распределительный вал с соответственно измененным профилем кулачков, увеличивают опорные поверхности скользящих по кулачкам деталей — толкателей или промежуточных рычагов. В двухтактных двигателях увеличения фазы впуска достигают сдвигом (путем опиливания) нижней кромки впускного окна или юбки поршня, фаз продувки и выпуска — спиливанием верхних кромок окон. При изменении фаз распиловкой окон одновременно улучшают место перехода канала в кромки окон в соответствии с данным типом продувки, особенно у продувочных окон. Для большого увеличения фазы впуска у серийных двухтактных двигателей устанавливают на впускном пути золотниковый распределительный механизм. У серийных двигателей при газораспределении поршнем фаза впуска в среднем составляет 100 — 120°. Цилиндрический золотник на впуске позволяет увеличивать фазу до 220 — 240°. Среди возможных вариантов установки золотника можно отметить следующие. Установка золотника на цилиндре (фиг. 154) на месте патрубка для карбюратора.

Корпус золотника крепят к цилиндру или отливают совместно с алюминиевым цилиндром. Цилиндрическое тело золотника приводят во вращение с помощью роликовой цепи и двух звездочек от коренной шейки двигателя. Смесь из золотника поступает в двигатель по обычному пути — в нижнюю часть цилиндра под поршень. Для уплотнения зазора между наружной поверхностью золотника и стенками корпуса золотник и отверстие для него соответственно растачивают на конус и шлифуют. При сближении конических поверхностей зазор между ними, образовавшийся от износа, может быть уменьшен. На фиг. 155 показан золотник, установленный в картере параллельно коренным шейкам, между полостью кривошипа и коробкой передач.

Корпусом для золотника служит отверстие, расточенное в картере. Золотник получает вращение от коренной шейки с помощью пары шестерен или роликовой цепи и пары звездочек. Смесь из золотника поступает непосредственно в картер к ободам маховиков. Для предложенного авторами золотника в полой коренной шейке кривошипа, золотниковая часть которой вращается внутри бронзовой втулки (фиг. 156), никакого специального привода не требуется. Его преимущество заключается в конструктивной простоте и в использовании давления вихря рабочей смеси, возникающего от вращения маховиков и обладающего некоторым динамическим напором.

При вводе смеси в картер через окно в нижней части цилиндра (т. е. на периферии картера) направление движения поступающей порции смеси прямо противоположно радиальной составляющей вызванного кривошипом вихря; при вводе смеси в центре вала указанные направления совпадают. Таким образом, при ходе поршня вверх вихрь способствует поступлению смеси, при ходе вниз препятствует выталкиванию смеси из картера, образуя «газовый затвор». Фазы впуска могут бйть увеличены. Наполнение на высоких числа х оборотов коленчатого вала двигателя возрастает. При данном выполнении золотника не требуется полировка маховиков, их шероховатость и даже установка лопаток способствуют усилению вихря. Поворотом промежуточной бронзовой втулки обеспечивается подбор наивыгоднейших фаз на работающем двигателе. 5. Расположить наклонно карбюратор (фиг. 157).

При наклонном расположении патрубка цилиндра и смесительной камеры карбюратора поток смеси претерпевает, меньше поворотов и движется сверху вниз. 6. Установить насадку - раструб на карбюратор (фиг. 157). Насадка - раструб, установленная на входной горловине карбюратора, облегчает поступление воздуха в карбюратор и обычно требует соответственного увеличения жиклера. 7. Применить так называемый «прямоточный карбюратор». 8. Установить взамен одного два стандартных карбюратора. 9. Уменьшить сопротивление в выпускной системе. Для уменьшения сопротивлений в выпускной системе увеличивают способами, указанными выше, проходное сечение у клапана (в окнах) и фазу выпуска, а также производят изменения в выпускном устройстве. При удалении перегородок из глушителя или глушителя целиком уменьшается сопротивление выпускной системы, что способствует улучшению наполнения и увеличению мощности примерно на 10%. Но так как езда без глушителя вне зоны соревнований запрещена и связана с неприятным шумом, то прежде чем осуществить это мероприятие, следует учесть, что увеличение мощности на 10% не обеспечивает такого же возрастания скорости. Влияние глушителя при скорости движения около 100 км/час выразится в уменьшении скорости всего лишь на 2 — 3 км/час. Большего эффекта достигают при подборе определенной длины выпускной трубы и установке на ее конце раструба — мегафона. В этом случае выпускная труба и мегафон не только уменьшают сопротивление выпускной системы, но начинают «подсасывать» из цилиндра отработавшие газы. Правильно подобранная длина трубы способствует лучшему наполнению двигателя. Подбор осуществляют путем использования раздвижных труб или последовательного укорочения длины трубы. Стандартные трубы обычно приходится значительно укорачивать. Конус раструба во избежание отрыва от его стенок движущегося потока газа должен быть в пределах от 8 до 10° (фиг. 158). С увеличением длины раструба его действие усиливается.

В двухтактном двигателе увеличенной мощности лишь правильно подобранная интенсивность «подсасывания» выпускным устройством, не вызывающая увеличения потери рабочей смеси, улучшает продувку - заряд цилиндра и обеспечивает увеличение мощности двигателя. При правильном подборе трубы в выпускном устройстве на высоких числах оборотов коленчатого вала двигателя возникает колебание массы отработавших газов, которое в начальных стадиях продувки - заряда усиливает поступление рабочей смеси в цилиндр, а к концу процесса препятствует потере ее через выпускные трубы. В четырехтактном двигателе, у которого в в. м. т. имеется достаточно большое перекрытие клапанов (одновременное открытие впускного и выпускного клапанов), увеличение интенсивности «подсасывания» выпускной трубы приводит к увеличению наполнения и по другой причине. Как известно, первоначально поступление горючей смеси в цилиндр происходит под влиянием разрежения, которое образуется над поршнем при его движении от в. м. т. к н. м. т., а затем вследствие приобретаемой смесью инерции. Мегафон усиливает поступление смеси в цилиндр вследствие дополнительного разрежения, образующегося в выпускных трубах. 10. Понизить температуру рабочей смеси. Температура рабочей смеси в цилиндре повышается главным образом в результате получения тепла от стенок цилиндра, его головки и патрубка, головки поршня, выпускного клапана и теплообмена с остатками сгоревших газов. От нагревания плотность и, следовательно, весовой заряд рабочей смеси уменьшаются, коэфициент наполнения снижается. Понижению температуры рабочей смеси способствуют некоторые мероприятия, изложенные в описании способов охлаждения двигателя. 11. Применить наддув. Известно, что при нормальном питании двигателя количество горючей смеси, поступающей в цилиндр, всегда меньше теоретически возможного и на больших числах оборотов коленчатого вала двигателя быстро уменьшается. Наддув — наполнение цилиндра горючей смесью под давлением при помощи нагнетателя позволяет вводить большее количество горючей смеси, увеличивает крутящий момент и приемистость двигателя и препятствует снижению наполнения на высоких числах оборотов коленчатого вала. Как способ увеличения мощности мотоциклетного двигателя наддув и до настоящего времени применяют только на единичных экземплярах гоночных мотоциклов, предназначенных для установления рекордов скорости. Нагнетатели, посредством которых осуществляют наддув в мотоциклетных двигателях, при каждом обороте вала подают в двигатель определенное количество горючей смеси. Для повышения интенсивности наддува обычно увеличивают число оборотов вала нагнетателя относительно числа оборотов коленчатого вала двигателя путем изменения передаточного отношения привода нагнетателя. Схемы устройства нагнетателей на фиг. 159, изображают два основных типа нагнетателей.

