Двигатели стирлинга

Балансировка двигателя 4L23 фирмы «Дженерал моторе»

Это двухтактный двигатель с рядным расположением ци­линдров, причем каждые четыре двигателя модификации альфа имеют сдвиг фазы кривошипа 90°. Для получения приемлемых балансировочных характеристик двигатель запускают в опреде­ленном порядке, как и двигатель внутреннего сгорания. Если цилиндры перенумеровать в порядке их расположения 1—2— 3—4, то порядок запуска, определенный поставщиками, будет следующим: 1—3—4—2—1. Это показано на рис. 2.27. Посколь­ку масса каждого элемента конструкции, состоящего из поршня со штоком, постоянна, силы FЬ F2, F3, F4, соответствующие от­дельным массам, одинаковы по величине, но не по направле­нию. Однако сила /ч равна по величине п противоположна по

18 Зак. 839
направлению силе Fь аналогичным образом уравновешиваются силы F2 и f3, и, следовательно, первичные силы уравновеши­ваются (рис. 2.27). Чтобы определить величины моментов, рас­смотрим произвольную ось, расположенную между цилпндра-

Вторичные моменты

J Ь

■ft

/

Iil

Рис. 2.27. Балансировка миогоци - линдрового двигателя 4L23.

Рис. 2.28. Силы и моменты, возни­кающие при балансировке двигателя 4L23.

Ми 2 и 3. Расстояния до точек, расположенных слева от плоско­сти, проходящей через эту ось, будем считать отрицательными, справа — положительными. Цилиндры расположены равномер­но, поэтому расстояния до цилиндров 1 и 4 равны —1,5/ и +1,5/ соответственно, а до цилиндров 2 и 3 равны — 0,5/ и +0,5/ со­ответственно, где / — шаг цилиндров. В вертикальной плоскости от цилиндра 1 будет действовать момент, направленный вверх и равный —1,5т(о2г/, а от цилиндра 4 — момент, направленный вниз и равный 1,5ти2г/. Если принять правило знаков, показан­ное на рис. 2.28, то результирующий момент равен 3mco2r/. Со-

Гласно аналогичным соображениям, момент в горизонтальной плоскости составляет MaPrl. В итоге результирующий первич­ный момент составляет У10тю2г/. Определение направления момента не имеет значения в нашем обсуждении. На рис. 2.28 показаны вторичные силы и моменты без умножения на общий для всех коэффициент со2. Там же показано положение вообра­жаемых вторичных кривошипов, соответствующих реальным кривошипам, если бы они поворачивались на угол 2Ф вместо ф. Следовательно, сдвиг фазы между цилиндрами 1 и 4, равный для первичного кривошипа 180° (ф), теперь равен 360° (2Ф). Сдвиг фазы между цилиндрами 1 и 3, равный 90°, теперь ста­новится равным 180° и т. д.

Единственным несбалансированным параметром для двига­теля 4L23 является первичный момент, который создает про­дольный момент относительно центральной линии двигателя. Таким образом, использование многоцилиндровой рядной си­стемы с определенным порядком запуска позволило существен­но облегчить решение задачи балансировки двигателя с криво - шипно-шатунным механизмом привода. Сдвиг фазы по криво­шипу между цилиндрами 1 и 4, а также между цилиндрами 2 и 3 равен требуемой величине 180°. Кроме того, если вместо одного вала кривошипа применить два вала со сдвигом фазы 180° при том же самом порядке запуска и связать их зубчатой или ременной передачей, то можно ожидать очень хорошей ба­лансировки. Эта идея воплощена в механизме привода двига­теля Р-40 с U-образным кривошипом.