Способ снижения неравномерности вращения коленчатого вала

 

Изобретение может быть использовано для снижения неравномерности вращения коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания силовых установок с различными приемниками энергии, главным образом, с генераторами переменного тока. Способ используется в двигателях, у которых на фланце отбора мощности коленчатого вала установлен маховик или у которых фланец отбора мощности соединен с якорем генератора, обладающим достаточной величиной маховой массы. На свободном конце коленчатого вала установливается антивибратор с бифилярным подвесом маятников. Часть маятников, имеющих противоположное направление, настроена непосредственно на тот порядок гармоники возмущающего момента, который для конкретного двигателя является возбудителем неравномерности его хода.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к способам снижения неравномерности вращения коленчатого вала (НВКВ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Цель изобретения - обеспечение работоспособности и эксплуатационной надежности силовых установок ДВС с различными приемниками энергии и, главным образом, с генераторами переменного тока.

Известны способы снижения НВКВ за счет постановки на его фланец отбора мощности маховика [1] стр. 9 или жесткого соединения с фланцем приемника энергии, обладающего достаточным маховым моментом.

Иногда осуществлялись конструкции в виде двух маховиков, расположенных по обе стороны двигателя [1] стр. 9. Такая конструктивная форма вызывала значительное удлинение линии вала и фундамента установки, а также неудобства в обслуживании и т.д., поэтому она практического применения не получила.

Постановка маховика на фланец отбора мощности коленчатого вала производится в том случае, когда двигатель соединяется с приемником энергии через посредство упругой муфты или с помощью упругих фланцевых валов. В силовых же установках, когда двигатель соединяется жестко с потребителем энергии, обладающим достаточной величиной маховой массы, например с якорем генератора, постановка маховика между двигателем и генератором, даже в установках переменного тока, в большинстве случаев не требуется.

Однако, во всех этих случаях, в силу большой крутильной податливости коленчатого вала, маховые массы присоединенные к фланцу отбора мощности маховика или якоря генератора на свободный конец коленчатого вала оказывают незначительное влияние. По этой причине коленчатый вал со стороны свободного конца, например, двигателей средней быстроходности [2], имеет недопустимо высокую степень неравномерности вращения. Это обстоятельство создает угрозу работе механизмов различных приводов, как например, приводов масляных насосов, вспомогательных агрегатов, приводит к выходу из строя вкладышей "носовых" мотылевых подшипников коленчатого вала [3], нарушению плавности распределительных механизмов, а также к резкому повышению общей вибрации двигателя, которая, в свою очередь, ведет к возникновению различных аварийных ситуаций.

С целью снижения степени неравномерности вращения коленчатого вала ДВС соединенных, главным образом, с генераторами переменного тока до заданных уровней, предлагается на его свободном конце установить антивибратор с бифилярным подвесом маятников [4] стр. 20, причем настройку части маятников, имеющих противоположное направление, произвести непосредственно на тот порядок гармоники возмущающего момента (ν), который для конкретного двигателя является возбудителем неравномерности его хода. Этот порядок определяется числом цилиндров двигателя (Z) и его тактностью , т.е. (для четырехтактных двигателей , а двухтактных - ).

Определение величины эквивалентного момента инерции антивибратора (Θ_эк), обеспечивающей заданный уровень степени НВКВ (δ) [1] стр. 9, производится на основании разработанного автором метода расчета, изложенного в работе [2] c учетом значения ΣΘ_к.в, а подбор диаметра пальцев антивибратора (d_п) с использованием графика варьирования Θ_эк= f(dn), построенного для системы валопровода конкретной силовой установки.

Преимуществами предлагаемого способа снижения НВКВ по сравнению с постановкой на его свободном конце маховика являются следующие.

1. Постановка антивибратора на свободном конце коленчатого вала не требует изменения конструкции картера двигателя и не влияет на увеличение длины линии вала силовой установки и ее фундамента.

2. Антивибратор не требует увеличения длины переднего рамового подшипника коленчатого вала, компенсирующей увеличение удельных давлений на его вкладыше от веса маховика.

3. Антивибратор обеспечивает снижение степени НВКВ в зависимости от величины диаметра пальцев настраиваемых маятников до любых минимальных уровней.

4. Одновременно со снижением степени НВКВ антивибратор позволяет за счет неиспользованных его маятников вывести из диапазона рабочих оборотов двигателя опасные резонансы от крутильных колебаний, если таковые имеются.

Литература 1. В.П. Терских Крутильные колебания валопровода силовых установок. Том 1. Издательство "Судостроение", Л., 1969, 206 с.

2. И. Д. Сидорин Метод расчета степени неравномерности вращения валопровода силовых установок. //Инфор.листок N 211-98. Пензенский ЦНТИ.

3. И.Д.Сидорин Экспериментальное исследование прочности коленчатых валов форсированных шестицилиндровых дизелей. //Вестник машиностроения, N 5-6, 1993, c. 5-10.

4. В.П. Терских Крутильные колебания валопровода силовых установок. Том 4. Издательство "Судостроение", Л., 1970, 276 с.

Формула изобретения

Способ снижения неравномерности вращения коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания силовых установок с различными приемниками энергии и, главным образом, с генераторами переменного тока, заключающийся в постановке на фланце отбора мощности коленчатого вала маховика или в соединении фланца с якорем генератора, обладающим достаточной величиной маховой массы, отличающийся тем, что на свободном конце коленчатого вала установлен антивибратор с бифилярным подвесом маятников, причем часть маятников, имеющих противоположное направление, настроены непосредственно на тот порядок гармоники возмущающего момента, который для конкретного двигателя является возбудителем неравномерности его хода.