Колебания в двигателях внутреннего сгорания (часть 1)
Динамика и конструирование

 

Периодические знакопеременные относительные угловые смеше­ния элементов коленчатого вала, происходящие под действием пе­ременных по времени и сдвинутых по фазе крутящих моментов на отдельных кривошипах (рис. 8.1), называются крутильными колеба­ниями коленчатого вала.

По определению они являются колебаниями вынужденными. Их параметры зависят как от упругомассовых и диссипативных харак­теристик крутильной системы, так и от характеристик силовых факторов, возбуждающих колебания.

К основным характеристикам колебательной системы отно­сятся:

  • совокупность частот собственных колебаний крутильной си­стемы {©о};
  • формы колебаний крутильной системы, соответствующие ка­ждой из совокупности частот собственных колебаний (форма коле­баний — это диаграмма распределения амплитуд угловых смеще­ний элементов вала по его обобщенным координатам);

диссипативные характеристики, характеризующие необрати­мые неупругие потери колебательной энергии в крутильной системе; обычно они оцениваются коэффициентом потерь, представляющим собой отношение количества энергии, необратимо теряемой в кру­тильной системе, к количеству энергии, вносимой в нее силовыми факторами.

Факторами, возбуждающими колебания крутильной системы, являются крутящие моменты (/) на отдельных кривошипах, которые идентичны по форме временной реализации и отличаются друг от друга фазовым сдвигом, определяемым порядком работы и углом чередования рабочих ходов в двигателе.

При вынужденных колебаниях наибольшая их интенсивность наблюдается на режиме, называемом резонансным, когда одна из множества частот собственных колебаний системы совпадает с ча­стотой одной из гармоник крутящего момента.

Следует отметить, что крутильная система коленчатого вала относится к колебательным системам с высокой «добротностью», т. е. имеет очень низкий уровень внутренних потерь. Для таких систем характерны следующие особенности:

  • частоты вынужденных резонансных колебаний практически со­впадает с собственной частотой;
  • форма вынужденных резонансных колебаний тождественна форме собственных колебаний;
  • при полигармоническом силовом возбуждении системы по­давляющая доля колебательной энергии сосредоточена в резонанс­ной зоне.

Применительно к задаче анализа крутильных колебаний следо­вание этим принципам означает, что:

  • определению подлежат только частоты и формы собственных колебаний крутильной системы;

в расчет принимаются только режимы резонансных колеба­ний;

  • практический анализ амплитуд вынужденных крутильных ко­лебаний проводится при возбуждении крутильной системы только одной (резонирующей) гармоникой.
 

Новое на сайте