柴油機的曲柄連桿機構(gòu)運動及動力特性分析-在線瀏覽
2025-08-16 14:42本頁面
【正文】 轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)發(fā)生強烈共振，嚴重影響柴油機工作的可靠性，在深入研究柴油機曲柄連桿機構(gòu)工作過程與原理基礎(chǔ)上，分析其運動過程于受力情況。在本文的末尾還將最近幾年在柴油機領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀做了一個大致的概括和總結(jié)，讓我們可以更好地了解柴油機的發(fā)展趨勢，從而為設(shè)計曲柄連桿機構(gòu)和減小發(fā)動機震動提供了理論支持。柴油機屬于壓縮點火式發(fā)動機，它又常以主要發(fā)明者狄塞爾的名字被稱為狄塞爾引擎。然后將燃油以霧狀噴入高溫空氣中，與高溫空氣混合形成可燃混合氣，自動著火燃燒。 柴油機可按不同特征分類：按轉(zhuǎn)速分為高速、中速和低速柴油機；按燃燒室的型式分為直接噴射式、渦流室式和預(yù)燃室式柴油機等；按氣缸進氣方式分為增壓和非增壓柴油機；按氣體壓力作用方式分為單作用式、雙作用式和對置活塞式柴油機等；按用途分為船用柴油機、工程機械柴油機等。柴油機用噴油泵和噴油器將燃油以高壓噴入氣缸，噴入的燃油呈霧狀，與空氣混合燃燒。(1)結(jié)構(gòu)柴油機的基本組成部分包括：曲柄連桿機構(gòu)；配氣機構(gòu)及進排氣系統(tǒng)；燃燒與燃料供給系統(tǒng)；潤滑系統(tǒng)；冷卻系統(tǒng)；起動系統(tǒng)； 增壓系統(tǒng)； (2)工作原理柴油機是內(nèi)燃機的一種，它的工作原理與內(nèi)燃機中的壓燃機完全相同。燃氣在吸收熱量后產(chǎn)生高溫高壓，推動著活塞做功降熱能轉(zhuǎn)化為機械能。因此，要保證內(nèi)燃機能夠連續(xù)的工作，就要不斷地將已燃燒做功的廢氣排出氣缸，然后引進新鮮空氣和燃料，并通過壓縮以獲得著火所必需的溫度。燃燒公斤柴油，理論上需要 公斤空氣，但由于柴油與空氣的混合總是很不均勻，為了使柴油得到充分燃燒，空氣總是要供應(yīng)的富裕些，一公斤柴油往往要供給 20 多公斤空氣。對柴油機來講，壓縮后的溫度，必須超過柴油的自然點溫度（約大于 350 攝氏度）燃燒膨脹過程——將燃料噴入氣缸，與氧氣急劇的氧化作用（即燃燒）放出大量的熱量，使氣體溫度和壓力急劇上升，推動活塞做功。上述過程周而復(fù)始的不斷重復(fù)進行著，每個過程依次完成一遍稱為一個工作循環(huán)。中心曲柄連桿機構(gòu)其特點是氣缸中心線通過曲軸的旋轉(zhuǎn)中心，并垂直于曲柄的回轉(zhuǎn)軸線。一般的單列式內(nèi)燃機，采用并列連桿與叉形連桿的 V 形內(nèi)燃機，以及對置式活塞內(nèi)燃機的曲柄連桿機構(gòu)都屬于這一類。這種曲柄連桿機構(gòu)可以減小膨脹行程中活塞與氣缸壁間的最大側(cè)壓力，使活塞在膨脹行程與壓縮行程時作用在氣缸壁兩側(cè)的側(cè)壓力大小比較均勻。在關(guān)節(jié)曲柄連桿機構(gòu)中，一個曲柄可以同時帶動幾套副連桿和活塞，這種結(jié)構(gòu)可使內(nèi)燃機長度縮短，結(jié)構(gòu)緊湊，廣泛的應(yīng)用于大功率的坦克和機車用 V形內(nèi)燃機。這種型式的曲柄連桿機構(gòu)在內(nèi)燃機中應(yīng)用最為廣泛。中心曲柄連桿機構(gòu)簡圖如圖 21 所示，圖 21 中氣缸中心線通過曲軸中心 O，OB 為曲柄，AB 為連桿，B 為曲柄銷中心，A 為連桿小頭孔中心或活塞銷中心。在實際分析中，為使問題簡單化，一般將連桿簡化為分別集中于連桿大頭和小頭的兩個集中質(zhì)量，認為它們分別做旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運動，這樣就不需要對連桿的運動規(guī)律進行單獨研究。它的速度和加速度的數(shù)值以及變化規(guī)律對曲柄連桿機構(gòu)以及發(fā)動機整體工作有很大影響，因此，研究曲柄連桿機構(gòu)運動規(guī)律的主要任務(wù)就是研究活塞的運動規(guī)律。?當(dāng) = 時，活塞銷中心 A 在最上面的位置 A1，此位置稱為上止點。?此時活塞的位移 x 為:x= = =(r+ )1O?l)cos(??lr? = （2]cos1()cos[(????r1）式中： —連桿比。采用較大的 (即較短連桿)，可使發(fā)??動機高度減小，重量減輕，但同時也使活塞的加速度和連桿的擺角加大，相應(yīng)的往復(fù)運動質(zhì)量的慣性力和活塞的測推力加大。所以設(shè)計時總要選用短連桿。???2sin)(2rv?當(dāng) 或 時，活塞速度為零，活塞在這兩點改變運動方向。?9?rv 活塞的加速度 將式（28）對時間 微分，可求得活塞加速度的精確值為：t （2]cos2in4cs2[o32 ?????????rdtavta10）將式（）對時間 為微分，可求得活塞加速度的近似值為：t （221222 coscos)cos( arrra ?????? ?????11）因此，活塞加速度也可以視為兩個簡諧運動加速度之和，即由與 兩部分組成。由于摩擦力的數(shù)值較小且變化規(guī)律很難掌握，受力分析時把摩擦阻力忽略不計。計算過程中所需的相關(guān)數(shù)據(jù)參照 EA1113 柴油機。gP 氣缸內(nèi)工質(zhì)的作用力 作用在活塞上的氣體作用力 等于活塞上、下兩面的空間內(nèi)氣體壓力差與g活塞頂面積的乘積，即 （212）)(439。Dm由于活塞直徑是一定的，活塞上的氣體作用力取決于活塞上、下兩面的空間內(nèi)氣體壓力差 ，對于四沖程發(fā)動機來說，一般取 = ，p??p?MPa,對于缸內(nèi)絕對壓力 ，在發(fā)動機的四個沖程中，?表 21 所示： 表 21 缸內(nèi)絕對壓力 計算結(jié)果p四個沖程終點壓力 計算公式 計算結(jié)果/ Pa進氣終點壓力 dep39。 11注： —平均壓縮指數(shù)， = ； —壓縮比， =； —平均膨1n1n~??2n脹指數(shù)， = ； ； —最大爆發(fā)壓力， =3 5 ，取2~????maxpmaxp~MP= ；此時壓力角 = ，取 = 。加速度從運動學(xué)中已經(jīng)知道，現(xiàn)在需要知道質(zhì)量分布。為此進行質(zhì)量換算。質(zhì)量換算的目的是計算零件的運動質(zhì)量，以便進一步計算它們在運動中所產(chǎn)生的慣性力。為了方便計算，將整
高考資料相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1