Принципові схеми КШМ. 
Компонувальні схеми двигунів

Білоруський Національний Технічний Университет.

Кафедра «Двигуни внутрішнього сгорания».

Група 101 312.

Звіт по ознайомчої (навчальної) практике.

Проходив: Куделко У. В.

Керівник: Хатянович У. И.

Минск.

— 2003;

Зміст 2.

Принципиальные схеми КШМ 3.

1. Загальні принципи конструювання і обгрунтованість розрахунків 3 2. Компоновочные схеми двигунів 4.

Литература

9.

Принципиальные схеми КШМ.

1. Загальні принципи конструювання і расчетов Создание сучасного двигуна внутрішнього згорянняскладного процесу, в якому беруть участь різні фахівці. Центральне місце у цій процесі займає розробка конструкторського проекту. Конструювання двигуна залежить від інженерної розробці його конструкції. Науково-технічний прогрес жадає від конструкторів створення двигунів з високими значеннями основних показників, головними у тому числі є економічність, надійність, ресурс, матеріаломісткість, доступність виготовлення й простота обслуговування. Щоб створюваний двигун задовольняв переліченим вимогам, необхідно за його проектуванні використовувати нові конструкторські рішення. Не заперечує наступності конструкції й можливості застосування добре зарекомендували себе конструкцій, і навіть вузлів і деталей. Науково-технічний прогрес у сфері двигунобудування залежить з розвитку галузей, постачальних матеріали, комплектуючі вироби, палива й олії. Він здійснюється за комплексним планам, розроблюваним з урахуванням перспективних типажів двигунів, під якими розуміється обгрунтована сукупність мінімального числа типів і дрібних розмірів двигунів. Типаж визначається мощностным поруч, до якого входять двигуни, однакові по компонуванні і конструкції основних вузлів і деталей. Доцільно, щоб новостворюваний двигун був однією з елементів мощностного низки, що обумовить скорочення термінів освоєння нової конструкції і підвищення якості виготовлення двигуна. Проте попри всі переваги, пов’язані із застосуванням розроблених типажів, як базової моделі можна прийняти принципово нова і доцільна з техникоекономічної погляду конструкція двигуна. Під час створення нових двигунів та його сімейств приділяють значну увагу ступеня їх стандартизації, та уніфікації, що оцінюється часткою стандартизованих і уніфікованих елементів в усій конструкції двигуна. Ступінь уніфікації має визначатися оптимальностью загального рішення компонування конструкції і його економічної доцільністю. Безупинне форсування сучасних двигунів по удільної потужності супроводжується зростанням температур і напруг у їх деталях. Тому велику роль під час створення сучасних двигунів набувають розрахунки на міцність. Розрахунок на міцність деталей двигуна входять такі основні етапи: складання розрахункової схеми, що відбиває найважливіші особливості конструкції і умов навантаження деталей; аналіз цієї схеми з допомогою сучасних методів розрахунку; формулювання з урахуванням проведеного аналізу практичних висновків стосовно реальної конструкції. Використовувані раніше (при малих та середніх рівнях форсування), часто дуже спрощені, методи розрахунку міцність деталей двигуна викликали заперечень, так як закладені у самих конструкціях двигунів запаси міцності при середніх параметрах робочого процесу були великі. Нині потрібні методи розрахунку, значно більше точно враховують геометрію деталей і умови їхнього навантаження. Особливості проектування сучасних двигунів, що передбачає (поруч із підвищенням якості) його термінів при ускладненні конструкції двигуна, зумовили створення автоматизованого проектування. У цьому особливо зростає роль розрахунків, які мають бути орієнтовані систематичне застосування ЕОМ і будуть виконані на якісно зовсім новому, вищому уровне.