Для двухтактных двигателей применяли также обычный поршневой насос. Нагнетатели устанавливают двумя способами: перед карбюратором (фиг. 160,а) и между карбюратором и цилиндром (фиг. 160, б). В первом случае поплавковую камеру соединяют с впускным патрубком для уравнивания давлений. Для предупреждения поломки нагнетателя от обратной вспышки в цилиндре на впускном пути устанавливают редукционный клапан.

Для приведения в действие нагнетателя необходимо затратить мощность. Следовательно, для получения от двигателя при наддуве дополнительной мощности будет затрачено количество горючей смеси, эквивалентное не только дополнительной мощности, но и той, которая затрачивается на вращение нагнетателя. Это вызовет значительное увеличение тепловой и механической напряженности двигателя. Поэтому наддуву можно подвергать только специально приспособленные двигатели, выдерживающие повышенные тепловые и механические нагрузки. Необходимость в нагнетателе возникает только при изготовлении мотоцикла для установления рекордов скорости или иных очень высоких спортивных результатов. При состязаниях на большие дистанции и на кроссах с успехом служат обычные двигатели без наддува. 12. Осуществить впрыск топлива в цилиндр. Одним из способов увеличения наполнения двигателя является непосредственный впрыск топлива в цилиндр с помощью топливного насоса. 13. Уменьшить объем картера двухтактного двигателя. Горючая смесь, поступившая в картер двухтактного двигателя, при ходе поршня вниз подвергается предварительному сжатию, необходимому для осуществления процесса продувки - заряда цилиндра. Давление в картере, требуемое для эффективной продувки цилиндра, у различных двигателей колеблется от 1,2 до 1,5 кг/см2. Для уменьшения затраты мощности на предварительное сжатие смеси в картере целесообразнее осуществлять продувку при меньшем давлении. Однако в практике увеличения мощности двухтактных двигателей установлено, что нередко наблюдается возрастание мощности при увеличении давления продувочной смеси. Для увеличения давления продувочной смеси обычно уменьшают объем картера путем установки в нем между маховиками алюминиевой детали в виде кольца, из которого удален небольшой участок для свободного перемещения шатуна. Примерный способ установки этой детали показан на фиг. 161. Кольцо вводят в картер одновременно с маховиками и его положение фиксируют штифтами.

14. Добиться герметичности сборки картера двухтактного двигателя. Даже незначительные утечки рабочей смеси из картера двухтактного двигателя уменьшают его наполнение и существенно влияют на уменьшение мощности. Герметичность всякого картера двухтактного двигателя достигается плотной подгонкой соединительных швов, установкой бумажных прокладок, уплотнением зазоров у коренных шеек сальниками. В двигателе увеличенной мощности требования к герметичности картера повышаются. Прокладки смазывают бакелитовым или шеллачным лаком, внимательно проверяют качество сальников и с особой тщательностью стягивают половинки картера. Двигатели, предназначенные для работы на топливе с содержанием спирта, не рекомендуется собирать на прокладках, смазанных бакелитовым или шеллачным лаком, так как спирт растворяет эти лаки. В этом случае особо точно притирают все соединяемые поверхности или устанавливают бумажные прокладки, смазанные жидким стеклом. Увеличение степени сжатия. Вследствие повышения предварительного сжатия рабочей смеси увеличиваются мощность и экономичность двигателя. Повышения сжатия достигают путем увеличения степени сжатия, а также обеспечением полной герметичности цилиндра. О последней судят обычно по качеству компрессии. Увеличения степени сжатия достигают путем уменьшения объема камеры сгорания. Объем камеры сгорания до и после его уменьшения определяют путем заполнения ее маслом из мензурки. Эту операцию выполняют следующим образом. Узкую мензурку предварительно наполняют маслом до определенного уровня. Устанавливают поршень в в. м. т. (конец хода сжатия). Через отверстие для свечи зажигания в цилиндр вливают содержимое мензурки до тех пор, пока его уровень не установится у нижней кромки резьбы отверстия. Чтобы весь объем камеры сгорания заполнился маслом и в ней не образовывалось пустот, двигатель при наливании масла наклоняют. Величина убыли масла в мензурке соответствует объему камеры сгорания. Для получения точных результатов измерения рекомендуется: пользоваться только жидким маслом или автолом с керосином; проконтролировать точность установки поршня в в. м. т. путем небольшого повертывания кривошипа в ту и другую сторону — уровень масла в отверстии при этом подниматься не должен; измерить объем дважды, учитывая возможность прилипания части масла к стенкам камеры сгорания. Уменьшают объем камеры сгорания путем одного или нескольких из перечисленных ниже способов: 1) стачивают торец головки цилиндра; 2) изготовляют головку цилиндра с меньшим объемом; 3) изготовляют новый поршень с более выпуклой головкой или с увеличенным расстоянием от пальца до края днища; 4) стачивают верхний или нижний торец цилиндра; 5) дополнительно фрезеруют картер в месте установки цилиндра. Можно также увеличивать ход поршня и растачивать цилиндр, но эти два способа связаны с увеличением рабочего объема цилиндра. О влиянии увеличения степени сжатия на мощность двигателя косвенно можно судить по возрастанию максимального давления вспышки. Ориентировочные значения максимального давления вспышки в зависимости от степени сжатия следующие:

Степень сжатия

5,5

5

5,5

6

6,5

7

Максимальное давление в кг/см2

27,5

31,0

34,5

38,0

41,5

44,0

Увеличение степени сжатия ограничивается детонационной стойкостью топлива, характеризуемой октановым числом. Чем выше октановое число топлива, тем большая степень сжатия может быть применена в двигателе. Если увеличить степень сжатия, но работать на бензине с низким октановым числом, то в цилиндре возникает детонация, мощность двигателя уменьшается и двигатель будет быстрее изнашиваться. Серийные отечественные мотоциклы работают со степенями сжатия, допустимыми при использовании автомобильного бензина с октановым числом не ниже 66. При повышении степени сжатия двигатель переводят на топливо с более высоким октановым числом (фиг. 162).

Двигатели с малым рабочим объемом цилиндров по сравнению с двигателями, имеющими цилиндры с большим рабочим объемом, при прочих равных условиях могут работать при меньшей детонационной стойкости топлива и, следовательно, в этих двигателях при высоких степенях сжатия допускается применение топлива с меньшим октановым числом. Октановые числа топлив, наиболее часто используемых для спортивных мотоциклов, указаны в табл. 9.

Таблица 9

Октановые числа топлив, применяемых для спортивных мотоциклов

Топливо

Октановое число топлива с различным содержанием этиловой жидкости в см3/кг

0

1

2

3

4

Бензин КБ-70Бензин Б-70Бензин Б-74Бензин Б-78БензолТолуолЭтиловый спирт

Метиловый спирт

7070747896106100

100

75808488---

-

80858893---

-

83879195---

-

84899397---

-

Для предупреждения вредных последствий спортсменам рекомендуется по возможности подбирать топливо, не содержащее этиловой жидкости, так как при постоянном обращении с мотоциклом неизбежно попадание этилированного бензина на руки и вдыхание его испарений. Обеспечение работы двигателя с большой степенью сжатия на топливах, не содержащих значительных количеств этиловой жидкости, нередко вызывающей освинцование свечей и клапанов, достигается при применении бензола и толуола в чистом виде и в различных смесях с бензином. Октановые числа используемых бензино-бензольных и бензино-толуоловых смесей приведены в табл. 10.

