The paper presents a modified methods to analyse the mechanics of reciprocating engine crank systems, making use of the calculus of vectors. The method can be applied to any mechanism where cyclic volume change is accompanied by rotary motion of shaft. It has been shown that the traditional relationships used for a crank mechanism utilising the binomial expansion provide errors, which are of particular significance in the calculation of acceleration. The numerical method used for calculation of acceleration, based on accurate relationship for the displacement of arbitrary point of the crank mechanism, has been proved to be much more correct than by using the traditional approximations. For analysis of engine balancing it has been suggested to take advantage of relationships obtained from Fourier series expansion. A number of numerical examples illustrating errors made in determining the piston displacement and acceleration by using the mathematically accurate approach and the traditional approximation method are given.
PL
W pracy przedstawiono rozwiniętą metodę podejścia do kinematyki układu korbowego silników o działaniu cyklicznym opartą na opisie wektorowym. Metoda ta może być stosowana do dowolnego mechanizmu zmieniającego ruch prostoliniowy na ruch obrotowy wału wyjściowego. Wykazano, że tradycyjne zależności opisujące kinematykę układu korbowego oparte na rozwinięciu zależności dokładnej w dwumian Newtona są źródłem błędów, szczególnie istotnych przy obliczaniu przyspieszeń. Stwierdzono, że metody numeryczne obliczania prędkości i przyspieszeń na podstawie dokładnych zależności na położenie dowolnego punktu mechanizmu dają wyniki znacznie dokładniejsze miż przy użyciu powszechnie stosowanej tradycyjnej aproksymacji. Do analizy wyrównoważenia maszyn o działaniu cyklicznym zaproponowano stosowanie zależności wynikających z rozwinięcia dokładnych matematycznych związków w szereg Fouriera. Podano szereg numerycznych przykładów przedstawiających błędy przy określaniu położenia i przyspieszenia tłoka stosując metodę tradycyjną i aproksymację przez rozwinięcie zależności matematyczne dokładnych w szereg Fouriera.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper contains torsional vibration analysis of crankshaft in six cylinder inline heavy duty engine taking advantage of the crank train reduction to multi-mass model. Obtained results were compared with FEM analysis performed in ANSYS to determine the influence of the reduction a physical continuum to multi-mass model. In order to achieve the course of torsional moment in the highly load cross section of the crankshaft, there was a necessity to use Fourier analysis of tangential force acting on crank and execute the analysis of most beneficial firing order.
PL
Artykuł zawiera analizę drgań skrętnych sześciocylindrowego rzędowego silnika trakcyjnego, przeprowadzoną za pomocą redukcji układu korbowego do wielomasowego modelu. Otrzymane wyniki porównano z wynikami analizy MES wykonanej w programie ANSYS, umożliwiając określenie wpływu redukcji układu ciągłego do modelu wielomasowego. W celu otrzymania przebiegu momentu skręcającego w najsilniej obciążonym przekroju poprzecznym wału konieczne było przeprowadzenie analizy Fouriera siły stycznej działającej na wykorbienie wału oraz analizy najkorzystniejszej kolejności zapłonów.
W pracy przedstawiono analizę wymiarów tolerowanych układu korbowego w silnikach spalinowych. Na podstawie tej analizy stwierdzono, że różnice objętości komór spalania w poszczególnych cylindrach są znaczące i mają wpływ na stopień sprężania. Wyniki tej analizy mogą być wykorzystane w konstruowaniu silników spalinowych wszystkich typów oraz w badaniach nad procesami spalania.
EN
The volume of the cylinder combustion chamber depends on toleranced dimension of the crankshaft system elements and also on the injection, advance anglea. The geometrical analysis of crankshaft presented in this article give basis for examining processes individual cylinders. If also makes it possible to evaluate thermodynamics of the whole engine. The results may be useful for constructions of the different engines.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Every contemporary internal combustion engine has been created in the result of work of many generations of design engineers and the need of perfecting the engines has stimulated the development of design, essembling and calculation methods. The volume V of the cylinder combustion chamber depends on toleranced dimensions of the crankshaft system elements, and also on the injection advance angle α. The geometrical analysis of crankshaft system, presented in this article, gives a basis for examining processes in individual cylinders. It also makes it possible to evaluate thermodynamics of the whole engine. If we have the function for the analysis of combustion chamber tolerances in individual cylinders, calculate volume of tolerances Tv is easy.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The volume of combustion chamber consists of head and cylinder spaces. The distribution of volumes in the cylinder depends on accuracy of dimensions, determined by the production process, and precision of the crankshaft system assembling. Therefore, the aim of this work is to present a correct method of assembling, and give an example of analysis of crankshaft system dimensions based on the engine family type Wola-135TC.
PL
Na objętość komory spalania składa się przestrzeń w głowicy i cylindrze. Od dokładności wykonania wymiarów i staranności montażu układu korbowego zależy rozrzut objętości w cylindrze. Stąd w niniejszej pracy przedstawiono prawidłowy sposób montażu i dokonano analizy wyników układu korbowego na przykładzie rodziny silników Wola-135TC.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.