КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ Российский патент 2003 года по МПК F16C3/06 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания с девятикривошипным коленчатым валом, преимущественно в среднеоборотных и высокооборотных двигателях.

Известно, что коленчатые валы с нечетным количеством кривошипов при их равномерной заклинке, в том числе девятикривошипные, имеют моментную неуравновешенность, например коленчатый вал 18-ти цилиндрового V-образного дизеля 18 V 32Е фирм "Пилстик" ("Вяртсиля") с чередованием кривошипов 1-6-7-3-4-9-2-5-8 (см. Справочник "Дизели" под общей редакцией В.А. Даншейдта, Л., "Машиностроение", 1977, с. 118).

Данная кривошипная схема не обеспечивает уравновешенность дизеля по моментам от сил инерции 1-ой и 2-ой гармоник. Относительные внешние неуравновешенные моменты от сил инерции 1-ой и 2-ой гармоники соответственно составляют: m₁=0,922 и m₂=1,131.

Недостатком является необходимость использования уравновешивающих механизмов для обеспечения требуемого состояния вибрации дизеля.

Внутренняя неуравновешенность дизеля от изгибающего остов момента является благополучной (относительная внутренняя неуравновешенность m_c=0,77). В этом случае относительные внешние неуравновешенные силы 1-ой и 2-ой гармоник соответственно равны: P₁=0 и Р₂=0.

Известен также коленчатый вал с кривошипной схемой, имеющий неравномерную заклинку кривошипов в последовательности 1-9-2-7-4-5-6-3-8 с углами между кривошипами 37^o44¹; 41^o08¹; 41^o08¹; 37^o44¹; 41^o08¹; 41^o08¹; 37^o44¹;
41^o08¹; 41^o08¹ (см. В.Ф. Сегаль "Динамические расчеты двигателей внутреннего сгорания", изд., "Машиностроение", Л., 1974).

Недостатком является значительная внутренняя неуравновешенность дизеля, требующая установки противовесов ( относительная внутренняя неуравновешенность m₀=4,15).

Целью настоящего изобретения является полная оптимальная балансировка девятикривошипного коленчатого вала, обеспечивающая наименьшие уровень низкочастотной вибрации 1-ой и 2-ой гармоник и величину внутреннего неуравновешенного изгибающего момента путем расположения кривошипов в определенной последовательности и назначением конкретных углов их заклинки относительно друг друга.

Поставленная цель достигается созданием коленчатого вала, кривошипы в нем расположены в последовательности 1-8-5-2-9-3-4-6-7 с углами заклинки 44,5^o; 40,7^o; 35,7^o; 45,4^o; 34,3^o; 44,9^o; 35,9^o; 45,2^o; 33,4^o.

Такое выполнение обеспечит наименьший уровень низкочастотной вибрации двигателя по 1-ой и 2-ой гармоникам за счет оптимального подбора параметров, определяющих неуравновешенность кривошипной схемы: по силам инерции 1 -го и 2-го порядков, по моментам от этих сил инерции, по внутреннему изгибающему моменту (связанному с деформацией остова двигателя). Эффективность сочетания выбранных расчетом параметров оценивается вибросостоянием двигателя, характеризуемого, например, известными в литературе критериями КАЦА, СТЕЧКИНА, КЛИМОВА и деформацией остова двигателя.

На чертеже изображена схема заклинки девятикривошипного коленчатого вала.

Неравномерность заклинки кривошипов, благодаря малому разводу кривошипов, относительно их равномерного расположения в пределах, не превышающих ±7^o, практически не сказывается на равномерности крутящего момента и имеет следующие параметры:
P₁=0,00642, Р₂=0,070, m₁=0,0135, m₂=0,076, m_с=0,976.

Таким образом, предлагаемый коленчатый вал с указанным расположением кривошипов обеспечивает наименьший уровень низкочастотной вибрации двигателя, позволяет исключить применение уравновешивающих механизмов и устройств, требующихся для снижения вибрации двигателя.

В настоящее время в ОАО "Коломенский завод" разрабатывается двигатель внутреннего сгорания, в котором будет использовано предлагаемое изобретение.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания с девятикривошипным коленчатым валом, преимущественно в среднеоборотных и высокооборотных двигателях. Кривошипы коленчатого вала расположены в последовательности 1-8-5-2-9-3-4-6-7 с углами заклинки 44,5^o; 40,7^o; 35,7^o; 45,4^o; 34,3^o; 44,9^o; 35,9^o; 45,2^o; 33,4^o. Технический результат - обеспечение наименьшего уровня низкочастотной вибрации двигателя. 1 ил.

Коленчатый вал, содержащий девятикривошипную схему с неравномерной заклинкой кривошипов, отличающийся тем, что кривошипы в нем расположены в последовательности 1-8-5-2-9-3-4-6-7 с углами заклинки 44,5^o; 40,7^o; 35,7^o; 45,4^o; 34,3^o; 44,9^o; 35,9^o; 45,2^o; 33,4^o.