Маховик в двигателе внутреннего сгорания: Маховик двигателя

Объединенный картер маховика двигателя внутреннего сгорания

Авторы патента:

Перфильев М.Ю. (RU)

Хайруллин Х.А. (RU)

F16M1/02 — поршневых двигателей или машин

7 F02F7/00 —

 

Объединенный картер маховика ДВС, в котором картер маховика и картер агрегатов выполнены в одной отливке, при этом корпус заднего подшипника привода топливного насоса высокого давления служит крышкой люка для демонтажа привода топливного насоса высокого давления, а под этим люком в перпендикулярной плоскости выполнен дополнительный люк. Предлагаемое конструктивное решение исключает механическую обработку плоскостей сопряжения картера маховика и картера агрегатов, следовательно — исключается потенциальная возможность течи масла по стыку этих деталей, а также — уменьшается вероятность перекоса манжеты уплотнения коленчатого вала, обеспечивается стабильность биения посадочного пояса под картер сцепления.

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в конструкциях ДВС.

Известна конструкция, в которой картер маховика состоит из картера агрегатов, собственно картера маховика и корпуса заднего подшипника привода топливного насоса высокого давления (ТНВД). При этом картер маховика закрывает привод агрегатов и крепится к торцу блока цилиндров через картер агрегатов (См. «Автомобили КАМАЗ типа 4х2, Руководство по техническому обслуживанию и ремонту Внешторгиздат, 1991).

Недостатки известной конструкции: высокая трудоемкость изготовления, вероятность возникновения течи по плоскости сопряжения картера маховика и картера агрегатов, вероятность перекоса манжеты уплотнения коленчатого вала при сборке и нестабильность биения посадочного пояса под картер сцепления. Кроме того — невозможно демонтировать привод ТНВД без снятия картера маховика.

Была поставлена задача: снизить трудоемкость изготовления этого узла, уменьшить вероятность перекоса манжеты уплотнения коленчатого вала, обеспечить стабильность биения посадочного пояса под картер сцепления и обеспечить возможность демонтажа привода ТНВД на двигателе, установленном на автомобиле.

Заявляемая техническая задача решается за счет того, что картер маховика и картер агрегатов объединены в одной отливке, при этом корпус заднего подшипника привода ТНВД служит крышкой люка для демонтажа привода ТНВД, а под этим люком, в перпендикулярной

плоскости, выполнен дополнительный люк, что обеспечивает демонтаж этого привода. Предлагаемое конструктивное решение исключает механическую обработку плоскостей сопряжения картера маховика и картера агрегатов, следовательно — исключается потенциальная возможность течи масла по стыку этих деталей, а также — уменьшается вероятность перекоса манжеты уплотнения коленчатого вала, обеспечивается стабильность биения посадочного пояса под картер сцепления.

Для обеспечения возможности демонтажа привода ТНВД на двигателе, установленного на автомобиле, в картере маховика выполнены два люка: первый закрывается крышкой, служащей корпусом заднего подшипника привода ТНВД, а второй — в плоскости, перпендикулярной первому, закрывается плоской крышкой.

В результате поиска, по патентной и другой научно — технической документации, технического решения, совпадающего с заявляемым по всей совокупности существенных признаков, обнаружено не было. Следовательно — предложение соответствует условию патентоспособности — «новизна».

Заявляемая полезная модель поясняется чертежом, на котором изображен объединенный картер маховика в разрезе.

Объединенный картер маховика состоит: из картера агрегатов 1 и собственно картера маховика 2, корпуса 3 заднего подшипника, люка 4 и крышки 5.

Объединенный картер маховика крепится к торцу блока цилиндров и закрывает механизм привода агрегатов. Корпус 3 заднего подшипника крепится к картеру маховика 2 и служит задней опорой привода ТНВД. К расточкам в верхней части объединенного картера маховика устанавливаются воздушный компрессор и насос гидроусилителя руля, а к посадочному поясу задней части крепится картер сцепления.

Предлагаемая конструкция объединенного картера маховика может быть изготовлена на стандартном оборудовании с применением ранее освоенных технологий и применяется в двигателях, соответствующих по уровню токсичности и дымности выхлопа требованиям норм Евро — 2 и Евро — 3.

