50. Уравновешивание 1цилиндрового двигателя
В одноцилиндровом двигателе неуравновешенными силами являются РjI, РjII и KR. Неуравновешенных моментов нет, т. е. ΣМjI=0; ΣМjII =0 и ΣМR =0.
Для уравновешивания центробежной силы инерции вращающихся масс KR(рис. 9.1) на продолжении щек устанавливают два одинаковых противовеса, центры тяжести которых расположены на расстоянии ρ от оси коленчатого вала.
Полное уравновешивание силы KRдостигается при условии 2mпрRρω2 = mRRω2 за счет подбора mпрR и ρ.
Силы инерции первого РjI и второго РjII порядков не могут полностью уравновешиваться противовесами на продолжении щек коленчатого вала. С помощью таких противовесов возможен только частичный перенос сил инерции Pjиз вертикальной в горизонтальную плоскость. Обычно таким способом уравновешивается 0,5 РjI (рис. 9.2). Как видно из рисунка, вертикальная составляющая силы инерции противовеса Rпрvуменьшает силу РjI,но в двигателе возникает дополнительная горизонтальная сила Rпрh.
Масса противовесов (кг)
2mпр j=0,5 mj R/ρ. (9.2)
Таким образом, общая масса каждого противовеса в одноцилиндровом двигателе будет
Mпp= mпрR + mпр j =(R/2ρ)(mR+0,5mj).
Для полного уравновешивания РjIнеобходимо установить два противовеса на двух дополнительных валах с центрами 0пр jIи 0'пр jI, расположенных параллельно оси коленвала и симметрично относительно оси цилиндров. Привод этих валов, осуществляемый от коленвала, должен обеспечить их вращение в разные стороны с угловой частотой, равной угловой частоте вращения коленвала. Противовесы расположены на этих валах так, чтобы они при вращении всегда составляли с осью цилиндра угол φ, равный углу поворота колена вала. Масса каждого противовеса должна создавать центробежную силу Rпр jI, равную половине значения РjIи направленную в противоположную сторону. При этом горизонтальные составляющие сил инерции противовесов Pпр jIвсегда уравновешены, так как они равны по величине и противоположны по направлению.
Равнодействующая вертикальных составляющих сил инерции противовесов 2RпрjIv=2mпрjI·ρпрjIω2cosφрасположена на оси цилиндров, а сила РjI =- mjRω2cosφ также действует по оси цилиндров. Следовательно, при ρпрjI= Rсила РjI = 2RпрjIhvполностью уравновешена.
Уравновешивание силы РjII осуществляется аналогичным способом за счет установки еще двух противовесов на двух других валах с центрами 0пр jIIи 0'пр jII. Эти валы расположены аналогично первым, но вращаются с удвоенной угловой частотой коленчатого вала. Противовесы установлены так, что при вращении всегда составляют с вертикальной осью угол 2φ. Взаимное уравновешивание горизонтальных составляющих сил инерции противовесов и уравновешивание вертикальными составляющими сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс PjIIдостигается при условиях:
mпр jII=0,125 mj R/ρпрjII.
2RпрjIIv=2mпрjII·ρпрjII(2ω)2cos2φ=mjRω2λcos2φ=-PjII
Уравновешивание одноцилиндровых двигателей с помощью установки дополнительных валов с противовесами осуществляется лишь для проведения исследовательских работ и в учебных целях. Практическое применение такое уравновешивание находит при создании тракторных 4-х цилиндровых двигателей для устранения вибрации, утомляющую водителя. Этот метод уравновешивания находит применение и при создании двигателей для высококомфортных легковых автомобилей.
vunivere.ru
Для одноцилиндрового двигателя возможно неполное и полное уравновешивание, которое может быть достигнуто только с помощью противовесов. Неуравновешенные силы равны:
;
;
.
Неполное уравновешивание одноцилиндрового ДВС
Для уравновешивания силы инерции первого порядка P1j на продолжении щек коленчатого вала устанавливают противовесы с общей массой тх1 (рис. 1.30), центры тяжести которых расположены на расстоянии ?1 от оси коленчатого вала. Величину тх1 подбирают так, чтобы вертикальная составляющая центробежной силы этой массы при любом положении коленчатого вала была равна по величине силе P1j, но противоположна ей по направлению:
.
Тогда масса противовесов равна:
.
Одновременно с этим будет действовать неуравновешенная горизонтальная составляющая силы S1, равная:
.