Таблица 10

Октановые числа топливных смесей

Состав топлива (по объему)

Октановое число топлива с различным содержанием этиловой жидкости в см3/кг

0

0,375

0,750

1,250

1,500

50% бензина с октановым числом 70 и 50% химически чистого бензола15% бензина с октановым числом 70 и 85% химически чистого бензола50% бензина с октановым числом 70 и 50% химически чистого толуола

15% бензина с октановым числом 70 и 85% химически чистого толуола

829782

97

8710088

100

90-90

-

91-92

-

92-93

-

При максимальных степенях сжатия, ограничиваемых только конструкциями двигателей, используют спирт в чистом виде или в смесях с другим топливом. Спирт в смеси с бензином применяют главным образом по следующим причинам. Чистый спирт как топливо может быть эффективно использован только при достаточно высоких степенях сжатия, но не всегда удается соответственно уменьшить камеру сгорания, особенно в четырехтактных двигателях. Расход спирта вдвое больше, чем бензина. Спирт является топливом менее доступным, чем бензин. Пуск двигателя на спиртовых смесях с содержанием бензина осуществляется легче, чем на чистом спирте. Но смеси спирта с бензином при недостаточной крепости спирта легко расслаиваются при понижении температуры. Поэтому для мотоциклов, предназначенных для спорта, чаще используют различные смеси спирта с бензолом и толуолом, не расслаивающиеся при любых пропорциях смешения. В смеси спирта и бензина включают бензол, толуол или ацетон, так как последние три вида топлива являются хорошими стабилизаторами смеси. Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя. По мере увеличения числа оборотов коленчатого вала мощность двигателя возрастает, достигает максимальной величины, а затем начинает снижаться. Это происходит вследствие уменьшения наполнения цилиндра рабочей смесью при больших числах оборотов. Для того чтобы с возрастанием числа оборотов увеличивалась мощность двигателя, улучшают наполнение цилиндра на больших числах оборотов вала и обеспечивают в возможно более короткий промежуток времени сгорание всего заряда рабочей смеси. Наполнение цилиндра на больших числах оборотов вала улучшается в результате осуществления изложенных выше мероприятий. Продолжительность сгорания заряда рабочей смеси уменьшится от увеличения степени сжатия и усовершенствования камеры сгорания. Приспосабливая двигатель к работе на высоких числах оборотов, обращают особое внимание на следующие его части и механизмы. Камера сгорания. При рассмотрении процесса сгорания заряда рабочей смеси различают два явления: во-первых, скорость в м/сек распространения фронта пламени от свечи; во-вторых, продолжительность протекания всего процесса горения от момента воспламенения смеси искрой до образования конечных продуктов сгорания. Лучшей формой камеры сгорания в конструкциях, осуществленных для двигателей спортивных мотоциклов, является форма, приближающаяся к полусфере, с зажиганием смеси в центре. Для помещения свечи в центре в головке двигателей с верхним расположением клапанов не остается места. Поэтому место для установки свечи выбирают с таким расчетом, чтобы пути распространения пламени были примерно одинаковыми. Важное значение имеет наклонное расположение свечи. При наклоне, соответствующем наибольшей длине камеры сгорания, подожженная смесь будет «простреливать» все пространство камеры и тем самым ускорять процесс сгорания. Не следует только направлять свечу непосредственно на поршень, так как это способствует его местному перегреву и прогоранию днища. Установка двух синхронно действующих свечей ускоряет сгорание смеси, но оказывает существенное влияние только при сравнительно большом рабочем объеме цилиндра. Скорость распространения пламени, если пренебречь движением смеси, не превышает 20 — 30 м/сек, что недостаточно для быстрого завершения сгорания смеси. Скорость потока смеси в клапанном проходе достигает 90 — 110 м/сек. Однако это не значит, что скорость смеси внутри камеры столь же велика, но косвенно позволяет понять смысл следующего явления: если движению поступающей в цилиндр смеси придать вихревой характер, то время, потребное для сгорания, будет зависеть не только от скорости распространения пламени, но и от интенсивности горящих вихрей. Механизм газораспределения четырехтактного двигателя. На высоких числах оборотов, вследствие возрастания сил инерции клапанов, пружин, коромысел, длинных штанг и толкателей, упругость пружин может оказаться недостаточной для своевременной посадки клапана в гнездо. Внешним признаком этого явления служит нарушение четкого чередования вспышек в цилиндре и возникновения хлопков в карбюраторе и глушителе на максимальных числах оборотов коленчатого вала двигателя. Запаздывание посадки клапана в гнездо выявляют при осмотре запорного устройства клапана. На выточке его стержня, на сухариках и в коническом отверстии упорной шайбы пружины обнаруживаются потертости от их взаимного перемещения. На головке поршня могут быть следы от удара головки клапана. Между витками пружин появляются следы от соприкосновения витков. Для своевременного закрытия клапана облегчают до возможного предела детали механизма газораспределения, не уменьшая их прочности. Особое преимущество в этом отношении имеют пружины шпилечного типа. Допустимо увеличение упругости пружин путем подкладывания регулировочных шайб под их неподвижные концы, учитывая при этом, что применение чрезмерно тугих пружин у мотоциклов для гонок связано с обрыванием выпускного клапана, приводящим к очень серьезным поломкам двигателя. Поршень и шатун. Силы инерции деталей поршневой группы двигателя увеличенной мощности на максимальных оборотах больше максимальных сил давления газов в момент вспышки. От чрезвычайно больших напряжений, наблюдаются случаи обрыва шатуна в верхней части поршня преимущественно по плоскости расположения верхнего маслосъемного кольца. В двигателях с коротким ходом, с прочным, но легким шатуном, изготовленным из высококачественной стали или из электрона, и при совершенной конструкции поршня возможность этих поломок уменьшается. Шатун дополнительно подвергают полированию, которое повышает его прочность и позволяет своевременно выявить пороки металла. Поршневые кольца. При высоких числах оборотов коленчатого вала (около 6500 об/мин. и более) в двигателях увеличенной мощности вследствие большой скорости поршня иногда происходят поломки поршневых колец. Возможность поломок уменьшается при применении узких колец особо высокого качества, тщательной подгонке их к поршню, большой точности изготовления цилиндра и качества полировки зеркала, а также от проведения длительной холодной и горячей обкатки двигателя. Зажигание. При оценке спортивных качеств, применяемых на мотоциклах двух систем зажигания — батарейного и от магнето — руководствуются следующими соображениями. С увеличением числа оборотов мощность искры батарейного зажигания уменьшается, а при зажигании от магнето — увеличивается. Двигатели увеличенной мощности отличаются: 1) большим давлением сжатия в цилиндре в момент зажигания рабочей смеси электрической искрой и 2) высоким числом оборотов, соответствующим максимальной мощности. При высоком давлении для преодоления искрового промежутка в свече потребное пробивное напряжение увеличивается. Поэтому зажигание от магнето при высоком сжатии и высоком числе оборотов должно иметь преимущество перед батарейным. Однако из практики подготовки мотоциклов к спортивным соревнованиям установлено, что батарейное зажигание действует вполне удовлетворительно. Например, двухцилиндровый четырехтактный двигатель со степенью сжатия 9,5 при 6000 об/мин, имея один молоточек прерывателя, дававший соответственно 6000 отрывов в минуту, работал на шоссейных соревнованиях с рекордными результатами на батарейном зажигании, причем не было каких-либо неполадок, которые служили бы основанием для замены батарейного зажигания. Двухтактные двигатели увеличенной мощности с батарейным зажиганием при 5000 — 5500 отрывах молоточка в минуту также работали безупречно. Из этого можно сделать вывод, что батарейное зажигание для указанных степеней повышения мощности вполне пригодно. Увеличение затраты мощности на вращение вала генератора с максимальным числом оборотов по сравнению с мощностью, потребляемой магнето, ничтожно и может быть по желанию снижено путем включения увеличенного добавочного сопротивления в цепь обмотки возбуждения генератора или уменьшения скорости вращения якоря. Повреждение обмоток якоря генератора на больших числах оборотов может произойти от электрической перегрузки обмоток и недостаточной механической прочности в условиях сильного возрастания центробежных сил. Электрическую перегрузку, сопровождающуюся нагреванием генератора, устраняют включением дополнительного сопротивления в обмотку возбуждения, и при достаточной механической прочности обмоток якоря генератор вполне пригоден для работы двигателя на больших числах оборотов коленчатого вала, в особенности, если якорь расположен на коренной шейке коленчатого вала. Основное неудобство батарейного зажигания при занятиях спортом заключается в том, что оно включает в себя, помимо генератора, аккумуляторную батарею, катушку зажигания, реле-регулятор напряжения и контрольный прибор. Расположенные в разных частях мотоцикла аккумуляторная батарея и приборы значительно утяжеляют мотоцикл, а соединение их сложной системой электропроводов делает всю электросистему легко уязвимой. Магнето, в котором все элементы электрической схемы находятся в общем герметичном корпусе, в смысле удобства обслуживания значительно проще. При установке двигателя достаточно присоединить провода к свечам и один провод — к кнопке выключения зажигания. К недостаткам зажигания от магнето, при оборудовании им мотоциклов М1А, К-125, ИЖ-350, ИЖ-49 относится обычно недостаточная надежность применяемой спортсменами соединительной муфты; на мотоцикле М-72 — сложность работ по устройству привода. При выборе магнето для двигателя высокой литровой мощности необходимо учитывать первоначальное назначение магнето и отдавать преимущество типам магнето с неподвижными обмотками. Для двигателей с особо большим числом оборотов коленчатого вала необходимо специальное магнето. В противном случае при применении обычного магнето, для уменьшения пробивного напряжения, расстояние между электродами свечи приходится уменьшать до 0,3 мм. Так как максимальное давление сжатия образуется в цилиндре не при максимальном числе оборотов коленчатого вала, а на промежуточных режимах, соответствующих максимальному крутящему моменту, то перебои в искрообразовании могут возникнуть на переходном режиме оборотов при зажигании не от специального магнето и на очень высоких числах оборотов при батарейном зажигании. Из приведенных соображений можно сделать следующие выводы: 1. Наиболее приемлемым зажиганием для спортивных мотоциклов является зажигание от магнето специального типа. 2. При отсутствии последнего с успехом может быть применено батарейное зажигание. Уравновешивание. В движущихся деталях двигателя развиваются инерционные силы, которые дополнительно нагружают подшипники, вызывают вибрацию двигателя и всего мотоцикла и препятствуют возрастанию числа оборотов коленчатого вала. Рассматривая возникновение инерционных сил в кривошипном механизме, различают детали, участвующие во вращательном движении и детали, движущиеся возвратно - поступательно. К вращающимся деталям относятся маховики, шатунная шейка, нижняя головка шатуна с подшипником и около 1/3 массы шатуна. Все эти детали полностью уравновешиваются противовесами маховиков. Группа деталей, движущихся возвратно - поступательно, состоит из поршня с кольцами и пальцем и 1/3 массы шатуна. Если перечисленные детали совсем не уравновешивать, то разовьется неуравновешенная сила, действующая по оси цилиндра. Если же детали, движущиеся возвратно-поступательно, полностью уравновесить противовесами маховиков, то неуравновешенные силы переместятся в плоскость, перпендикулярную оси цилиндра. Рекомендуемые пределы уравновешивания — 45 — 65%, причем 45% относятся к двигателям с особо большим числом оборотов коленчатого вала. При уравновешивании двигателя учитывают конструкцию рамы, передней вилки, устойчивость мотоцикла и выбирают наиболее приемлемое для данной конструкции направление неуравновешенных сил, так как их полное устранение практически затруднено. Среди конструкций двигателей, получивших широкое распространение, наиболее хорошо уравновешиваются двухцилиндровые двигатели с противолежащими цилиндрами типа двигателя отечественного мотоцикла М-72, так как в них силы инерции равны и противоположно направлены. В этих двигателях веса шатунов и поршней должны быть одинаковыми. В одноцилиндровых двигателях при небольшом изменении веса поршня из легких сплавов, получающемся в результате дополнительной механической обработки, не требуется обязательное эквивалентное уравновешивание кривошипа. Уменьшение веса возвратно движущихся масс кривошипа и деталей механизма газораспределения является основным способом улучшения уравновешенности двигателя и сильно повышает возможность увеличения максимальных чисел оборотов коленчатого вала двигателя. Двигатель заводского изготовления уравновешивают в следующем порядке. Определяют, какой процент веса возвратно - поступательно движущихся деталей у двигателя был уравновешен. Для этого коленчатый вал в сборе с шатуном и поршневой группой, не подвергавшийся еще каким-либо изменениям, устанавливают коренными шейками на две призмы, в качестве которых могут служить две полосы углового железа (фиг. 163).