Объединенный картер маховика двигателя внутреннего сгорания, состоящий из картера маховика, картера агрегатов и корпуса заднего подшипника привода топливного насоса высокого давления, отличающийся тем, что картер маховика и картер агрегатов выполнены в одной отливке, при этом корпус заднего подшипника привода топливного насоса высокого давления служит крышкой люка для демонтажа привода топливного насоса высокого давления, а под этим люком в перпендикулярной плоскости выполнен дополнительный люк, что обеспечивает демонтаж этого привода.

 

Похожие патенты:

Привод управления комбинированной центробежно-зубчатой муфтой сцепления // 59175

Маховик многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания // 126394

Шкив коленчатого вала // 59760

Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к устройствам отбора мощности для привода вспомогательных агрегатов двигателя внутреннего сгорания

Устройство для установки электрода-инструмента для электроискрового упрочнения шеек коленчатого вала // 63280

Электропривод главного циркуляционного насоса // 126534

Коробка отбора мощности от двигателя // 71300

Установка для обрезки прибылей отливки картер маховика // 94491

Вентиль кислородный баллонный // 69603

Коленчатый вал // 139509

Полезная модель относится к конструкциям коленчатых валов небольших размеров для агрегатов типа насосов, компрессоров, двигателей внутреннего сгорания малой мощности

Привод ручного механизированного инструмента // 95579

Устройство крепления маховика // 109347

Клапан регулирующий сильфонный // 93917

Тронковый кривошипно-шатунный механизм со смещенным коленчатым валом и креплением поршня к шатуну через промежуточную деталь типа скобы для двигателей внутреннего сгорания // 76094

Электродвигатель-маховик // 82074

Гравитационный маховик // 88404

Коленчатые валы и маховики

Коленчатый вал является высоконапряженной деталью, в про­цессе работы испытывает скручивающие и изгибающие нагрузки. Коленчатые валы изготовляют из углеродистой и легированной сталей (ковка, штамповка), а также из отливок модифицирован­ного чугуна (двигатели типа Д-100). В конструктивном отноше­нии валы могут быть цельными или составными из отдельных взаимозаменяемых частей.

На рис. 153 показано устройство коленчатого вала. Мотыли вала состоят из двух рамовых шеек 3, двух щек 2 и мотылевой шейки 1. Обычно диаметр мотылевых и рамовых шеек одинаков. В местах перехода шеек к щекам располагаются галтели. Щеки мотылей бывают прямоугольного, овального и круглого сечений. Мотылевые и рамовые шейки обычно выполняют полыми и сооб­щаются между собой. Для герметизации этих полостей используют заглушки с прокладками, стягиваемые болтами. Для смазки тру­щихся деталей кривошипно-шатунного механизма применяют цир­куляционную смазку. Масло, нагнетаемое масляным насосом, по­ступает к шейкам рамовых подшипников, а затем через одно или два радиальных отверстия 4 — во внутреннюю полость рамовой шейки, откуда по сверлениям 5 в щеках переходит во внутреннюю полость мотылевой шейки.

Через радиальные отверстия 6 масло направляется к мотылевым подшипникам и по центральному свер­лению стержня шатуна к поршневому пальцу или соответственно ползуну и головным подшипникам шатуна.

Носовой конец коленчатого вала используется для привода на­вешенных на двигатель вспомогательных механизмов — иасосов, компрессора и др. На кормовом конце коленчатого вала располо­жен маховик, часто шестерня привода распределительного вала и фланец съема полезной мощности.

Коленчатый вал — одна из наиболее ответственных и дорогих деталей двигателя (до 20—30%, общей стоимости). Укладка ко­ленчатого вала показана на рис. 154.

Наиболее равномерное вращение коленчатого вала двигателя достигается в результате равных промежутков времени между вспышками в отдельных цилиндрах. Выполнить данное условие можно при расположении мотылей под углом ? = 720? /

z в четырехтактных двигателях и ? = 360° /z — в двухтактных, где z — число цилиндров. При выборе последовательности работы цилиндров стре­мятся облегчить работу рамовых подшипников. Не должны следо­вать друг за другом рабочие ходы в рядом стоящих цилиндрах.