Таким образом, установка противовесов массой тх1 лишь переносит действие силы P1j из вертикальной плоскости в горизонтальную и, следовательно, полностью уравновесить эту силу при помощи противовесов, установленных на продолжении щек коленчатого вала, нельзя. Нельзя также уравновесить данным способом и силу инерции второго порядка.
Рис. 1.30. Неполное уравновешивание одноцилиндрового двигателя
Центробежная сила вращающихся масс Рr может быть полностью уравновешена установкой противовесов массой тх2 на радиусе ?2 продолжения щек коленчатого вала (рис. 1.30). Масса каждого из противовесов находится из уравнения:
и равна: 
.
Противовесы на продолжении щек коленчатого вала одноцилиндрового двигателя устанавливают таким образом, чтобы сила Рrбыла уравновешена полностью, что способствует уменьшению износа коренных подшипников.
Полное уравновешивание одноцилиндрового ДВС (метод Ланчестера)
Полное уравновешивание сил инерции первого и второго порядков может быть достигнуто лишь при помощи метода дополнительных валов с противовесами (рис. 1.31).
Рис. 1.31. Полное уравновешивание одноцилиндрового двигателя
Для уравновешивания силы инерции первого порядка P1j на дополнительных валах, приводимых в движение от коленчатого вала при помощи соответствующих зубчатых передач и располагаемых симметрично относительно оси цилиндра, устанавливают два противовеса. Противовесы вращаются в разные стороны, но с той же угловой скоростью, что и коленчатый вал. Их укрепляют на валах таким образом, чтобы равнодействующая центробежных сил действовала в плоскости, проходящей через ось цилиндра, и при положении поршня в ВМТ была направлена вниз. Привод дополнительных валов осуществляется от шестерни коленчатого вала при помощи промежуточной шестерни.
Уравнение уравновешивания:
.
Откуда масса каждого из противовесов равна:
,
где ?1 – расстояние центра тяжести противовеса от оси вращения.
Горизонтальные составляющие сил S'' всегда равны друг другу по величине, но противоположны по направлению и, следовательно, всегда взаимно уравновешиваются.
Сила инерции второго порядка P2j может быть уравновешена аналогичным методом, т. е. установкой противовесов на валах, приводимых в движение при помощи шестерен (см. рис. 1.31) и вращающихся в разные стороны с удвоенной угловой скоростью. В этом случае масса каждого из противовесов тх2 и расстояние ее центра тяжести от оси соответствующего вала ?2 должны быть таковы, чтобы обеспечивалось равенство:
.
Масса противовесов равна:
.
Горизонтальные составляющие силы S'1 взаимно уравновешиваются.
Метод дополнительных валов с противовесами применяется, в частности, для уравновешивания сил инерции первого порядка в одноцилиндровых дизелях Д-14 и Д-20.
Центробежная сила вращающихся масс Рr может быть полностью уравновешена установкой противовесов массой тх3 на радиусе ?3 продолжения щек коленчатого вала (рис. 1.31). Масса каждого из противовесов находится из уравнения:
и равна:
.
pdnr.ru
3 октября, 2011 
admin
В отличие от одноцилиндрового двигателя на опоры многоцилиндровых двигателей могут передаваться не только силы инерции, но и моменты от этих сил. Взаимное уравновешивание этих сил и моментов можно достигнуть путем выбора определенного числа цилиндров и соответствующего расположения их и кривошипов коленчатого вала. Если таким методом обеспечить уравновешивание не удается, тогда уравновешивание многоцилиндрового двигателя осуществляется при установке системы противовесов, аналогичной системе для уравновешивания одноцилиндрового двигателя
Уравновешивание центробежных сил. Известно, что равномерное чередование вспышек в цилиндрах двигателей обеспечивается равенством углов между кривошипами ср = 720%» в четырехтактных и ср = 360%» в двухтактных двигателях.
Здесь означает для рядных двигателей число цилиндров. Так как углы между кривошипами равны, то при сложении векторов центробежных сил образуется правильный замкнутый многоугольник, что свидетельствует о равенстве нулю равно действующей сил. Исключение составляет только четырехтактный двухцилиндровый двигатель, для которого Ф = 72072 = 360°, т. е. оба кривошипа направлены в одну сторону.
Момент центробежных сил М = 0, если кривошипы расположены симметрично относительно середины коленчатого вала. Такое зеркально-симметричное расположение кривошипов применяется в четырехтактных двигателях с четным числом цилиндров. При нечетном числе цилиндров, а также в двухтактных двигателях Мг Ф 0.