В точке маховика, симметричной центру шатунной шейки, сверлят отверстие и устанавливают в него штифт. К штифту подвешивают груз и добиваются равновесия кривошипа. В качестве разновесов удобно пользоваться шариками подшипников. После полировки шатуна, облегчения поршня, поршневого пальца и выполнения других работ, связанных с облегчением поршневой группы, кривошип в сборе с поршневой группой вторично устанавливают на призме и определяют разницу в весе груза при первом и втором взвешиваниях. Для восстановления уравновешенности двигателя на радиусе установки штифта из маховиков около обода удаляют высверливанием количество металла, равное по весу величине разности двух взвешиваний кривошипа, умноженный на 0,45 - 0,65. В соответствии с вычисленным весом подбирают диаметры сверл и сверлят сразу насквозь оба маховика для того, чтобы с каждого было удалено равное количество металла в одинаковых местах. В противном случае маховики при работе двигателя могут расцентрироваться. При необходимости удаления большого количества металла не следует упускать из виду возможности ослабления прочности маховиков. Вместо одного большого отверстия рекомендуется сверлить несколько отверстий. Первое большое отверстие сверлят на радиусе установки штифта между последним и ободом маховика (с учетом равенства моментов), а следующие располагают симметрично по обеим сторонам от первого, пользуясь сверлами уменьшающихся диаметров. Центрирование кривошипа двигателя. Соблюдение точной соосности коренных шеек кривошипного механизма, выверенной с точностью до 0,01 мм, является обязательным условием приспособления двигателя к работе на высоких числах оборотов коленчатого вала. Известен способ центрирования коренных шеек кривошипа при помощи линейки и штангеля, прикладываемых к ободам маховиков, с последующей проверкой точности выполнения операции по легкости вращения кривошипа в собранном картере. Линейку прикладывают к внешней поверхности обода маховиков в местах, удаленных от кривошипного пальца на 90°. Путем постукивания по ободам маховиков добиваются равного прилегания линейки к ободам или равного просвета между линейкой и ободами. Штангелем измеряют по всей окружности расстояние между маховиками. Если расстояния окажутся неравными, то для частичного исправления кривошипа маховики в месте наибольшего расстояния между ними сжимают тисками. Затем устанавливают кривошип в картер, последний не стягивают болтами и вращают кривошип. Колебание половинок картера в радиальном и осевом направлениях соответственно указывает на неточное центрирование линейкой и штангелем. Но если кривошип даже при затянутых половинках картера вращается легко на коренных подшипниках, то этой проверки все же недостаточно. Указанным способом пользуются только для предварительной проверки кривошипа. Центрирование кривошипа двигателя увеличенной мощности нужно обязательно производить в центрах токарного станка индикатором (фиг. 164). Никакой другой, менее точный способ центрирования кривошипа двигателя, предназначенного для работы с особо большим числом оборотов, недопустим.

