Download
slide1 n.
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Brodski pogonski strojevi 8. predavanje PowerPoint Presentation
Download Presentation
Brodski pogonski strojevi 8. predavanje

Brodski pogonski strojevi 8. predavanje

213 Views Download Presentation
Download Presentation

Brodski pogonski strojevi 8. predavanje

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

  1. Brodski pogonski strojevi 8. predavanje

  2. KINEMATIKA I DINAMIKA KOLJENASTOGA MEHANIZMA

  3. Osnovne veličine koljenastoga mehanizma D Vc s = 2r stapaj (hod klipa) r radius koljena D promjer cilindra Stapajni volumen: Kompresijski volumen: Vc Maksimalni volumen: Vmax = Vs + Vc Trenutni volumen cilindra: GMT (gornja mrtva točka) Vmax s=2r VS DMT (donja mrtva točka) l  r 2r

  4. Geometrijski stupanj kompresije: Izvedeni volumeni: Stupnjevi kompresije: Ottovi motori = 6.5 ... 11 Dizelski motori, 2T, sporokretni = 12 ... 14 Dizelski motori, 4T, brzo- i srednjekretni = 15 ... 18 Automobilski brzokretni motori, 4T, IDI = 20 ... 25 Omjer s/d s/d = 1 kvadratični motor s/d < 1 podkvadratični motor s/d > 1 nadkvadratični motor

  5. Brzina vrtnje: n Vrijeme jednog okretaja: Srednja brzina klipa (srednja stapna brzina) cs = 6 ..... 15 m/s (većinom 8 ... 10 m/s) Kutna brzina: Vrijeme za prijelaz kuta : Brzina na koljenu: Ubrzanje na koljenu:

  6. KINEMATIKA KOLJENASTOGA MEHANIZMA

  7. Hod klipa (za e = 0) xA

  8. Točna jednadžba Približna jednadžba: Približna jednadžba

  9. Brzina klipa Točna jednadžba Približna jednadžba

  10. Ubrzanje klipa Točna jednadžba Približna jednadžba

  11. Harmonijske komponente ubrzanja klipa

  12. Prikaz harmonijskih komponenti ubrzanja klipa NAPOMENA: Ubrzanja su kao vektori prikazana u prostoru kompleksnih brojeva gdje je realna os vertikalna, a imaginarna os horizontalna. Projekcije vektora na realnu os daju trenutnu vrijednost ubrzanja. Komponenta ubrzanja klipa 1. reda (plava) je u dijagramu uvijek usmjerena u pravcu koljena i vrti se zajedno s njime. Komponenta 2. reda (zelena) vrti se dvostruko brže od koljena. Njihova vektorska suma predstavlja vektor ukupnog ubrzanja (crveno) Realna os  - kut koljena  2 Imaginarna os  = 0  = /2  =   = 3/2 Prikaz ubrzanja za četiri položaja koljena

  13. DINAMIKA KOLJENASTOG MEHANIZMA

  14. Sile u koljenastom mehanizmu (za 1 cilindar) Inercijska translacijska sila - sila tlaka plinova (crvena), u smjeru duž osi cilindra, - inercijska translacijska sila (zelena), u smjeru osi cilindra, - centrifugalna sila (ljubičasta), uvijek u smjeru koljena. U točki A grupirane su mase koje izvode translacijsko oscilatorno gibanje. U točki B grupirane su mase koje se gibaju po kružnici radiusa r. Amplituda inercijskih (translacijskih i centrifugalnih) sila proporcionalna je kvadratu brzine vrtnje A Sila tlaka plinova l Centrifugalna sila  B r O

  15. D Sila tlaka plinova D p1() p() Jednoradni stroj A p2() p0 d Fpl A p0 Dvoradni stroj l l   B B r r O O

  16. Inercijska translacijska sila Inercijska translacijska sila Fin,A A l Otvoreno pitanje je što sve čini masu točke A?  B r O

  17. Masu dijelova koncentriranu u točki A kod klipnog mehanizma čine: • Masa klipa (komplet s klipnim prstenima i osovinicom), • Reducirana masa ojnice u točki A A Stap Stapajica • Masu dijelova koncentriranu u točki A kod stapnog mehanizma čine: • Masa stapa (komplet s klipnim prstenima), • Masa stapajice, • Masa križne glave • Reducirana masa ojnice u točki A Križna glava A Ojnica