Уравновешивание сил инерции первого порядка Fц. Сила инерции первого порядка определяется из выражения. Текущие значения силы Fn представляют собой проекции на ось цилиндра вектора с, вращающегося с угловой скоростью со и направленного в любой момент времени от оси коленчатого вала вдоль оси кривошипа.
Таким образом, векторы с расположены аналогично векторам центробежных сил Кг, и при равенстве углов между кривошипами их сумма равна нулю. Вследствие этого сумма проекций векторов с на любую ось также равна нулю.
Следовательно, при равенстве углов между кривошипами сумма сил инерции первого порядка во всех одновальных двигателях, кроме четырехтактного двухцилиндрового, равна нулю.
Момент сил инерции первого порядка MjX равен нулю, если коленчатый вал имеет зеркальную геометрическую симметрию. Если вал не обладает зеркальной симметрией, силы инерции первого порядка создают момент MjU который в рядных двигателях всегда действует в плоскости, проходящей через оси цилиндров, а в образных двигателях момент Mfl определяют, суммируя моменты правого и левого блоков с учетом сдвига их по фазе. Изменяясь по гармоническому закону, момент Мл вызывает продольные колебания двигателя. Уравновесить действующий в плоскости осей цилиндров продольный момент М„ можно путем установки в двигателе двух валов с противовесами ( 13.
Уравновешивание сил инерции второго порядка Fm, Сила инерции второго порядка Fjn так же, как и сила F. может быть представлена в виде проекции вращающегося вектора Іс на ось цилиндра. Так как вектор Кс вращается с удвоенной угловой скоростью, углы между векторами 2а в многоцилиндровом двигателе будут в 2 раза больше, чем углы между кривошипами коленчатого вала.
В двигателях с кривошипами, направленными в одну сторону (как в четырехтактном двухцилиндровом двигателе) или расположенными под углом 180° (как в четырехтактном четырехцилиндровом двигателе), векторы Кс направлены в одну сторону, так как углы между ними соответственно равны 720 и 360°. Равнодействующая Fjn в этих случаях уравновешивается с помощью двух валов с противовесами, вращающимися в разные стороны с угловой скоростью 2со.
Во всех других случаях сумма векторов кс представляет собой замкнутый многоугольник, следовательно, Рщ = 0.
Для валов с зеркальной симметрией момент сил инерции второго порядка MjU равен нулю, так как сумма моментов каждой пары сил F,n, расположенных симметрично относительно середины вала, равна нулю.
Момент М)и также равен нулю для двигателей, имеющих четное число кривошипов, если они попарно равноудалены от середины вала, и угол между кривошипами в каждой паре равен 180°. Удвоенная скорость вращения векторов Ко обусловливает такое же направление сил инерции F, ц, как и в валах с зеркальной симметрией. В остальных случаях момент сил FjU не равен нулю. Уравновешивают продольный момент М)и так же, как и момент Мд, с помощью двух валов с противовесами. Разница состоит лишь в том, что дополнительные валы должны вращаться с удвоенной угловой скоростью.
2) Плавность хода автомобиля оценивается параметрами вертикальных колебаний. Измерителями плавности хода являются частота колебаний ω илип,мин–1, амплитуда колебаний z (наибольшее перемещение кузова от положения равновесия), скорость колебаний 
(первая производная перемещения по времени), м/с, ускорения колебаний 
(вторая производная перемещения по времени), м/с2.
Для одномассовой колебательной системы (рис. 13.1), обладающей одной степенью свободы и выведенной из состояния равновесия, частоты колебаний равны
где Т — период колебаний.
Эти частоты связаны между собой зависимостью
 |
Подставим в указанное выражение значение 
и, учитывая, что 
получим
Рис. 13.1. Одномассовая колебательная система
или с учетом значения ускорения силы тяжести g = 980 см/с2
где с — жесткость пружины, кг/см; f ст— статический прогиб пружины, см.
С этой частотой будет совершать свободные колебания одно-массовая колебательная система, выведенная из состояния равновесия.
Свободные колебания обусловлены наличием восстанавливающей силы (силы упругости) пружины колебательной системы. Они считаются незатухающими и представляют собой гармонические перемещения, описываемые синусоидой.
Дифференциальное уравнение свободных незатухающих колебаний одномассовой колебательной системы имеет вид
или с учетом ω
Рассмотренная одномассовая колебательная система с одной степенью свободы является простейшей и не отражает реальных колебательных процессов, происходящих при движении автомобиля.
infopedia.su
Уравновешивание одноцилиндрового двигателя просмотров - 78
Для одноцилиндрового двигателя возможно неполное и полное уравновешивание, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ может быть достигнуто только с помощью противовесов. Неуравновешенные силы равны:
;
;
.