Уменьшение потерь мощности на трение. Эффективная мощность, снимаемая с вала двигателя, является частью индикаторной мощности, получаемой в цилиндре в результате сгорания рабочей смеси, за вычетом потерь на трение. Отношение эффективной мощности к индикаторной представляет собой механический к. п. д. двигателя. Механический к. п. д. мотоциклетного двигателя 0,7 — 0,85 с возрастанием числа оборотов вала уменьшается, поэтому в среднем не менее 20% индикаторной мощности расходуется на трение. Из всех потерь мощности на трение наибольший процент, достигающий 65% от общих потерь, составляет трение поршня по цилиндру. Остальные потери приходятся на трение подшипников кривошипа, на механизм газораспределения, вращение масляного насоса, магнето, генератора. Следовательно, для уменьшения потерь на трение основное внимание должно быть направлено на улучшение условий работы поршня. Потери на трение поршня по зеркалу цилиндра могут быть снижены путем: 1) уменьшения трущейся поверхности поршня; 2) улучшения качества трущихся поверхностей; 3) подбора оптимальных зазоров между поршнем и цилиндром; 4) уменьшения высоты поршневых колец; 5) применения высококачественного масла; 6) соблюдения рационального режима смазки; 7) проведения длительной обкатки. Уменьшение трущейся поверхности поршня в современных двигателях в достаточной мере предусмотрено в конструкции поршня. Юбке поршня придают форму эллипса и снимают металл около бобышек для поршневого пальца. Вследствие этого в трении участвуют лишь небольшие передние и задние участки юбки поршня. Улучшения качества трущихся поверхностей достигают тщательной механической обработкой и последующей холодной и горячей обкаткой двигателя. Величина зазоров между поршнем и цилиндром, рекомендованная заводом для нормальной эксплуатации в двигателе мотоциклов, предназначенных для занятий спортом, может быть увеличена на несколько сотых долей миллиметра в соответствии с работой поршня на высоких числах оборотов вала. При напряженном температурном режиме уменьшение высоты колец допустимо только в том случае, если обеспечено достаточное охлаждение поршня, так как через поршневые кольца отводится до 80% тепла, воспринимаемого головкой поршня. Наиболее рациональный путь уменьшения потерь на трение в хорошо собранном двигателе, дающий существенный прирост мощности, — это обкатка двигателей на стенде или с помощью буксира на шоссе. Обкатка, часто предпринимаемая только для предупреждения заклинивания в цилиндре нового поршня и приработки по всему периметру поршневых колец, необходима по следующим, еще более важным причинам. Как показали исследования, проведенные в Институте машиноведения Академии наук СССР, новые неприработанные детали из-за недостаточно чистой обработки поверхностей и неизбежных перекосов в механизме, имеют опорные площади, передающие и воспринимающие нагрузку, в сотни и даже тысячи раз меньшие, чем предусмотрено расчетами. Вследствие этого в новом необкатанном двигателе, если его сильно нагрузить, у отдельных мест поверхностей трения создаются очень высокие давления, которые могут выдавить масляную пленку и вызвать задир поверхностей. Возможно, повреждения поверхностей невооруженным глазом будут неразличимы, но несомненно, что в результате приработки деталей во время длительной и правильной обкатки сформируются высококачественные поверхности, обеспечивающие наименьшие потери на трение и наибольшую износоустойчивость отдельных деталей и механизма в целом. Последовательно проводят холодную обкатку, горячую обкатку без нагрузки и горячую обкатку под нагрузкой. При проведении обкатки пользуются следующими основными рекомендациями. Степень сжатия двигателя целесообразно понизить до величины, допускающей бездетонационную работу на низкооктановых бензинах. Обкатку производят на шоссе с гладким покрытием. На горловину карбюратора устанавливают эффективный воздухоочиститель. В бензин примешивают 2% масла МС. В топливной смеси двухтактных двигателей содержание масла должно быть увеличено с 4 до 5%. В масло рекомендуется добавлять 1 — 2% коллоидального графита. Карбюратор регулируют для образования богатой рабочей смеси. Масло в картере за период обкатки сменяют несколько раз, внимательно следя за составом спускаемого масла. В первый период горячей обкатки под нагрузкой проходят короткие расстояния с умеренно открытым дросселем, а затем закрывают его и дают мотоциклу двигаться по инерции. Вследствие этого поршень попеременно нагревается и охлаждается, более расширяющиеся участки его шлифуются, и достигается хорошая приработка поршня к цилиндру. Пробег для обкатки нового двигателя или собранного из новых деталей должен быть не менее 2000 км. Только после длительного срока приработки трение между деталями уменьшается до необходимого минимума и мотоцикл в целом становится надежным для движения с высокой скоростью. Способы улучшения охлаждения двигателя. Охлаждение двигателя усиливается при соблюдении следующих условий. Полное использование охлаждающей способности ребер цилиндра. Масло, смешанное с грязью, является своеобразной теплоизоляцией. Так, например, теплопроводность пригоревшего масла равна только 1/50 теплопроводности чугуна. Поэтому охлаждающие ребра цилиндра и головки, а также весь двигатель необходимо тщательно очищать. Если промывкой в керосине с помощью кисти и проволочных щеток надлежащей чистоты поверхностей не достигают, то применяют очистку пескоструйной установкой. В этом случае надежно защищают зеркало цилиндра, седла клапанов и поверхности соединения головки и цилиндра от попадания песка. Другой способ очистки цилиндра — это кипячение его в каустике (едкое кали, едкий натр). Точная рецептура раствора каустика значения не имеет, но чем выше концентрация каустического раствора, тем быстрее будет происходить процесс очистки. При погружении в каустический раствор зеркала цилиндра и клапанных седел не причиняется им вред, но требуется тщательная двух - трехкратная последующая промывка в горячей воде. Для очистки алюминиевых деталей каустический раствор применять недопустимо, так как алюминий в каустике растворяется и детали приходят в полную негодность. Одним из средств сохранения охлаждающего действия ребер цилиндра является покрытие их специальными, лаками. Несмотря на то, что лаковая пленка будет дополнительным препятствием на пути перехода тепла к воздуху, охлаждение улучшится. Это происходит потому, что металл ребер, очищенный от масла, быстро покрывается слоем коррозии, который менее теплопроводен, чем лаковая пленка. Применение металлов с повышенной теплопроводностью. Для улучшения охлаждения двигателей, применяемых для спортивных целей, изготовляют цилиндры, головки и другие нагревающиеся детали из металлов, обладающих повышенной теплопроводностью. При осуществлении указанной замены металлов можно воспользоваться приведенными ниже коэфициентами теплопроводности некоторых наиболее употребительных металлов.