  18. Praktične veličine kod ojnica Ojnice 4T motora Ojnica velikih 2T motora

  19. Centrifugalna sila Centrifugalna sila uvijek djeluje u smjeru koljena u ravnini gibanja koljenastoga mehanizma. Za konstantnu brzinu vrtnje, njena veličina je konstantna. Ona se tada ne mijenja po veličini već samo po smjeru u kojemu djeluje. Njena se veličina mijenja proporcionalno kvadratu brzine vrtnje. A l Centrifugalna sila  FR B r O

  20. SILE U KOLJENASTOM MEHANIZMU JEDNOGA CILINDRA

  21. Inercijska translacijska sila Sile u točki A U točki A djeluje sila tlaka plinova i inercijska sila translacijskih masa: Fin,A A Fpl Sila tlaka plinova l  B r O

  22. Ukupna sila FA koja djeluje u točki A rastavlja se na silu Foj koja se prenosi duž ojnice i silu FN kojom se klip (ili križna glava) oslanja na kliznu površinu. Pritom se sila trenja zanemaruje. Ojnica je od neutralnog položaja (položaj mehanizma u GMT) otklonjena za kut . Sila koja se prenosi duž ojnice je: Sila kojom se klip oslanja na kliznu stazu je: A FN A FA FA Foj Foj l    FN B r O

  23. Sile u točki B A • Sile koje djeluju u točki B su sljedeće: • Sila Foj koja se od točke A prenosi duž ojnice, • Centrifugalna sila FR,oj koja djeluje na reduciranoj masi ojnice u točki B i koja ima smjer koljena.  l FR,oj B  Foj O r  + 

  24. FB – rezultanta sila u točki B (suma sila Foj i FR,oj) FB,T– tangencijalna komponenta sile FB, FB,R – radijalna komponenta sile FB  - kut otklona sile FB od osi ojnice  FR,oj FB,R B  FB r Foj  FB,T O  +  Moment na koljenastom vratilu:

  25. Tangencijalna sila na koljenu jednog cilindra brodskog 2T dizelskog motora

  26. Tangencijalna sila na koljenu jednog cilindra 4T dizelskog motora (Torpedo – KHD)

  27. URAVNOTEŽENJE INERCIJSKIH SILA

  28. Inercijske sile djeluju samo na dijelove u gibanju. Njima se ne suprotstavlja nikakva sila u kućištu motora. Zbog toga ove sile nazivamo neuravnoteženima (ili slobodnim silama) Sile tlaka plinova djeluju na klip i na cilindarsku glavu. Sila s klipa se prenosi na temeljni ležaj, a uravnotežuje je sila koja se s cilindarske glave prenosi kroz kućište motora na nosače ležaja. Na kućištu se samo javlja reakcija na pogonski moment

  29. Inercijske sile u mehanizmu jednog cilindra A Inercijska sila masa u translaciji, FT, stalno se prostire samo duž pravca gibanja točke A. Ona je čas pozitivna, čas negativna i mijenja svoju veličinu s kutom koljena, no stalno djeluje samo duž pravca. Centrifugalna sila FR djeluje uvijek u smjeru koljena. Ako je brzina vrtnje koljenastoga vratila konstantna, tada je i centrifugalna sila konstantna. Pri svojoj rotaciji, zajedno s koljenom, vrh vektora ove sile opisuje kružnicu u ravnini gibanja mehanizma. FT FR B O Ravnina gibanja koljenastoga mehanizma

  30. PRIKAZ UKUPNIH INERCIJSKIH SILA ZA 1 CILINDAR Rezultanta  O O O  O  2 Prikaz u polju imaginarnih brojeva, promatra se samo projekcija na (vertikalnu) realnu os Polarni dijagram inercijskih sila

  31. URAVNOTEŽENJE INERCIJSKIH SILA ZA 1 CILINDAR • Uravnoteženje 1 protuutegom na koljenu • Uravnoteženje parovima protuutega

  32. Uravnoteženje inercijskih sila rotirajućih masa protuutegom A A   l l FR     B r  r O rp mp

  33. Dodatno uravnoteženje inercijskih sila translacijskih masa protuutegom A A  = 0.3 do 0.5 Neuravnoteženo Dodatno uravnotežen dio translacijskih sila Uravnotežene samo centrifugalne sile FR   l l   B  r  r O rp mp

  34. Lancasterovi protuutezi    rp rp mp mp  Parom jednakih protuutega (Lancasterovi protuutezi), koji se vrte u suprotnom smjeru jednakom kutnom brzinom, moguće je dobiti silu čija se vrijednost harmonijski mijenja i djeluje po pravcu, kao rezultantu centrifugalnih sila oba protuutega.