Порядок работы цилиндров указывается в паспорте двига­теля. Например, для двухтактного шестицилиндрового двигателя: 1—3—5—2—4—6, четырехтактного восьмицилиндрового 1—3—7— 5—8—6—2—4.

Коленчатый вал двигателя под воздействием вращающего мо­мента переменной величины вращается с переменной угловой ско­ростью, что создает неравномерность хода двигателя. Для более равномерной работы двигателя и облегчения пуска его в ход на кормовом конце коленчатого вала закрепляют маховик. При ра­бочем ходе маховик накапливает энергию и отдает ее во время нерабочих ходов. С увеличением числа рабочих цилиндров двига­теля равномерность работы двигателя возрастает.

Маховики изготовляют из чугуна и стали. Малые маховики при диаметре до 2 м выполняют сплошными литыми. На наруж­ной окружности обода маховика иногда делают зубчатый венец, с которым сцепляется валоповоротное устройство. Для проверки и регулирования газораспределения двигателя на обод маховика наносят метки, соответствующие положениям мертвых точек каж­дого цилиндра. В быстроходных двигателях роль маховика выпол­няет демпфер — специальное устройство, предназначенное для ос­лабления крутильных колебаний коленчатого вала.

Коленчатый вал двигателя с деталями движения отдельных ци­линдров, маховиком, промежуточными валами и гребным винтом образуют единую упругую систему, называемую судовым валопро­водом. Под влиянием меняющегося крутящего момента двигателя в системе судового валопровода возникают крутильные колебания, т. е. относительные колебания масс, вызывающие закручивание отдельных участков вала.

Различают свободные и вынужденные крутильные колебания. Свободными крутильными колебаниями называются колебания системы, возникающие после прекращения действия первоначаль­ных моментов. Вынужденными крутильными колебаниями назы­вают колебания системы, происходящие под влиянием периоди­чески действующего возбуждающего момента. Основными источниками вынужденных крутильных колебаний являются силы дав­ления газов на поршни цилиндров и силы инерции поступательно-движущихся частей.

Крутильные колебания вызывают в системе валопровода до­полнительные напряжения, которые в ряде случаев являются причиной серьезных аварий коленчатых, промежуточных и греб­ных валов. Во избежание сказанного система валопровода должна рассчитываться на крутильные колебания с целью выявления кри­тического числа оборотов, при которых колебания достигают наи­более опасных значений.

Формула и калькулятор маховика двигателя внутреннего сгорания для привода машины

Связанные ресурсы: калькуляторы

Формула и калькулятор маховика двигателя внутреннего сгорания для привода машины

Проектирование и проектирование машин

Двигатель внутреннего сгорания Формула и калькулятор маховика для привода машины

Крутящий момент (T ), создаваемый двигателем внутреннего сгорания, является функцией вращения угол (θ). Фактически, для четырехтактного двигателя мощность передается только в течение одного из четырех циклов. 180◦ циклов. Для остальных трех циклов инерционные и термодинамические процессы системы замедляют двигатель. Если двигатель имеет только один цилиндр, разница в крутящий момент и, следовательно, мощность больше, чем если бы двигатель имел несколько цилиндров, скажем шесть или восемь, каждый из которых обеспечивает мощность при разных углах поворота. Тем не менее, конструкция маховик для этого типа двигателя, независимо от количества цилиндров, одинаков.

График зависимости крутящего момента (T ) от угла поворота (θ) для одного цикла четырехтактного одноцилиндрового двигателя. двигатель внутреннего сгорания показан на рис. 1.

На рис. 1 следует отметить несколько важных величин. — средний крутящий момент по общему углу поворота, уравновешивающий площади под кривой выше и ниже линии нулевого крутящего момента. Для четырехтактного двигателя полный угол поворота (φ) составляет 2 оборота, или 720◦, или 4π рад, тогда как для двухтактного двигателя общий угол вращение (φ) равно 1 обороту, или 360◦, или 2π рад.

