МЕХАНИЗМ ДЛЯ УРАВНОВЕШИВАНИЯ СИЛ ИНЕРЦИИ ВТОРОГО ПОРЯДКА РЯДНОГО 4-ЦИЛИНДРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Предлагаемое техническое решение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения, а именно к уравновешиванию инерционных сил плоских симметричных коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, снабженных противовесами.
Уже известны механизмы для уравновешивания сил инерции второго порядка симметричных коленчатых валов с приводом от приводной шестерни, выполненной, например, на плече кривошипа коленчатого вала в зоне плоскости симметрии последнего, и кинематически связанные между собой две дополнительные груз-шестерни с уравновешивающими грузами, одна из которых кинематически связана с приводной шестерней. Кроме того механизм снабжен привинчиваемыми к корпусу подшипниковыми опорами, каждая из которых включает подшипник скольжения. Каждая из груз-шестерен выполнена за одно целое с уравновешивающим грузом. Внешняя поверхность уравновешивающих грузов выполнена цилиндрической не по всему периметру и часть ее установлена в соответствующем подшипнике скольжения для возможности вращения. Груз-шестерни с уравновешивающими грузами могут быть установлены в подшипниковых опорах так, что их центры масс расположены или в плоскости симметрии коленчатого вала или выдвинуты из плоскости симметрии на величину, при которой компенсируются моменты инерции.:
Привод груз-шестерен уравновешивающего механизма выполненные посредством шестерни, соединенной с щекой коленчатого вала, достаточно громоздкий и накладывает ограничения на простирание противовеса в радиальном направлении от оси коленчатого вала при размещении механизма между двумя соседними цилиндрами. В связи с этим конфигурация внешней поверхности противовесов должна быть тщательно оптимизирована во избежание столкновений противовесов с головками шатунов при положении в нижней мертвой точке (патент РФ №2037693, F 16 F 15/20, 1990 г).
Задача предлагаемой полезной модели состоит в повышении эффективности действия механизма и в сокращении габаритных размеров механизма как в продольном, так и в поперечном направлениях для исключения
столкновения противовесов и груз шестерен с деталями кривошипно-шатунного механизма.
Для решения поставленной задачи в известном механизме для уравновешивания сил инерции второго порядка рядного 4-цилиндрового двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус, закрепленный в средней части коленчатого вала и снабженный двумя опорами подшипников и установленными в них на подшипниках параллельно оси коленчатого вала валиками, каждый из которых выполнен с уравновешивающим грузом и груз-шестерней, жестко с ним связанными и размещенными по разные стороны от каждой подшипниковой опоры:, причем груз шестерни каждого валика кинематически связаны между собой и одна из шестерен связана с приводом, согласно предлагаемому техническому решению, уравновешивающие грузы выполнены в виде плоских дисков с диаметрально противоположными сплошной и перфорированной зонами, и подшипники выполнены в виде конических подшипников качения, причем каждая груз-шестерня также снабжена перфорацией, соосной с перфорацией уравновешивающего груза, а толщина диска уравновешивающего груза выполнена равной 0.25-0.27 диаметра D груза.
1
ц
ц
ш
ц
Ширина l каждой подшипниковой опоры в направлении оси коленчатого вала может быть выполнена равной 0,33-0,34 расстояния L между цилиндрами двигателя при соотношении радиуса R кривошипа к расстоянию L между цилиндрами равном 0,43-0,46, и соотношении длины l шатунной шейки коленчатого вала к расстоянию L между цилиндрами, равном 0,33-0,37.
Корпус с подшипниковыми опорами может быть закреплен на крышке среднего коренного подшипника коленчатого вала.
Сущность предлагаемого уравновешивающего механизма поясняется чертежами. На фиг 1 показан продольный разрез уравновешивающего механизма, на фиг2 показан вид уравновешивающего механизма по стрелке А, а на фиг 3 показан вид уравновешивающего механизма по стрелке Б.
Предлагаемый уравновешивающий механизм содержит корпус 1, закрепленный в зоне средней коренной опоры 2 коленчатого вала 3 и снабженный двумя подшипниковыми опорами 4 и установленными в них параллельно оси 5 коленчатого вала 3 валиками 6, каждый из которых выполнен с уравновешивающим грузом 7 и груз-шестерней 8 жестко с ними связанными и размещенными по разные стороны от каждой подшипниковой опоры 4, причем груз-шестерни 8 каждого валика 6 кинематически связаны между собой и одна из груз-шестерен 8 связана с приводом 9. Уравновешивающие грузы 7 выполнены в виде плоских дисков толщиной равной 0.25-0.27 наружного диаметра D груза. Грузы 7 и груз-шестерни 8 снабжены диаметрально противоположными сплошной 10 и перфорированной 11 зонами с отверстиями 12, причем отверстия 12 груз-шестерен 8 и грузов 7 выполнены соосными. Подшипники 13, установленные в подшипниковых опорах 4
выполнены в виде конических. Привод 9 уравновешивающего механизма может быть как непосредственно от коленчатого вала, так и от механизма газораспределения посредством шестеренно-торсионной передачи.
Работа уравновешивающего механизма осуществляется следующим образом. Ведущий валик 6 механизма с приводом, например, от шестеренно-торсионной передачи вращается с частотой, равной удвоенной частоте вращения коленчатого вала, а через зубчатое зацепление груз-шестерен с передаточным отношением 1:1 вращает ведомый валик механизма. Центробежные силы, создаваемые груз-шестернями и уравновешивающими грузами валиков, по меньшей мере частично уравновешивают результирующую силу инерции второго порядка возвратно-поступательно движущихся масс кривошипно-шатунного механизма двигателя.
Требуемая дисбалансная масса создается за счет отверстий 12, равно-расположенных в одной половине каждого диска и каждой груз-шестерни, и удаленная масса металла переносится на противоположную половину диска, причем диаметр и ширина диска определяется из условия исключения контакта между диском и шатуном.
Макетный образец предлагаемого уравновешивающего механизма успешно прошел стендовые испытания, которыми установлена его высокая эффективность в отношении снижения уровня вибраций рядного 4-цилиндрового двигателя.
Установка предлагаемого уравновешивающего механизма будет осуществлена на перспективных рядных 4-цилиндровых дизелях ОАО «ВТЗ» и ОАО «ММЗ».
Предлагаемый уравновешивающий механизм является новым и промышленно применимым.
Реализация его позволит повысить эффективность его действия и сократить его габаритные размеры как в продольном, так и в поперечном направлениях, исключая возможность столкновения с деталями кривошипно-шатунного механизма.