4. Сили і моменти, які викликають не зрівноваженість двз

Сили, які виникають при роботі двигуна, поділяються на внутрішні і зовнішні. Останні інколи називають вільними. До внутрішніх сил відно­сять ті, що зрівноважуються силами реакції у середині ДВЗ і не переда­ються на його опори. Це сила тиску газів та сили тертя. До зовнішніх відносять сили, які спроможні викликати коливання двигуна і сприйма­ються його опорами. До них відносять сили інерції, силу тяги вентиля­тора системи охолодження, сили реакції відпрацьованих газів, маси рідин, що рухаються, та інші. Зовнішні сили можуть бути зрівноваженими і не зрівноваженими. Зрівноваженими називаються сили, рівнодіюча яких дорівнює нулю і які у багатоциліндровому двигуні не дають як результат не зрівноваженого моменту.

Не зрівноважені сили іноді досягають великих значень. Вони пере­даються на корпус двигуна і через його опори - на раму автомобіля; викликають вібрацію і двигуна, і автомобіля, внаслідок чого можливі по­рушення кріплення агрегатів та деталей, а при появі резонансу їх по­ломки; спотворюють показники контрольних приладів; підвищують уто­млюваність водіїв та пасажирів. Тому однією з основних вимог, яку ста­влять до кожного транспортного двигуна, є забезпечення необхідної зрівноваженості. Із всіх не зрівноважених сил основним джерелом вібра­ції є сили інерції мас, що обертаються разом з колінчастим валом (від­центрові) K_R, і мас, що рухаються зворотно-поступально F_j. Якщо ці сили залишити не зрівноваженими для окремих циліндрів, то разом вони можуть привести до появи не зрівноважених повздовжніх моментів. Моменти М_R, які створюються відцентровими силами, постійні за значенням і діють у площинах, які проходять крізь геометричну вісь ко­лінчастого вала. Інакше кажучи, ці моменти ніби обертаються разом з колінчастим валом.

Моменти від сил інерції мас, що рухаються зворот­но-поступально М _j, змінні за значенням, вони діють у площинах, які проходять через осі циліндрів. Крім згадуваних не зрівноважених сил і моментів, у всякому поршневому ДВЗ діє перевертальний момент М_пер , що дорівнює крутному моменту М_к і направлений протилежно йому.

Він завжди залишається не зрівноваженим. Тому цілком зрівноважити поршневий ДВЗ неможливо, і подалі мова піде про зрівноваженість без урахування не зрівноваженості М_пер. Двигун внутрішнього згоряння

вважається зрівноваженим, якщо при сталому режимі роботи він діє на свої опори з зусиллями, незмінними за значенням і напрямком, які в окремому випадку дорівнюють нулю.

Зрівноваженість ДВЗ досягається, в основному, двома способами: по-перше, вибором такої схеми розміщення циліндрів і кривошипів колін­частого вала, при якій не зрівноважені для окремих циліндрів сили або моменти інерції взаємно зрівноважуються; по друге, застосуванням до­поміжних мас - противаг, які створюють нові сили інерції, що дорівню­ють не зрівноваженим і протилежно направлені цим силам або момен­там від них.

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.