6.3. Нерівномірність ходу двигуна

Прийняте на початку динамічного дослідження припущення, що ко­лінчастий вал цілком жорсткий й обертається з постійною кутовою шви­дкістю ω (підрозд. 6.1.2), не відповідає дійсності. Навіть при сталому режимі роботи двигуна кутова швидкість обертання не залишається не­змінною. Основною причиною цього є нерівномірність індикаторного моменту (рис. 6.9), внаслідок чого виникає нерівномірність руху двигуна (нерівномірність обертання колінчастого вала).

Для оцінки коливань значення індикаторного моменту вводиться коефіцієнт його нерівномірності

де ^{Mi макс , Mi мімін , Мі сер -} значення індикаторного моменту.

Значення коефіцієнта μ у найбільшій мірі залежать від кількості циліндрів. Наприклад, за даними робіт [1; 2]: μ = 1,1А при і = 1; μ = 1,35 при і = 8 . На ц впливає також режим роботи двигуна.

На сталому режимі роботи сумарний індикаторний момент двигуна врівноважується моментом опору М_оп, який прикладений до колінчас­того вала, і моментом дотичних сил інерції всіх рухомих мас, які приво­дяться до осі обертання колінчастого вала, тобто

де J₀ — момент сил інерції всіх рухомих мас ДВЗ, приведених до осі колінчастого вала; d_ω/d_t кутове прискорення колінчастого вала

В точках А і Б (рис. 6.9)

де ΣM_ісер ^— середнє значення сумарного індикаторного моменту. Від­повідно

Значення У₀ не дорівнює нулю, тому дорівнює нулю —. Із цього маємо, що графік зміни кутової швидкості в точках А і Б (рис. 6.9, б) про­ходить через екстремальні значення ω_макс і ω_мін .

Для оцінки коливань кутової швидкості обертання колінчастого ва­ла вводиться коефіцієнт нерівномірності ходу двигуна:

Рівень δ значно впливає на роботу двигуна. Для сучасних автомо­більних двигунів значення δ повинно лежати в інтервалі:

Більші значення δ посилюють ударні навантаження деталей, при­скорюють зношення їх, заважають швидкому зрушенню автомобіля з місця та інше. Менші значення δ вимагають використання маховиків значної маси, що ускладнює компоновку двигуна, приводить до збіль­шення його маси і маси автомобіля у цілому.

Виведемо розрахункову залежність для δ . Для цього проінтегруємо вираз (6.40) на ділянці між екстремальними значеннями ω , прийня­вши до уваги, що

Ліва частина виразу (6.42) являє собою надлишок площини F_над на діаграмі індикаторного моменту для сталого режиму роботи над серед­нім її значенням (рис. 6.9). Вона враховує коливання сумарного інди­каторного моменту і дорівнює надлишковій роботі:

де т_φ, т_Мі. - масштабні значення кута повороту вала і моменту на рис. 6.9.

Таким чином, рівняння (6.42) набуває вигляд у

Вважаючи на те, що

в остаточному вигляді маємо таку розрахункову залежність для визна­чення δ :

або

Залежність (6.43) застосовується для розрахунку маховиків двигуна.

Питання і завдання для самоконтролю

1. Що враховує коефіцієнт нерівномірності індикаторного моменту двигуна? Від чого він залежить?

2. Унаслідок чого виникають коливання кутової швидкості двигуна? Яким показником вони ураховуються? Як вони проявляються?

3. Поясніть, чому показник коливань швидкості для автомобільних двигунів повинен мати вузький інтервал змінювання?