  35. Lancasterovi protuutezi Protuutezi I reda     rp,1 rp,1 mp,1 mp,1 Protuutezi II reda 2 2 2 2 mp,2 mp,2 rp,2 rp,2

  36. Potpuno uravnoteženi koljenasti mehanizam A l A Proizvoljni položaj koljenastoga mehanizma B B   Položaj koljenastoga mehanizma za kut  = 0 r O l l rp Protuuteg na koljenu za uravnoteženje centrifugalne sile mp    mp,1 mp,1   Par protuutega 1. reda za uravnoteženje translacijskih inercijskih sila 1. reda rp,1 rp,1   mp,1 mp,1 O rp,1 rp,1 r rp mp mp,2 mp,2 2 2 2 2 Par protuutega 2. reda za uravnoteženje translacijskih inercijskih sila 2. reda rp,2 rp,2 2 2 mp,2 rp,2 rp,2 mp,2

  37. MOTORI S VIŠE CILINDARA

  38. STANDARDNO OZNAČAVANJE CILINDARA MOTORA (ISO 1205, ISO 2276) 8 7 B6 A6 6 A5 B5 5 B4 A4 4 B3 A3 3 B2 A2 2 Desna strana 1 A1 B1 Lijeva strana Pogonska strana Pogonska strana Lijevi Desni Smjer odbrojavanja Određivanje smjera vrtnje (gledano prema spojci motora)

  39. IZNIMNO OZNAČAVANJE CILINDARA VOZILSKIH MOTORA (DIN 73021) 1 2 Smjer odbrojavanja 3 4 5 6 7 8 Pogonska strana Zbog ovoga je potrebno na početku razgovora s partnerom uskladiti sistem označavanja cilindara, kako bi bili sigurni da razgovaramo o istome cilindru.

  40. RAZLOZI IZVEDBE MOTORA S VIŠE CILINDARA • Izvedba motora u širokom području snaga, primjenom različitog broja jednakih cilindara, • Ujednačavanje izlaznog momenta motora, • Unutarnje uravnoteženje inercijskih sila motora

  41. Koncept raspodjele procesa pojedinih cilindara po periodi procesa jednoga cilindra A • Pretpostavka je da imamo motor u izvedbi s 4 jednaka cilindra, u kojima se odvija jednaki proces. • Rasporedom koljena na koljenastom vratilu pokušati će se dobiti ujednačeni moment na spojci motora. • Četverotaktni proces koji se odvija u jednom cilindru je pojednostavnjen radi boljega poimanja načina rješavanja problema. Zbog jednostavnosti izlaganja je pretpostavljeno da dobivamo pogonski moment samo tijekom ekspanzije u cilindru M B Moment Mmax O 0  0 360 540 720 180 Kut koljena

  42. M Za 4 cilindra Mmax Moment Za 1 cilindar Msr 0  0 360 540 720 180 Kut koljena Pretpostavka: Svi cilindri pale istovremeno M M Za 1 cilindar Moment Za 4 cilindra Mmax Msr 0 0   0 0 360 360 540 540 720 720 180 180 Kut koljena Pretpostavka: Po dva cilindra pale istovremeno tijekom svakog okretaja. Obzirom na 4T proces paljenje u jednom cilindru se vrši tek svaki drugi okretaj.

  43. M M Za 1 cilindar Moment Moment Za 4 cilindra Mmax = Msr 0 0   0 0 360 360 540 540 720 720 180 180 Kut koljena Kut koljena Pretpostavka: Po jedan cilindar pali svako pola okretaja, tj. jednoliko raspoređeno po periodi jednoga procesa Rezultat: Pogonski moment na spojci je jednolik, a maksimalni moment ne odstupa suviše od srednje vrijednosti momenta Preporuka: Kut razmaka paljenja među cilindrima treba biti: gdje je:  - taktnost procesa ( = 2 ili 4) z - broj cilindara u redu ili koljena na koljenastom vratilu

  44. M Nm Promjena momenta na spojci koljenastoga vratila za motor s različitim broj cilindara z (od 1 do 12) Kut koljena

  45. Promjena momenta na spojci koljenastoga vratila za različite izvedbe i broj cilindara

  46. RASPORED KOLJENA I REDOSLIJED PALJENJA