Задача определения мест расположения противовесов для двигателей со смещенными шатунными шейками

Авторы: Вялков В.С., Михина Т.И.
Опубликовано в выпуске: #5(94)/2024
DOI:
Раздел: Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение | Рубрика: Тепловые двигатели
Ключевые слова: поршневой двигатель, динамика, смещение шатунных шеек, уравновешивание, силы инерции, противовесы, критерий Стечкина — Каца, V6, годограф
Опубликовано: 17.11.2024

Рассмотрена задача уравновешивания двигателя со сложной схемой исполнения кривошипно-шатунного механизма. С использованием универсального аналитического алгоритма анализа внешней уравновешенности найдены силы и моменты инерции, возникающие при вращении коленчатого вала 6 цилиндрового V-образного двигателя со смещенными на 48° шатунными шейками. Определены значения углов расположения противовесов для моментов инерции первого порядка и вращающихся масс. С использованием критерия оценки остаточной неуравновешенности Стечкина — Каца определены значения частично уравновешивающих моментов, создаваемых противовесами на продолжениях щек вала. Сформулирована задача по определению расположения противовесов для обеспечения минимально возможной массы коленчатого вала. На основании компоновки двигателя прототипа заданы геометрические ограничения задачи. Выполнена предварительная оценка возможных вариантов расположения противовесов, выбраны перспективные. Полученные результаты моделирования позволили сформировать облик коленчатого вала. Сделаны выводы и приведены рекомендации по уравновешиванию двигателей аналогов.

Литература

[1] Чайнов Н.Д. и др. Конструирование и расчет поршневых двигателей. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018, 536 с.

[2] Myagkov L.L., Strizhov E.E., Malastovskii N.S. Modeling of the Thermal State of the Diesel Cylinder Cover with Allowance for Liquid Flow in the Cooling Cavity. Heat Transfer Research, 2008, vol. 39, iss. 8, pp. 685–694. https://doi.org/10.1615/HeatTransRes.v39.i8.40

[3] Мягков Л.Л., Маластовский Н.С., Блинов А.С. Уточненный метод расчета коленчатого вала на выносливость с учетом крутильных колебаний. 7-е Луканинские чтения. Решение энерго-экологических проблем в автотранспортном комплексе. Междунар. науч.-техн. конф.: тез. докл. Москва, МАДИ, 2015, с. 89–91.

[4] Мягков Л.Л., Маластовский Н.С., Дьякова Л.Н., Блинов А.С. Исследование напряженно-деформированного состояния крышки цилиндра высокофорсированного дизеля. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2015, № 2, с. 42–52.

[5] Dagna A., Delprete C., Gastaldi C. A General Framework for Crankshaft Balancing and Counterweight Design. Appl. Sci., 2021, vol. 11, art. 8997. https://doi.org/10.3390/app11198997

[6] Гусаров В.В., Ашишин A.A. Новый способ анализа и расчета уравновешивания поршневого двигателя типа R2. Журнал Известия МГИУ, 2006, № 4 (5), с. 5–10.

[7] Зенкин В.А., Горбунов В.А. Оптимизация системы уравновешивания двухцилиндрового четырехтактного двигателя. Двигателестроение, 2024, № 2 (296), с. 30–41.

[8] Khasnis V., Ukhande M., Tilekar G., Mane R., Shegavi G. Crankshaft Design Optimization to Improve Dynamic Balancing and Fatigue Strength. International Journal of Automotive Engineering, 2015, vol. 6, pp. 59–66. https://doi.org/10.20485/jsaeijae.6.2_59

[9] Вальехо Мальдонадо П.Р., Чайнов Н.Д. Уравновешивание V-образных двигателей с угловым смещением шатунных шеек рядом расположенных шатунов. Двигателестроение, 2019, № 2 (276), с. 17–25.

[10] Mollenhauer K., Tschoeke H. Handbook of Diesel Engines: руководство. Германия, Springer, 2010, 634 с.

[11] Яманин А.И., Жаров А.И. Динамика поршневых двигателей. Москва, Машиностроение, 2003, 464 с.