Остаточная неуравновешенность поршневых двигателей, обусловленная геометрическими параметрами шатуна

Результаты численного анализа уравновешенности многоцилиндровых поршневых двигателей в среде специализированных программных продуктов не всегда совпадают с данными аналитических расчетов. Наиболее часто это наблюдается при исследовании двигателей с короткими шатунами. Выдвинута гипотеза о том, что причиной такого несоответствия является использование при аналитических расчетах двухмассовых статических моделей кривошипно-шатунного механизма. На примере восьмицилиндрового V-образного двигателя определены неуравновешенные моменты сил инерции, развиваемых третьими замещающими массами динамической модели такого механизма с короткими шатунами, которые могут достигать 10 % моментов, определенных аналитическим расчетом. Введение в конструкцию двигателя длинных шатунов способно практически устранить разницу между результатами аналитического и численного расчетов даже при применении статической модели кривошипно-шатунного механизма. Это также подтверждено расчетами других многоцилиндровых двигателей. Тем самым объяснена причина возникновения несоответствия результатов аналитического и численного расчетов внешней неуравновешенности многоцилиндровых двигателей с короткими шатунами. Показано, что при анализе уравновешенности предпочтительнее использовать трехмассовые динамические модели шатунов (особенно, коротких и/или несимметричных).
EDN: GVUNOA, https://elibrary/gvunoa

Литература

[1] Яманин А.И., Жуков В.А., Барышников С.О. Динамика поршневых двигателей внутреннего сгорания. Санкт-Петербург, Лань, 2021. 592 с.

[2] Поляков К.А. Моделирование кривошипно-ползунного механизма в программном комплексе «Универсальный механизм». Самара, СамГУ, 2008. 42 с.

[3] Лихачев Д.С., Тараторкин И.А., Харитонов С.А. Анализ возмущающих крутящих моментов силовых установок средствами программного пакета LMS Imagine.Lab AMESim. Труды НАМИ, 2016, № 3, c. 83–92.

[4] Управляй переменами. Применение LMS Imagine.Lab AMESim в компании Renault. CAD/CAE/CAM-Observer, 2016, № 2, с. 34–37.

[5] PRADIS — программный комплекс для анализа динамики систем различной физической природы. laduga.ru: веб-сайт. URL: http://www.laduga.ru/pradis/pradis.shtml (дата обращения: 21.05.2019).

[6] Яманин А.И. Динамические расчеты поршневых двигателей в среде Autodesk Inventor Professional. Ярославль, ЯГТУ, 2013. 112 с.

[7] Горобцов А.С., Солоденков С.В. Расчетные задачи динамики систем твердых и упругих тел в программном комплексе ФРУНД. Машиностроение и инженерное образование, 2008, № 4, с. 31–38.

[8] Истомин П.А., Минасян М.А. Динамические модели кривошипно-шатунных механизмов поршневых двигателей и их деталей. Двигателестроение, 1984, № 9, c. 20–24.

[9] Минасян М.А. Особенности динамики ДВС с несимметричными шатунами. Дисс. … канд. тех. наук. Ленинград, ЦНИДИ, 1988. 262 с.

[10] Яманин А.И., Жуков В.А., Барышников С.О. Силовой анализ поршневого двигателя с использованием динамических моделей кривошипно-шатунного механизма. Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова, 2018, т. 10, № 1, с. 191–200.

[11] Панченко М.Н. Уточнение методики моделирования динамики кривошипно-шатунного механизма тепловозного дизеля. Известия Петербургского университета путей сообщения, 2009, № 3, с. 136–147.

[12] Котляров В.В., Мигай И.К. Особенности динамики шатуна современных двигателей. Двигателестроение, 1980, № 11, с. 26–28.

[13] Львов Е.Д. Динамика поршневых двигателей. Москва-Ленинград, ОНТИ НКТП СССР, 1936. 274 с.

[14] Холмаков И.И. Динамика авиационных двигателей. Москва-Ленинград, Оборонгиз, 1938. 148 с.

[15] Яманин А.И. Динамические расчеты поршневых двигателей в среде Working Model 2D. Ярославль, ЯГТУ, 2015. 171 с.