7.5.3. Аналіз зрівноваженості рядного чотирициліндрового двигуна

Зрівноваженість відцентрових сил і моментів від них була оцінена раніше в підрозд. 7.5.1.

Для аналізу зрівноваженості сил інерції першого порядку будуються діаграми прямих та зворотних векторів для спрощення при φ₁ =0 (рис. 7.10). Прямі вектори 1, 2, 3, 4, кожний з яких дорівнює с/2, обер­тається разом із своїми кривошипами (рис. 7.10, а). Зворотні вектори 7, 2, 3, 4, що також дорівнюють с/2 , обертаються з тією ж частотою в на­прямку, протилежному обертанню кривошипа, а саме: при повороті кри­вошипа на кут <р вони повертаються на кут -φ (рис. 7.10, б). Аналіз векторних діаграм свідчить, що прямі та зворотні вектори для окремих циліндрів взаємно зрівноважуються, їх рівнодіючі

І

дорівнюють нулю при будь-якому положенні колінчастого вала. З цього витікає, що сили інерції першого порядку мас, які руха­ються зворотно-поступально, у двигуні 4Р взаємно зрівноважені, тобто

Для аналізу зрівноваженості моментів від цих сил інерції також бу­дуються діаграми прямих і зворотних векторів (рис. 7.11), значення кож­ного вектора моменту на яких залежить від довжини плеча, на якому фіктивний вектор с/2 діє (рис. 7.4). Як видно з діаграм, сумарні вектори моментів R_{M j I} від прямих (а) і зворотних (б) векторів сил інерції дорів­нюють нулю, тобто вони взаємно зрівноважуються. Таким чином, моме­нти від сил інерції першого порядку взаємно зрівноважені, тобто

Проаналізуємо зрівноваженість сил інерції другого порядку. Для цього будуються діаграми прямих і зворотних векторів λс/2 (рис. 7.12). Прямі вектори першого і четвертого циліндрів на діаграмі (а) спрямовані у напрямку додатних значень осі ОХ, бо подвійні кути між кривошипами і осями цих циліндрів, як і одинарні, дорівнюють нулю, тобто 2φ₁ - 2φ₄ = 0. Кривошипи другого і третього циліндрів повернуті відно­сно додатних значень осей своїх циліндрів на кути 180°. Тому фіктивні вектори, еквівалентні силам інерції другого порядку, для них будуть на­правлені також, як для першого і четвертого циліндрів, бо 2φ₂ =2φ₃ =2×180° =360°. Таким чином, всі чотири прямих вектори мають один напрямок, незрівноважені і Р^пр_jII ≠0. Аналогічно незрівноважена і має те ж значення і той же напрямок рівнодіюча зворотних век­торів Р^зв_jII. Із цього робимо висновок, що сили інерції другого порядку мас, що рухаються зворотно-поступально, у цьому двигуні незрівнова­жені. Залежність для їх рівнодіючої має вигляд:

а сама сила інерції змінюється під час роботи двигуна за гармонійним законом

відповідно виразу

Для аналізу зрівноваженості моментів від сил інерції другого поряд­ку будуються векторні діаграми для векторів моментів від фіктивних ве­кторів сил інерції (рис. 7.13). Із діаграм видно, що вектори моментів для прямих (а) і зворотних (б) векторів взаємно зрівноважені, тобто

Таким чином, у чотирициліндровому рядному двигуні незрівнова­жені тільки сили інерції другого порядку і перекидний момент.

Порівняння аналітичного і графічного методів аналізу зрівноваже­ності для порівняно простих схем двигунів, як ця, мабуть, ще не дозво­ляє виявити істотну перевагу одного з них. За графічний метод свідчить те, що він показує де і як треба встановити противаги при необхідності зрівноваження сил інерції і моментів від них.