Неполное уравновешивание одноцилиндрового ДВС
Для уравновешивания силы инерции первого порядка P1j на продолжении щек коленчатого вала устанавливают противовесы с общей массой тх1 (рис. 1.30), центры тяжести которых расположены на расстоянии 1 от оси коленчатого вала. Величину тх1 подбирают так, чтобы вертикальная составляющая центробежной силы этой массы при любом положении коленчатого вала была равна по величине силе P1j, но противоположна ей по направлению:
.
Тогда масса противовесов равна:
.
Одновременно с этим будет действовать неуравновешенная горизонтальная составляющая силы S1, равная:
.
Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, установка противовесов массой тх1 лишь переносит действие силы P1j из вертикальной плоскости в горизонтальную и, следовательно, полностью уравновесить эту силу при помощи противовесов, установленных на продолжении щек коленчатого вала, нельзя. Нельзя также уравновесить данным способом и силу инерции второго порядка.
Рис. 1.30. Неполное уравновешивание одноцилиндрового двигателя
Центробежная сила вращающихся масс Рr может быть полностью уравновешена установкой противовесов массой тх2 на радиусе 2 продолжения щек коленчатого вала (рис. 1.30). Масса каждого из противовесов находится из уравнения:
и равна: .
Противовесы на продолжении щек коленчатого вала одноцилиндрового двигателя устанавливают таким образом, чтобы сила Рrбыла уравновешена полностью, что способствует уменьшению износа коренных подшипников.
Полное уравновешивание одноцилиндрового ДВС (метод Ланчестера)
Полное уравновешивание сил инерции первого и второго порядков может быть достигнуто лишь при помощи метода дополнительных валов с противовесами (рис. 1.31).
Рис. 1.31. Полное уравновешивание одноцилиндрового двигателя
Для уравновешивания силы инерции первого порядка P1j на дополнительных валах, приводимых в движение от коленчатого вала при помощи соответствующих зубчатых передач и располагаемых симметрично относительно оси цилиндра, устанавливают два противовеса. Противовесы вращаются в разные стороны, но с той же угловой скоростью, что и коленчатый вал. Их укрепляют на валах таким образом, чтобы равнодействующая центробежных сил действовала в плоскости, проходящей через ось цилиндра, и при положении поршня в ВМТ была направлена вниз. Привод дополнительных валов осуществляется от шестерни коленчатого вала при помощи промежуточной шестерни.
Уравнение уравновешивания:
.
Откуда масса каждого из противовесов равна:
,
где 1 – расстояние центра тяжести противовеса от оси вращения.
Горизонтальные составляющие сил S'' всегда равны друг другу по величине, но противоположны по направлению и, следовательно, всегда взаимно уравновешиваются.
Сила инерции второго порядка P2j может быть уравновешена аналогичным методом, т. е. установкой противовесов на валах, приводимых в движение при помощи шестерен (см. рис. 1.31) и вращающихся в разные стороны с удвоенной угловой скоростью. В этом случае масса каждого из противовесов тх2 и расстояние ее центра тяжести от оси соответствующего вала 2 должны быть таковы, чтобы обеспечивалось равенство:
.
Масса противовесов равна:
.
Горизонтальные составляющие силы S'1 взаимно уравновешиваются.
Метод дополнительных валов с противовесами применяется, в частности, для уравновешивания сил инерции первого порядка в одноцилиндровых дизелях Д-14 и Д-20.
Центробежная сила вращающихся масс Рr может быть полностью уравновешена установкой противовесов массой тх3 на радиусе 3 продолжения щек коленчатого вала (рис. 1.31). Масса каждого из противовесов находится из уравнения:
и равна:
.
Для одноцилиндрового двигателя возможно неполное и полное уравновешивание, которое может быть достигнуто только с помощью противовесов. Неуравновешенные силы равны: ; ; . Неполное уравновешивание одноцилиндрового ДВС Для уравновешивания силы инерции первого... [читать подробенее]
oplib.ru
Уравновешивание одноцилиндрового двигателя просмотров - 71
Для одноцилиндрового двигателя возможно неполное и полное уравновешивание, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ может быть достигнуто только с помощью противовесов. Неуравновешенные силы равны:
;
;
.
