7.3. Зрівноваження двигуна

Зрівноваженість — це стан двигуна, який при сталому режимі роботи характеризується постійними за значенням і напрямом силами і моментами, що діють на опори.

Для зрівноважування сил інерції і моментів цих сил в багатоциліндрових двигунах необхідно, щоб рівнодіючі всіх сил інерції, що діють на площини, які проходять через вісь валу, а також сума моментів цих сил відносно обраної осі дорівнювали нулю.

Умова повної конструктивної зрівноваженості двигунів виражається системою рівнянь:

∑Р_j1=0; ∑М_j1=0;

∑Р_j2=0; ∑М_j2=0;

∑Р_s=0; ∑М_с=0;

При розробці двигунів важливо правильно вибрати відповідне число і розташування циліндрів, схему розташування кривошипів, місце встановлення найпростіших противаг і складних зрівноважуючих механізмів. З метою досягнення врівноваженості двигуна виконують відповідні вимоги при виробництві двигунів, їх збирання, регулювання, ремонту і експлуатації. При цьому дотримуються допуски на маси і розміри поршнів, шатунів, колінчастого вала і інших деталей; проводять статичне і динамічне балансування колінчастого валу; регулюють робочий цикл у всіх циліндрах, намагаючись забезпечити однакове їх наповнення, однакові ступеня стиснення, моменти запалювання або впорскування палива і т. д.

Зрівноваження — це комплекс конструктивних, виробничих і експлуатаційних заходів, спрямованих на зменшення або повне усунення неврівноважених вільних сил інерції і моментів. Наприклад, встановлюючи противаги, можна зрівноважити відцентрову силу Р_s і її момент (рис. 7.2). Сили інерції першого і другого Рд порядків в одно-, двох - і чотирициліндрових двигунів можна врівноважити за допомогою спеціальних громіздких зрівноважуючих механізмів, які застосовують вкрай рідко. Для шести - і більше циліндрових двигунів такі пристрої не потрібні.

Рис. 7.2. Зрівноваження КШМ за допомогою противаг

До числа додаткових заходів по врівноваженню двигунів відноситься установка на передньому кінці колінчастого валу гасителя крутильних коливань, оскільки ця частина валу здійснює найбільші за амплітудою відхилення — крутильні коливання. Гасителі поглинають енергію коливань, підведену до валу двигуна ззовні, завдяки тертю між елементами гасителя і тим самим зменшують амплітуду коливань (рис. 7.3, а).

Широко застосовують гасителі коливань рідинного тертя (рис. 7.3, б). Рівномірно обертовий при роботі двигуна маховик вміщують в герметичний корпус, заповнений кремнійорганічної рідиною (силіконом). При коливаннях стінки маховика втягують в рух шари силікону, робота сил тертя рідини поглинає енергію коливань.

Для зменшення крутильних коливань можна також створювати інерційні реактивні моменти в певному перерізі вала. Для цього у відповідному місці слід встановити гасителі коливань маятникового або пружньо-массового типу (рис. 7.3,в).

б)

.

а) в)

Рис.7.3. Різновиди гасителів крутильних коливань