Металл

Коэффициенттеплопровод-

ности

ЧугунМагний (электрон)Алюминий

Медь (красная)

48134175

320

Таким образом, изготовление, например, алюминиевого цилиндра с вставной гильзой взамен чугунного и головки цилиндра из сплава, содержащего медь, улучшает охлаждение двигателя. Полировка поверхностей. Полировкой камеры сгорания и головки поршня уменьшают поверхность их соприкасания с газами высокой температуры, а кроме того, полированные поверхности этих деталей лучше отражают тепловые лучи. Передача тепла металлу от сгорающих газов теплопроводностью и лучеиспусканием уменьшается. Теплоизоляция карбюратора. Карбюратор, установленный непосредственно на коротком патрубке цилиндра или его головке, сильно нагревается. Для уменьшения нагрева карбюратора от двигателя между ними устанавливают теплоизоляторы. При фланцевом креплении карбюратора теплоизолятор представляет собой прокладку из нетеплопроводного материала, например, волокнита или гетинакса (род прессованного картона) толщиной примерно 15 мм, устанавливаемую между фланцем карбюратора и двигателем. Для карбюратора, закрепляемого хомутом, простейшим видом теплоизоляции является кольцевая прокладка в виде втулки из тех же материалов. Охлаждение маслом. В четырехтактных двигателях при увеличении количества масла, участвующего в циркуляции, установке масляного бака вне двигателя, включении в коммуникацию масляного радиатора улучшается охлаждение двигателя. Применение богатой рабочей смеси. Обогащением рабочей смеси даже до предела, при котором мощность двигателя начинает несколько снижаться, рекомендуется пользоваться для снижения температуры двигателя увеличенной мощности. Использование спирта. При использовании в качестве топлива вместо бензина спирта в чистом виде и в смесях с бензином, бензолом и толуолом температура рабочей смеси понижается вследствие высокой скрытой теплоты испарения спиртов. Ниже указаны величины скрытой теплоты испарения топлива, применяемого для двигателей спортивных мотоциклов.

Топливо

Скрытая теп-лота испарения

в кал/кг

БензинБензолТолуолАцетонЭтиловый спирт

Метиловый спирт

759590125200

260

При использовании спиртов мощность увеличивается приблизительно на 20% вследствие уменьшения температуры смеси и возможности работы двигателя на очень высокой степени сжатия без детонации.

предыдущая страница оглавление следующая страница

Механизмы для ступенчатого изменения чисел оборотов

Ступенчатое изменение чисел оборотов может быть осуществлено с помощью многоскоростного асинхронного электродвигателя, ступенчатых шкивов и коробок скоростей и подач с зубчатыми колесами.

Ступенчатошкивные передачи обычно с клиновыми ремнями применяются сравнительно редко, в основном при узком диапазоне изменения чисел оборотов малом числе ступеней и небольшой мощности, на небольших сверлильных станках, некоторых моделях фрезерных станков, настольных токарных.

Асинхронные многоскоростные двигатели применяются, как правило, совместно с коробками скоростей.

Ступенчатое изменение чисел оборотов

Наибольшим распространением пользуются коробки скоростей и подач с зубчатыми колесами.

Зубчатые передачи

В коробках скоростей и подач изменение чисел оборотов достигается поочередным включением различных зубчатых передач между валами коробок скоростей и подач. Для поочередного включения могут быть использованы либо сменные зубчатые колеса (рис. 16), либо постоянные зубчатые колеса (рис. 17), для включения которых используются те или иные механизмы включения.

Прежде чем перейти к рассмотрению различных элементарных механизмов, заметим, что в станках передаточные отношения зубчатых колес рекомендуется ограничивать следующими значениями: для коробок скоростей imax = 2, imin = 1/4, для коробок подач imax= 2,5, imin = 1/5. В отдельных случаях допускаются увеличение imax до 2,5-4. Применение передаточных отношений, выходящих за указанные пределы, приводит к увеличению габаритов механизма, снижению к.п.д. и появлению конструктивных трудностей при размещении механизмов переключения, увеличению шума.

Рис. 16 Сменные зубчатые колеса (гитара)

Сменные шестерни

Сменные шестерни 3 и 5 (рис. 16) устанавливаются на консольных концах валов 4 и 6 на шпонках или шлицах. Шестерни закрепляются с помощью быстросъемных шайб и гаек. Если исходить из указанных выше предельных передаточных отношений, то сменные шестерни могут обеспечить изменение чисел оборотов в диапазоне 10-12. При проектировании кожуха 2 необходимо предусмотреть возможность установки как ведомой, так и ведущей шестерен с наибольшим числом зубьев.

При постоянных поочередно включаемых шестернях, установленных на двух параллельных валах, диапазон изменения чисел оборотов находится в указанных для сменных шестерен пределах. Так как в большинстве случаев требуется значительно больший диапазон, то коробки скоростей и подач выполняются многоваловыми. Для включения различных зубчатых передач между двумя смежными валами используются элементарные механизмы, представленные на рис. 17.

Подвижные шестерни

При переключении с помощью подвижных шестерен последние выполняются в виде блоков (рис. 17, а-в). Наибольшим распространением пользуются механизмы с двойным и тройным блоком (рис. 17, а и б). При блоках из четырех шестерен сильно возрастает осевая длина механизма, поэтому такой вариант используется только в отдельных случаях, когда большая длина механизма предопределяется другими конструктивными элементами. В других случаях поочередное включение четырех передач осуществляется с помощью двух отдельных двойных подвижных блоков.

Благодаря достоинствам, присущим механизмам переключения с подвижными шестернями, они находят широкое применение в коробках скоростей и подач, рассчитанных как на работу при высоких скоростях, так и на передачу больших крутящих моментов.

Рис. 17 Механизмы для ступенчатого изменения числа оборотов

Использование муфт

При использовании в механизмах изменения чисел оборотов кулачковых, зубчатых и фрикционных муфт они имеют схему, представленную на рис. 17, г. Как правило, эти механизмы выполняются с двухсторонней муфтой I. Вследствие указанных выше недостатков механизмов переключения с муфтами они применяются реже. Исключение составляют электромагнитные фрикционные муфты, которые находят более или менее значительное распространение при дистанционном и автоматическом управлении.