Неполное уравновешивание одноцилиндрового ДВС
Для уравновешивания силы инерции первого порядка P1j на продолжении щек коленчатого вала устанавливают противовесы с общей массой тх1 (рис. 1.30), центры тяжести которых расположены на расстоянии ?1 от оси коленчатого вала. Величину тх1 подбирают так, чтобы вертикальная составляющая центробежной силы этой массы при любом положении коленчатого вала была равна по величине силе P1j, но противоположна ей по направлению:
.
Тогда масса противовесов равна:
.
Одновременно с этим будет действовать неуравновешенная горизонтальная составляющая силы S1, равная:
.
Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, установка противовесов массой тх1 лишь переносит действие силы P1j из вертикальной плоскости в горизонтальную и, следовательно, полностью уравновесить эту силу при помощи противовесов, установленных на продолжении щек коленчатого вала, нельзя. Нельзя также уравновесить данным способом и силу инерции второго порядка.
Рис. 1.30. Неполное уравновешивание одноцилиндрового двигателя
Центробежная сила вращающихся масс Рr может быть полностью уравновешена установкой противовесов массой тх2 на радиусе ?2 продолжения щек коленчатого вала (рис. 1.30). Масса каждого из противовесов находится из уравнения:
и равна: .
Противовесы на продолжении щек коленчатого вала одноцилиндрового двигателя устанавливают таким образом, чтобы сила Рrбыла уравновешена полностью, что способствует уменьшению износа коренных подшипников.
Полное уравновешивание одноцилиндрового ДВС (метод Ланчестера)
Полное уравновешивание сил инерции первого и второго порядков может быть достигнуто лишь при помощи метода дополнительных валов с противовесами (рис. 1.31).
Рис. 1.31. Полное уравновешивание одноцилиндрового двигателя
Для уравновешивания силы инерции первого порядка P1j на дополнительных валах, приводимых в движение от коленчатого вала при помощи соответствующих зубчатых передач и располагаемых симметрично относительно оси цилиндра, устанавливают два противовеса. Противовесы вращаются в разные стороны, но с той же угловой скоростью, что и коленчатый вал. Их укрепляют на валах таким образом, чтобы равнодействующая центробежных сил действовала в плоскости, проходящей через ось цилиндра, и при положении поршня в ВМТ была направлена вниз. Привод дополнительных валов осуществляется от шестерни коленчатого вала при помощи промежуточной шестерни.
Уравнение уравновешивания:
.
Откуда масса каждого из противовесов равна:
,
где ?1 – расстояние центра тяжести противовеса от оси вращения.
Горизонтальные составляющие сил S'' всегда равны друг другу по величине, но противоположны по направлению и, следовательно, всегда взаимно уравновешиваются.
Сила инерции второго порядка P2j может быть уравновешена аналогичным методом, т. е. установкой противовесов на валах, приводимых в движение при помощи шестерен (см. рис. 1.31) и вращающихся в разные стороны с удвоенной угловой скоростью. В этом случае масса каждого из противовесов тх2 и расстояние ее центра тяжести от оси соответствующего вала ?2 должны быть таковы, чтобы обеспечивалось равенство:
.
Масса противовесов равна:
.
Горизонтальные составляющие силы S'1 взаимно уравновешиваются.
Метод дополнительных валов с противовесами применяется, в частности, для уравновешивания сил инерции первого порядка в одноцилиндровых дизелях Д-14 и Д-20.
Центробежная сила вращающихся масс Рr может быть полностью уравновешена установкой противовесов массой тх3 на радиусе ?3 продолжения щек коленчатого вала (рис. 1.31). Масса каждого из противовесов находится из уравнения:
и равна:
.
Для одноцилиндрового двигателя возможно неполное и полное уравновешивание, которое может быть достигнуто только с помощью противовесов. Неуравновешенные силы равны: ; ; . Неполное уравновешивание одноцилиндрового ДВС Для уравновешивания силы инерции первого... [читать подробенее]
oplib.ru
В двигателях уравновешивается только сила от давления газов, действующая на головку цилиндров и через коренные подшипники на остов двигателя. Остальные силы и моменты, непрерывно изменяясь по значению и направлению, являются неуравновешенными и воздействуют на опоры двигателя. В результате в двигателе возникают колебательные движения, которые вызывают вибрацию, снижают эффективную мощность и топливную экономичность, вследствие повышения затрат энергии на возбуждение вибрации и дополнительные механические потери. Это в свою очередь вызывает ослабление креплений, ускоряет изнашивание деталей и т.д. Поэтому уменьшение влияния переменных сил и моментов, действующих па двигатель, относится к числу основных требований, предъявляемых к двигателям внутреннего сгорания.