2. Компоновочные схеми двигателей Разнообразие областей застосування двигунів внутрішнього згоряння, отже, вимог, що висуваються до їх конструкції, обумовлює складність побудови класифікаційної схеми двигунів по конструктивним ознаками. Основне завдання розробки класифікаційних схем є відбір кількох загальних ознак, з урахуванням яких може бути проведене побудова приватних класифікацій. Для виявлення цих ознак слід проаналізувати вимоги, які пред’являються двигунам залежно від своїх призначення. Простота конструкції двигуна визначається необхідністю, з одного боку, полегшення його виробництва та експлуатації, і з другой-повышения надійності. Розміри двигуна та її маса залежить від загальної компонування двигуна, конструктивних форм і збільшення розмірів остова. Тому доцільно як підстави класифікації двигунів вибрати передусім геометричні ознаки, і зокрема розташування у просторі геометричних осей найголовніших його деталей. Зазвичай, сучасні двигуни внутрішнього згоряння мають механізми для перетворення зворотно-поступального руху поршня у обертальне рух валу. До без-вальным двигунам ставляться лише свободнопоршневые генератори газу, дизель-компрессоры, дизель-молоты і двигатель-трамбовка. Одне з основних чинників, визначальних конфігурацію двигуна, — розташування і кількість робочих циліндрів. У двигунах з валом, але не матимуть кривошипно-шатунного механізму (з похилій чи іншого шайбою) осі циліндрів розташовані паралельно осі валу. Якщо осі трьох і більше циліндрів перебувають у площині, перпендикулярної осі валу, всі вони утворюють так звану зірку. Комбінування окремих циліндрів виробляють найчастіше вздовж колінчатого валу. Конструкцію, у якій зірки розташовані вздовж колінчатого валу, називають многорядной зіркою. У багаторядних звездообразных двигунах осі циліндрів сусідніх зірок, зокрема за повітряному охолодженні, може бути зміщено наполовину кута між циліндрами. Форми конструкцій двигунів залежить від взаємного розташування деталей, механізмів та допоміжних агрегатів. Загальна компонування може залежати, наприклад, від кількості і розташування розподільних валів (верхнє чи нижнє), розміщення агрегатів воздухоснабжения тощо. буд. Хоча ці чинники є основними, тим щонайменше вони мають враховувати під час класифікації окремих вузлів, систем допоміжних агрегатів і пристроїв. Однорядные двигуни характеризуються простотою конструкції та порівняно високої технологічністю виготовлення. Зазначені переваги, і навіть великий політичний досвід побудови і експлуатації двигунів з вертикально розташованими циліндрами зумовлюють широке застосування цих двигунів. [pic] Основне перевагу V-образных двигунів перед однорядными той самий мощности-меньшие розміри й у першу чергу менша довжина, унаслідок чого збільшена жорсткість таких відповідальних деталей, як картера (блоккартера), кришки (голівки) циліндрів і колінчатого валу. Найчастіше застосовуваний кут між осями циліндрів 45−90°. Він визначається призначенням двигуна, вимогами до величини і порядком роботи циліндрів, розміщених у одному ряду. Там, де основне требование-уменьшение ж розмірів та насамперед висоти, цей кут може бути більше 90°. Аналогічні переваги мають двигуни з W-подібно розташованими циліндрами (рис. 3), але великого поширення вони отримали, головним чином внаслідок складності конструкції шатунів, підшипників та інших вузлів і деталей. Однак у останнім часом конструктори знову почали вживати цю схему. У окремих випадках двигуни виконують з Х-образно розташованими циліндрами (рис. 4). Такі двигуни мають невеликі розміри за довжиною. Деталі кривошипно-шатунного механізму, корпуси та розподільного механізму цьому випадку мають дуже складною конструкцією. Кути між осями циліндрів можуть бути або різними (рис. 4), наприклад 45, 60 і 120°, чи однаковими. У установках різного призначення застосовують також двигуни з горизонтальними противолежащими циліндрами (рис. 5). Для машин наземного транспорту невеличка висота двигуна такого типу і зручність розміщення їх у машині є у окремих випадках безсумнівними перевагами по порівнянню з двигунами, мають вертикально чи V-образно розташовані циліндри. [pic] У двигунах зі звездообразно розташованими циліндрами (рис. 6) простіше здійснювати повітряний охолодження, ніж у двигунах з циліндрами, розташованими до