В ряде конструкций коробок скоростей и подач используется механизм, изображенный на рис. 17, д. В данном случае ведущим звеном является втулка шестерни, которая получает вращение через зубчатую или ременную передачу. В показанном на схеме положении вращение передается от втулки шестерни zx через шестерни z1 -z2, z3-z4 валу III. При перемещении шестерни z4 влево она выходит из зацепления с шестерней z3 и муфта, выполненная заодно с шестерней z4, сцепляется с муфтой, выполненной заодно с шестерней z3. При этом вращение от шестерни zx непосредственно передается валу III. Так как обе пары зубчатых колес могут быть выполнены понижающими с передаточным отношением 1/4, то при данной схеме диапазон изменения чисел оборотов вала III может быть расширен до 16. Механизмы этого типа называют передачей со звеном возврата.

Механизм перебора

Другая модификация подобного механизма, называемая перебором, изображена на рис. 17, е. В этом случае при непосредственном сцеплении вала III с шестерней с помощью муфты I шестерни z2 и z3, связанные общей втулкой, перемещаются в осевом направлении и выводятся из зацепления с шестернями z1 и z4, что способствует повышению к. п. д. и уменьшению потерь холостого хода при включении высокого числа оборотов вала III.

Механизмы последних двух типов обычно находят применение в последних звеньях коробок скоростей и подач.

Прочие механизмы

Механизмы, показанные на рис. 17, ж-и, применяются в коробках подач.

Механизм с подвижной шпонкой (рис. 17, ж) отличается малыми размерами вдоль оси. В тех случаях, когда недостатки механизмов с подвижной шпонкой, указанные выше, не имеют существенного значения, механизм используется благодаря своей компактности. В частности, он применяется в коробках подач сверлильных станков, коробках подач, расположенных в фартуках револьверных станков, в коробках подач карусельных станков.

Механизм, изображенный на рис. 17, з, состоит из жестко закрепленных на валу I шестерен z1-z7 и накидной шестерни z8. Накидная шестерня z8 вместе с подвижной шестерней z9 смонтированы в кожухе I, который может передвигаться вдоль вала II и поворачиваться около его оси. Для включения той или иной передачи кожух I перемещается в осевом направлении до совмещения накидной шестерни с соответствующей шестерней z1-z7, после чего поворотом кожуха I вокруг оси вала II накидная шестерня вводится в зацепление с соответствующей шестерней z1-z7.

В требующемся положении кожух I удерживается фиксатором. Данному механизму присущи все рассмотренные выше недостатки, свойственные механизмам с накидной шестерней. Его достоинствами являются малые размеры вдоль оси и возможность свободного выбора передаточных отношений независимо от межцентрового расстояния. Этот механизм находит значительное применение в коробках подач токарно-винторезных станков, где он позволяет получить при небольших габаритах большое число передаточных отношений, необходимых для нарезания резьб с различным шагом. Этот механизм называется также коробкой Нортона.

Механизм, представленный на рис. 17, и, также применяется в коробках подач токарно-винторезных станков, где он служит для уменьшения в 2, 4, 8 раз или соответствующего увеличения шагов нарезаемых резьб, настраиваемых с помощью механизмов с накидной шестерней или других механизмов коробки подач. На ведущем валу закреплена только одна шестерня z1, на валу III помещается подвижная шестерня z11, которая может занимать три положения, два из которых показаны пунктиром. В первом положении вращение передается от шестерни z1 шестерне z11 через шестерню z2 ,которая в этом случае является паразитной.

Во втором положении вращение передается через шестерни

и передаточное отношение равно 1/2. В третьем положении вращение передается через шестерни

Похожие материалы

Лабораторные работы

Лабораторная работа

Исследование критического числа оборотов вращения валов

1. Цель работы

- Аналитическое определение критического числа оборотов вала.

- Экспериментальное определение критического числа оборотов вала.

- Сравнение и анализ полученных результатов.

2. Теоретические положения

Колебания валов с присоединенными деталями и узлами, возникают под действием внешних постоянно действующих и периодически изменяющихся сил и связаны с упругой деформацией валов. Валы могут подвергаться продольным, крутильным и поперечным колебаниям. Чаще всего в машинах возникают поперечные колебания, которые являются результатом действия периодически повторяющихся поперечных сил. Малые колебания около положения равновесия становятся опасными для вала, когда частота возмущающей силы достигает частоты собственных колебаний системы (т.е. наступает резонанс). В случае резонанса сильные колебания передаются другим частям машины, связанным с рассматриваемой деталью, и вся машина начинает вибрировать.

При этом напряжения в вале существенно возрастают, и будут зависеть в основном от сил инерции колеблющихся масс, а не от внешней нагрузки. Возникающие знакопеременные напряжения могут явиться причиной поломки деталей. Число оборотов вращающихся деталей, при котором наступает резонанс, называется критическим.

Поперечные колебания, как правило, обладают большим периодом, так как восстанавливающие упругие силы вала относительно малы. В силу этих причин при недостаточно жестком вале может явление резонанса  даже в том случае, когда число оборотов вала не очень велико.

Явления, происходящие при колебании валов, можно показать на простейшем примере. Рассматриваемая система представляет собой вал постоянного сечения с насаженным несбалансированным диском (рисунок 1). Под действием веса диска G вал прогнется на величину f (статический прогиб). В дальнейшем при вращении вала под действием центробежной силы возникает дополнительный (динамический) прогиб y.

Сила, вызывающая динамический прогиб, определяется выражением

где g – ускорение силы тяжести;

e – смещение (эксцентриситет) центра тяжести диска относительно геометрической оси вращения (диск несбалансирован);

ω – угловая скорость вращения вала.

Так как центробежная сила при вращении вала изменяет свое направление, в вале возникают гармонические колебания.

Сила инерции Fa уравновешивается восстанавливающей силой упругости, равной произведению жесткости колеблющейся системы  С  и деформации y то есть

Приравнивая (1) и (2), можно записать

Угловая скорость вращения вала может достигнуть такого значения, при котором  . Тогда при  и наступает явление резонанса. В этом случае критическая угловая скорость

Критическое число оборотов

Так как   и  , где f – статический прогиб в миллиметрах

Рис.1. Расчетная схема двухопорного вала с диском посередине

При дальнейшем увеличении числа оборотов (выше критического) знаменатель уравнения  (3)  превращается в неравенство

В это время эксцентриситет e будет иметь отрицательное значение и, следовательно, динамический прогиб станет равным

Таким образом, из уравнения  (6)  следует, что при увеличении угловой скорости выше критического значения динамический прогиб уменьшается. При  .

Для валов, представляющих собой вместе с насаженными на них деталями сложную колебательную систему, определение критического числа оборотов связано со значительными трудностями из-за сложности определения прогибов и приведенной жесткости.

Для определения критического числа оборотов по уравнению (5) необходимо подсчитать величину прогиба вала под действием статических нагрузок (согласно методам, изложенным в курсах сопротивления материалов) или же найти величины прогибов экспериментальным путем.

3. Описание объекта исследования, приборов и инструментов

Установка (рисунок 2) состоит из вала 1, диаметром 12 мм с одним диском  2, закрепленном на нем. Вал установлен в двух сферических шарикоподшипниках, размещенных в кронштейне 3 и задней опоре 4. Вал приводится во вращение через гибкую упругую муфту 5  универсальным коллекторным двигателем 6 типа УЛ-062, мощностью 180 ватт, с частотой вращения 5000 об/мин. Через муфту 7 двигатель приводит во вращение тахогенератор 8 марки ТГП-1. Обе муфты прикрыты защитными кожухами 9 и 10. С помощью цангового зажима диск  2  после передвижения фиксируется на валу.

