Calculul dinamic al motoarelor cu ardere internă

Studiul echilibrarii motorului propus în tema de proiectare vizeaza urmatoarele obiective:

- Finalizarea solutiei constructive a motorului ;

- Adoptarea ordinei de aprindere si stabilirea modului de dispunere a manivelelor arborelui cotii (steaua manivelelor);

- Echilibrarea fortelor de inertie ale maselor în miscare de rotatie si a momentelor acestora;

- Echilibrarea fortelor de inertie ale maselor în miscare de translatie si a momentelor determinate de acestea.

5.1 Numarul si dispunerea cilindrilor motorului

Pentru motorul care trebuie proiectat la calculul termic am adoptat un numar de patru cilindri. În acord cu solutiile constructive uuale pentru astfel de motoare, cilindrii motorului vor fi dispusi în linie.

5.2 Dispunerea manivelelor arborelui cotit

Pentru motorul dat in tema de proictare am adoptat ordinea de aprindere 1-3-4-2, aprinderile fiind uniform repartizate, iar cilindrii motorului sunt numerotati conform standardului SR ISO 1204:1994.

Steaua manivelelor se reprezinta în functie de ordinea de aprindere, sensul de rotatie al arborelui cotit, numarul de timpi, formula constructiva a motorului si modul de numerotare al cilindrilor.

Motorul având numar par de cilindri (i=4), în patru timpi (Ä=4), cele patru manivele sunt în faza doua câte doua.

1,4 ±4=0o ´m=180o ±2=±3=180o É É 2,3

Fig. 5.1 Steaua manivelelor pentru motorul proiectat.

1) se calculeza decalajul aprinderilor

´a=ÄÀ/i; ´a=4À/4=À=180o

2) se reprezinta modul de dispunere al manivelelor în jurul axei arborelui cotit (fig.5.1). Deoarece i=4 si Ä=4, cele patru manivele sunt confundate (în faza) doua câte doua. Astfel numarul manivelelor aparente este ma=2;

3) se calculeaza unghiul constructival manivelelor

´m=2À/ma; ´m=2À/2=180o=´a

4) se calculeaza decalajul unghiular al manivelelor

±m=(i-p+1)´a

Numerele p, care reprezinta ordinea de functionare, se determina din permutarea (o’p), unde o este ordinea de aprindere:

Înlocuind ´a si numerele p, rezulta decalajele unghiulare ±m ale manivelelor:

±1=(4-1+1)180o=0

±2=(4-4+1)180o=180o=´m

±3=(4-2+1)180o=180o=´m

±4=(4-3+1)180o=0

Observatie: unghiurile ±3= si ±4= au fost reduse la primul cerc.

5) pe figura obtinuta, se reprezinta sensul vitezei unghiulare É si se atribuie numarul 1 (±1=0o) manivelei aflate în PMI, aceasta manivela fiind considerata de referinta;

6) se reprezinta pe rând unghiurile ±2, ±3, ±4, pornind de fiecare data de la manivela #1, în sensul vitezei unghiulare É;

7) se atribuie fiecarei manivele astfel întâlnite numerele 2,3 respectiv 4(fig.5.1)

5.3 Echilibrarea fortelor de inertie ale maselor în miscare de rotatie

5.3.1 Echilibrarea FIMR propriu-zise

Deoarece motorul luat în studiu are aprinderile uniform repartizate, manivelele fiind dispuse echidistant în jurul axei arborelui cotit (fig.5.1), rezultanta FiR a FIMR va fi nula. În consecinta; FIMR se echilibreaza reciproc, fara mase de echilibrare. Chiar daca rezultanta FiR = , fiecare forta de inertie solicita lagarele paliere învecinate. Având în vedere ca motorul din tema de proiectare este destinat echiparii unui aututurism, nu se aplica echilibrarea „cot cu cot”, adica fiecare forta ramâne neechilibrata.

5.3.2 Echilibrarea momentelor FIMR

Deoarece arborele cotit nu a fost echilibrat „cot cu cot”, se impune calculul momentului de dezechilibru produs de acesta.

Considerând ca între mijloacele manivelelor arborelui cotit exista distante egale cu a , expresiile componentelor momentului extern MiR al FIMR sunt urmatoarele:

- momentul FIMR dupa axa Ox, (moment de serpuire)

- momentul FIMR dupa axa Oy, , (moment de galop)

Ordinea de aprindere aleasa e 1-3-4-2.