1.2.Загальні умови зрівноваженості двз. Критерії зрівноваженості

Звичайно в автомобільних та тракторних двигунах внутрішнього згоряння аналізують зрівноваженість лише найбільших за значенням сил інерції (відцентрових K_R та створених масами, що рухаються зво­ротно-поступально F_j, які умовно підрозділяють на перший та другий порядок: F_jI і F_jII), а також моментів від цих сил, відповідно M_R, М _jI, і М _jII. Тому загальні теоретичні умови зрівноваженості ДВЗ мають ви­гляд:

K_R = 0; M_R = 0;

F_jI = 0; М _jI = 0;

F_jII = 0; М _jII = 0.

1.3. Зрівноваження одноциліндрового двигуна.

В одноциліндровому двигуні не зрівноважені сили інерції : від обертових мас - K_R та від мас, що рухаються зворотно-поступально - F_jI і F_jII і перевертальний момент М_пер. Одноциліндровий двигун можливо зрівноважити тільки установкою противаг.

1.3.1. Зрівноваження сили інерції - kr

Для зрівноваження відцентрової сили K_R потрібно на продовженні щік кривошипа колінчастого валу на відстані ρ_пр поставити противаги масою m_пр ці маси створять сили інерції К_пр і тоді при умові

коли: 2 К_пр = K_R ( умова зрівноваження сили K_R) ця сила буде зрівноважена.

Розкриємо значення цих сил: 2m_пр ρ_прω² = m_r rω² Задавшись відстанню ρ_пр знаходимо масу противаги m_пр = m_r r/2ρ_пр

Рис. 1. Схема зрівноваження одноциліндрового двигуна.

Для зрівноваження сили інерції першого порядкуF_jI потрібно встановити два додаткових валу О₁

та О₂, які будуть обертатися з кутовою швидкістю ω назустріч один одному, причому кутові швидкості валів О і О₁ будуть співпадати. На валах О₁ і О₂ на однаковій відстані від осі руху поршня поставимо по противазі масою m_пр1 на відстані ρ_пр1 причому противаги будують направлені під кутом α до вертикалі протилежно одна одній. 4Маси m_пр1 створять 4 сили F_пр1

Розкладемо сили F_пр1 на дві складові : F_{пр1х (}горизонтальні) та F_пр1y ( вертикальні) горизонтальні складові рівні по величині але протилежні по напрямку тому вони одна одну зрівноважують і ми ними нехтуємо. Вертикальні складові F_пр1y перенесемо на вісь руху поршня у вигляді вектора 4F_пр1y

направленого вниз, тоді умова зрівноваження буде наступна: 4F_пр1y = F_jI розкриємо складові сил

та отримаємо наступне: 4 m_пр1 ρ_пр1 ω²cosα = m_j r ω²cosα Задавшись відстанню ρ_пр1 знаходимо масу противаги m_пр1 = m_j r/4ρ_пр1

Для зрівноваження сили інерції другого порядку F_jII що діє повздовж осі циліндра і змінюється по гармонічному закону з частотою 2ω потрібно поставити ще два додаткових вала О₃ і О₄ , які будуть обертатися з частотою 2ω протилежно один одному, причому напрямок валів О₂ і О₃ будуть співпадати. На цих валах по осі руху поршня поставимо по противазі m_пр2 на відстані ρ_пр2 причому противаги будують направлені під кутом 2α до вертикалі назустріч одна одній. 2Маси m_пр2 створять 2 сили F_пр2 Розкладемо сили F_пр2 на дві складові : F_{пр2х (}горизонтальні) та F_пр2y ( вертикальні) горизонтальні складові рівні по величині і направлені назустріч ода одній тому вони одна одну зрівноважують і ми ними нехтуємо. Вертикальні складові F_пр2y перенесемо на вісь руху поршня у вигляді вектора 2F_пр2y направленого вниз, тоді умова зрівноваження буде наступна:

2F_пр2y = F_j2розкриємо складові сил та отримаємо наступне: 2m_пр2 ρ_пр2 (2ω)²cos2α = m_j r ω²cos2α Задавшись відстанню ρ_пр2 знаходимо масу противаги m_пр2 = m_j r/8ρ_пр2