Во-вторых, минимальная угловая скорость (ωmin) возникает в начале силового цикла и максимальная угловая скорость (ωmax) возникает в конце силового цикла. Двигатель замедляется от угла поворота для максимальной угловой скорости до угла поворота который запускает следующий цикл питания. Кроме того, всякий раз, когда кривая крутящего момента проходит через среднее линии крутящего момента, система имеет нулевое угловое ускорение, а значит, имеет среднее угловое скорость (ω _м ).

В-третьих, работа, проделанная системой по увеличению ее скорости с минимальной угловой скорость до максимальной угловой скорости — это площадь показанной заштрихованной области. это определено после того, как средний крутящий момент (T _m ) был найден, обычно графически, из соотношения в уравнении 1

Рисунок 1
Крутящий момент как функция угла поворота α

Предварительный просмотр Калькулятор энергии инерции и углового ускорения маховика

Уравнения маховика двигателя внутреннего сгорания

Уравнение 1
Работа 1→2 = Т _м φ

, где (φ) — полный угол поворота за один цикл работы двигателя.

Совершенную работу можно связать с угловыми скоростями и инерцией системы соотношением изменение уравнения 2

Экв. 2
Работа 1→2 = 0,5 I _sys ( ω ² _max — ω ² _min )

Разность квадратов угловых скоростей в уравнении 2 можно выразить алгебраически как произведение двух терминов следующим образом:.

Работа 1→2 = 0,5 I _sys ( ω ² _макс — ω ² _мин )

Работа 1→2 = 0. 5 I _sys ( ω _макс. + ω _мин. ) ( ω _макс — ω _мин )

Работа 1 → 2 = I _sys ( ω _макс + ω _мин )/2 ( ω 9 0017 макс — ω _мин )

Таким образом, уравнение 3

Работа 1→2 = I _сис ω _o ( ω _макс — ω _мин )

где ω _o не является средней или средней угловой скоростью (ωm), поскольку кривая крутящего момента не симметричны относительно горизонтальной оси.

коэффициент колебания скорости (C _f ) определяется как:

C _f = ( ω _max — ω _min ) / ω _m 90 005

подставляя в выражение выполненную работу

Работа 1→2 = I _сис ω _o ( ω _макс — ω _мин )

получаем

Ур. 4

Работа 1→2 = I _sys ω _o ( C _f ω _m )

В большинстве конструкций требуется небольшой коэффициент флуктуации (Cf ), что означает угловую скорость (ω _o ) будет примерно равна средней угловой скорости (ω _м ). Следовательно,

Работа 1→2 = I _sys ω _o ( C _f ω _m )

Таким образом, уравнение 5

Работа 1 → 2 = I _SYS (C _{F ​​} ω ² _M )

Решение для массового момента инерции системы (I _SYS ) в уравнении. 5, и заменив для работы, выполненной через средний крутящий момент (T _м ) и полный угол поворота (φ) от

I _sys = Работа 1→2 / ( C _f ω ² _м )

Ур. 6
I _sys = ( T _m φ ) / ( C _f ω ² _m )

Обратите внимание, что, хотя желательно поддерживать коэффициент флуктуации (C _f ) как можно меньшим, потребуется бесконечный момент инерции массы в системе, чтобы сделать его равным нулю. Поэтому, система всегда будет иметь некоторую вариацию угловой скорости.

Средний крутящий момент (T _м ) и средняя угловая скорость (ω _м ) связаны с мощностью (P) доставляется двигателем. Мощность (P), измеренная экспериментально, обычно дается при определенной угловой скорости в оборотах в минуту (об/мин). Отношения между властью, средний крутящий момент, а средняя угловая скорость определяется как

Уравнение 7
P = T _м ω _м

Решение для среднего крутящего момента (Tm) дает

Уравнение 8
T _м = P / ω _м

Как только средний крутящий момент (T _м ) находится из уравнения. 8, а не графически, в сумме угол поворота (φ) за один цикл, и используя заданную среднюю угловую скорость (ωm) и требуемый коэффициент флуктуации (C _f ), требуемый момент масс системы (I _сис ) можно определить из уравнения 6.