кількох. Проте, зазвичай, шатуни і колінчаті вали звездообразных дви гателей дуже завантажені і мають складною конструкцією. Що особливо притаманно двигунів з циліндрами розташованими як многорядной зірки (рис. 7), які мають меншими розмірами та величезною кількістю при більшої потужності з порівнянню коїться з іншими одновальными двигунами У зв’язку з потребою створення потужних швидкохідних двигунів значну увагу приділяється двухвальным і многовальным конструкціям. Конструктивні схеми подібних двигунів дуже різні. Двухвальные двигуни може бути виконано здвоєними з цими двома рядами паралельно розташованих циліндрів (рис. 8). І тут два колінчастих валу з'єднані між собою звичайною зубчастою передачею. Слід зазначити також двигуни з Н-образно (рис. 9) і I-образно розташованими циліндрами. Нарешті, циліндри можуть лежати з точки плюс загальну (обох циліндрів) камеру згоряння. [pic] Варто окремо зупинитися на конструктивних схемах двухтактных двигунів з протилежно рухливими поршнями. Одновальные двигуни з протилежно рухливими поршнями може бути: з однією колінчатим валом-тронковые (рис. 10 чи крейцкопфные (рис. 10,6); з цими двома колінчатими валами і циліндрами, розташованими до кількох (циліндри можуть лежати вертикально, як показано на рис. На, чи горизонтально); з цими двома колінчатими валами і здвоєними, ромбообразно розташованими циліндрами; із трьома колінчатими валами, двома робітниками порожнинами і Vобразно розташованими перевернутими циліндрами (рис. 12); із трьома колінчатими валами, трьома робітниками порожнинами і осями циліндрів, утворюючими трикутник (рис. 13); з циліндрами, осі яких рівнобіжні осі валу, і похилими обертовими чи хитними шайбами передачі обертання валу. Одновальные двигуни з протилежно рухливими поршнями (див. рис. 10) мають переважно вали із трьома колінами за кожен циліндр. У цьому два бічних коліна, розташованих з точки, близькими до 180°, саме до середнього (основному) коліну, пов’язані з верхнім поршнем через траверсу і довгі тяги. Двигуни, виконані за схемою, показаної на рис. 13, мають менші розміри ще більшу потужність. Вони відрізняються складністю деяких вузлів, в частковості корпусу, і неможливістю доступу до деталей (наприклад, до деяким насосам і форсункам) внутрішньої порожнини. У цих двигунах одне із поршнів циліндра управляє впуском, другой-выпуском. Причому поршень, управляючий випуском, омивається випускними газами і перебуває у особливо складних умовах. Оскільки кривошипи кожного циліндра зміщено один про іншого на кут, відрізняється від 180° на 10−15°, з колінчатого валу, управляючого випуском, знімається велика потужність, і цей вал виявляється більш завантаженим. У двигунах, виконаних по схемами, наведених на рис. 12 і 13, можна зрівняти потужності, котрі знімаються з колінчастих валів, приєднуючи одного коліну валу поршень, управляючий випуском, і поршень, управляючий впуском. Розглянуті схеми не вичерпують всіх можливих раціональних компоновок, характеризуемых різним розташуванням і кількістю циліндрів і валів. За цією схемами виполняют як четырехтактные (див. рис. 1−9), і двухтактные двигуни. Майже всі двигуни внутрішнього сгорания-двигатели простого дії. У таких двигунах можна використовувати тронко-вую конструкцію поршня, що обумовлює зменшення габаритних розмірів (головним чином напрямі осі циліндра) і представників багатьох поступально рухомих деталей, і навіть велику простоту конструкції. При великих потужностях малооборотные двигуни простого дії виконують з крейцкопфом переважно задля забезпечення більшої надійності при експлуатації і шляхом створення кращих умов праці поршневий групи. Принцип подвійного дії дозволяє потужність двигуна в 1,5−1,8 разу при щодо невеличкому збільшенні його маси. Однак на цей час двигуни подвійного дії (зазвичай двухтактные) не випускають, оскільки вони характеризуються складністю конструкції, дуже важкими умовами роботи поршневий групи, штока та інших деталей. У цих двигунах важко забезпечити гарна риса процесів газообміну і особливо смесеобразования в порожнини циліндра, якою проходить шток. А застосування наддуву дозволяє їм отримати необхідну міць і на більш простих за конструкцією двигунах простого действия.

1. «Автомобільні двигуни» 2-ге изд.

2. «Автомобільні двигуни. Теорія, розрахунок і конструювання» під редакцією Ховаха, Самойловича.