Для увеличения массы диска, на него навинчивают дополнительные грузы  11, в один из которых можно ввернуть винт, тем самым, создав в диске с грузами дисбаланс.

Передняя опора вала, расположенная на кронштейне  3 – неподвижная. Для изменения жесткости вала задняя опора меняет свое положение относительно передней. Она выполнена в виде втулки  12, которая выдвигается с помощью винта 13, затем зажимается рукояткой  14.

Кроме того, имеются вблизи крайних положений диска два охватывающих вал кронштейна 15 с полиэтиленовыми втулками для ограничения амплитуды колебаний вала, что препятствует разрушению вала при достижении критического числа оборотов. К левому кронштейну прикреплено контактное устройство  32, включающее, расположенную на пульте 16, красную лампочку 17 в момент начала резонанса.

Для определения статического прогиба вала имеется подвеска с грузом 18 и стойкой со штангой 19, в которой крепится индикатор часового типа  20.

Вал с диском, задняя опора и оба ограничительных кронштейна закрыты подвижным кожухом  21  с прозрачным окном для наблюдения за диском. Вал между передней опорой и левым ограничителем прикрыт неподвижным защитным  кожухом  22, который зажимается с помощью рукоятки с прихватом  23.

Рис.2. Схема установки

На установке имеется блокирующее устройство, состоящее из кулачка, связанного с кожухом и микропереключателем. В правом или левом положении подвижного кожуха кулачок съезжает с микропереключателя, размыкающего цепь питания электродвигателя. Кроме того, подвижный кожух станет в среднее рабочее положение лишь тогда, когда подвеска с грузом  18  и штанга  19  с индикатором будут убраны в свое нерабочее положение. В противном случае кожух упрется в них, и кулачок не нажмет на микровыключатель.

Пульт 16 расположен над тахогенератором, электродвигателем и передней опорой вала. На передней панели пульта размещены: пакетный выключатель 25 марки ПВ-10 для включения установки; лампочка  26  включения установки с зеленым глазком; кнопка 27 «пуск – стоп» электродвигателя; рукоятка  28  автотрансформатора РНО-250-05 для плавного регулирования чисел оборотов электродвигателя; миллиамперметр 29 марки М-24, шкала которого проградуирована в об/мин;  лампочка 17 сигнализации начала резонанса с красным глазком; тумблер выключения лампочки сигнализации 30.

Кроме того, на установке имеется шнур  31  для подключения к электросети и винт заземления.

4. Методика проведения исследований и обработка результатов

4.1. Подвижный кожух  21  сдвинуть в сторону пульта управления  16.

4.2. Вращая маховик  13, рукояткой сдвинуть заднюю опору 4 вправо, удаляя от передней опоры.

4.3. Укрепить на валу диск без добавочных грузов в положении l,  задняя опора удалена от передней на L=2l= 0,55 м.

4.4. Определить расчетное значение величины прогиба (результаты занести в таблицу 1)

где G – вес диска,  G = 26,75 Н;

G1 – вес дополнительных грузов;

Gв – вес вала,  G в  = 5,3 Н;

L – расстояние между осями опор, мм;

l – расстояние от средней линии диска до оси левой опоры, мм;

E – модуль упругости материала вала,  E = 2,1 × 105 МПа;

J – осевой момент инерции площади сечения вала, мм 4;  ,

d – диаметр вала,  d = 12 мм.

4.5. Расчетное значение критического числа оборотов

4.6. При закрытом кожухе пакетный выключатель 25 перевести в положение «вкл.» (загорается лампочка 26), а рукоятку  28  поставить в положение меньшее до упора и кнопкой 27 включить электродвигатель.

4.7. Регулируя рукояткой 28 число оборотов электродвигателя, довести вал до состояния резонанса и, не задерживая работу установки в этом положении, увеличить число оборотов выше критической области. Затем вал из критической области через состояние резонанса ввести в докритическую область. Это повторить три раза и по миллиамперметру  29  фиксировать число оборотов перед входом в резонанс  и после выхода из него  , показания внести в таблицу 1.

4.8. Подсчитать среднеарифметическое значение  и  и определяют экспериментальное критическое число оборотов

4.9. Определить критическое число оборотов для двух различных положений диска без дополнительных грузов. Для этого по шкале, закрепленной на внутренней стенке установки, ставим диск  на отметки: l = 300 мм; l = 250 мм, которые показывают положение диска на валу. Центр тяжести расположен на длине  l = 275 мм. Опыт повторить в той же последовательности, что и в первом случае.

4.10. Увеличить вес груза. Для этого на диск устанавливаем один дополнительный груз  G1 = 3,5 Н, а для последующего опыта  –  два груза  2G1 = 7,0 Н. В соответствии с изложенной методикой (пп. 4.1… 4.9) устанавливаем критическую частоту вращения вала с одним и двумя дополнительными грузами.

4.11. Заднюю опору  4  приблизить к передней 3 на 50 мм, т.е. L = 500 мм. Этим увеличивается жесткость вала. Подсчитать критическое число оборотов для диска без дополнительных грузов при увеличении жесткости. Опыт повторяется в той же последовательности (пп. 1… 9), что и в первом случае.

4.12. Дать заключение по результатам эксперимента (таблица 1).

Таблица 1. Результаты экспериментов

Положение

груза

на валу

Вес груза

Расчетное значение

прогиба fp, мм

Расчетное значение

критического

числа оборотов

nкр, об/мин

Число оборотов перед

резонансом , об/мин

Число оборотов после

резонанса , об/мин

Экспериментальное критическое

число оборотов

, об/мин

Опыт 1

Опыт 2

Опыт 3

Опыт 1

Опыт 2

Опыт 3

l= 275 мм

G1=0Н

G1=3,5Н

G1=7,0Н

l= 300 мм

G1=0 Н

G1=3,5Н

G1=7,0Н

l= 250 мм

G1=0 Н

G1=3,5Н

G1=7,0Н

5. Содержание и оформление отчета

5.1. Титульный лист.

5.2. Цель работы.

5.3. Кинематическая схема установки (выполнить самостоятельно).

5.4. Результаты исследований таблицы 1.

5.5. Выводы по работе.

6. Вопросы для самоконтроля

1.  Какие колебания могут воздействовать на валы в процессе работы?

2.  Отчего возникают поперечные колебания осей и валов?

3.  В чем заключается расчет валов на поперечные колебания?

4.  Какую частоту вращения называют критической?

5.  Какова цель лабораторной работы?

6.  Какой силой уравновешивается центробежная сила инерции?

7.  От какого параметра в большей степени зависит величина центробежной силы?

8.  Как влияет жесткость на собственную частоту колебаний?

9.  Как влияет масса диска, установленного на валу, на его критическую частоту вращения?

10.  Как влияет длина вала на критическую частоту вращения?

11.  Чем вызвана необходимость определения критической скорости вращения?

12.  Какие существуют методы повышения критической частоты вращения?

13.  Каков предел вибрационной устойчивости жесткого и гибкого валов?

14.  Сколько и какие частоты вращения валов будут критическими?

email: [email protected]

Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21

Теоретическая механика   Сопротивление материалов

Прикладная механика  Строительная механика  Теория машин и механизмов


Смотрите также

Возврат к списку