Перевод об/мин в рад/с

Ур. 7
рад/сек = об/мин * (2 π/об) * 1 мин/60 с

Объявления:

I _сис = момент инерции массы системы (слаг · фут ² , кг · м ² ),
ω _{1, 2, м} = угловая скорость (рад/с),
P = мощность (л.с.),
C _f = коэффициент флуктуации (%),
φ = общий угол поворота (радианы),
T _м = средний крутящий момент фут · фунт, Н · м)

Связанный:

• Момент инерции массы тонкостенного вала
• Уравнение момента инерции массы двигателя с тангенциальным приводом
• Расчетная инерция двигателя и трансмиссии, а также требования к приводу
• Уравнение момента инерции массы твердого цилиндра и калькулятор
• Уравнение момента инерции двигателя с зубчатой ​​передачей
• Двигатель с прямым приводом — уравнение момента инерции нагрузки
• Общее уравнение и калькулятор момента инерции массы

Источник:

Расчеты Марка для проектирования машин
Томас Х. Браун-младший
Ассоциированный преподаватель
Институт транспортных исследований и образования
Государственный университет Северной Каролины
Роли, Северная Каролина

Типы, функции, преимущества, ограничения, использование

Теория машин

18 октября 2018 г. 25 марта 2019 г. 5 комментариев на Маховик | Типы, функции, преимущества, ограничения, использование

Содержание

Тумблер

Что такое маховик?

Маховик представляет собой тяжелое вращающееся тело, которое действует как резервуар энергии. Он действует как банк энергии между источником энергии и оборудованием.

Энергия, запасенная в маховике, представлена ​​кинетической энергией.

Маховик

Функции маховика

• Используется для накопления энергии, когда она доступна, и подачи ее, когда это необходимо.
• Для уменьшения колебаний скорости.
• Для уменьшения мощности электродвигателя или двигателя.

Применение маховика можно разделить на две части в зависимости от доступного источника энергии и типа приводимого в действие механизма.

Применение маховика

1. Когда мощность доступна с переменной скоростью, но требуется с постоянной скоростью. Например, машины, приводимые в движение поршневым двигателем внутреннего сгорания.
2. Когда мощность доступна с одинаковой скоростью, но нам она нужна с неравномерной скоростью. Например, мощность, необходимая для пробивного пресса. В этом случае нам нужна внезапная мощь при ударе кулаком.

Типы маховиков

По угловой скорости маховики можно разделить на два типа.

1. Высокоскоростные маховики

Для угловой скорости от 10000 до 100000 об/мин

2. Низкоскоростные маховики

Для угловой скорости ниже 10000 об/мин

Разница между маховиком и регулятором

Многие путают маховик и регулятор, но это совершенно разные вещи. Вот некоторые различия между ними.

• Маховик используется для смягчения циклических колебаний доступной энергии, а регулятор используется для регулировки подачи топлива в соответствии с нагрузкой.
• Энергия, хранящаяся в маховике, является кинетической, которая доступна на 100%, но в механизме регулятора задействовано трение.
• Маховик не используется, когда циклические колебания энергии малы или незначительны. В то время как регулятор необходим для всех типов двигателей, поскольку он ограничивает подачу топлива в соответствии с потребностью.
• Если у нас постоянная нагрузка, то регулятор будет простаивать, но из-за циклических колебаний доступной энергии маховик всегда будет работать.
• Регулятор не влияет на циклические колебания энергии, а маховик не влияет на среднюю скорость двигателя.
Регулятор
• регулирует среднюю скорость двигателя, а маховик регулирует циклические колебания энергии.

Преимущества маховика

• Меньшая общая стоимость
• Высокая емкость накопителя энергии
• Высокая выходная мощность
• Они безопасны, надежны, энергоэффективны, долговечны
• Не зависит от рабочих температур
• Низкое и недорогое обслуживание
• Высокая плотность энергии

Ограничения маховика

• Могут занимать много места
• Они дороги в производстве
• Строительный материал всегда является для него ограничением

Использование маховика

• В поршневых двигателях внутреннего сгорания
• В ветряных турбинах
• В силовой установке локомотива
• В спутниках для управления направлениями
• В механических мастерских
• В пробивных станках

Источник изображения:

URL изображения: https://picryl.