Уравновешенность — это такое состояние двигателя, при котором во время установившегося режима работы на его опоры передаются постоянные по значению и направлению силы и моменты.
Рис. 143. Схема действия и уравновешивания сил инерции в одноцилиндровом двигателе
Условие полной конструктивной уравновешенности двигателя выражается системой уравнений
На практике уравновешивания двигателя достигают в процессе конструирования. С этой целью устанавливают противовесы, применяют специальные механизмы, создают многоцилиндровые двигатели, правильно размещают кривошипы коленчатого вала и т. д.
Уравновешивание одноцилиндрового двигателя.В одноцилиндровом двигателе действуют силы инерции: первого 
и второго 
порядков и центробежная Ps (рис. 143). Линии действия этих сил находятся в одной плоскости и пересекаются с осью коленчатого вала в одной точке О. Поэтому в одноцилиндровом двигателе неуравновешенных моментов нет, т.е. . Следовательно, необходимо только уравновесить свободные силы инерции , и 
.
Для уравновешивания центробежной силы инерции ( 
) вращающихся масс на продолжении щек коленчатого вала устанавливают два одинаковых противовеса таким образом, чтобы выполнялось условие 
,
где 
— масса одного противовеса; 
—расстояние от центра тяжести противовеса до оси коленчатого вала.
Подбирая значения массы противовесов и радиуса их установки, можно добиться выполнения этого условия и уравновешивания силы . Как видно из рисунка 143, равнодействующую центробежной силы инерции противовеса можно разложить на вертикальную Rnp.в и горизонтальную Rnр.р составляющие. При этом сила Rnp.в частично уравновешивает силу , но в двигателе возникает дополнительная неуравновешенная сила Rnp.г
В одноцилиндровом двигателе силу можно частично или полностью уравновесить за счет увеличения массы противовесов, устанавливаемых на щеках коленчатого вала. Однако при этом появляется неуравновешенная горизонтальная составляющая, т.е. фактически сила переносится в горизонтальную плоскость.
Силы инерции первого и второго порядков можно уравновешивать с помощью специального механизма. При отсутствии такого механизма силы остаются неуравновешенными и полностью воспринимаются опорами двигателя.
Уравновешивание многоцилиндровых двигателей. В рядных шестицилиндровых двигателях широко применяют коленчатый вал, кривошипы которого располагаются под углом 120° между собой. Такой двигатель считается полностью уравновешенным, так как
Несмотря на полную уравновешенность таких двигателей, на их коленчатом валу размещают противовесы для уменьшения действия на коренные подшипники моментов от центробежных сил инерции.
Чтобы уравновесить V-образные восьмицилиндровые четырехтактные двигатели, между осями цилиндров которых угол 90°, применяют коленчатые валы с расположением кривошипов под углом 90°. В. таком двигателе силы инерции первого и второго порядков, центробежная сила и момент сил инерции второго порядка уравновешены, т.е. . Неуравновешенными остаются моменты сил инерции первого порядка и центробежных. Для их уравновешивания на щеках коленчатого вала устанавливают противовесы.
Действительная уравновешенность двигателя всегда ниже теоретической, рассмотренной выше. При анализе теоретической уравновешенности предполагалось, что массы и размеры движущихся частей одинаковы во всех цилиндрах, коленчатый вал абсолютно жесткий и вращается с постоянной угловой скоростью. В действительности же размеры и массы деталей двигателя отличаются от номинальных значений, причем в большей степени это наблюдается после ремонта двигателей.
Чтобы уменьшить негативное влияние этих факторов на уравновешенность двигателей, вращательно движущиеся части тщательно балансируют, а части, движущиеся возвратно-поступательно, подбирают с наименьшим отклонением по массе. Непрерывное изменение угловой скорости при работе двигателей вследствие изменения его вращающего момента также отрицательно сказывается на уравновешенности двигателя.
Вопрос Способы компенсации
Экономайзер принудительного холостого хода. При торможении автомобиля двигателем последний работает с закрытой дроссельной заслонкой и повышенной частотой вращения, получая для этого энергию от трансмиссии автомобиля. Такой режим называется принудительным холостым ходом. При отсутствии специальных устройств на этом режиме выделяется большое количество токсичных веществ и возрастает расход масла.
Экономайзер принудительного холостого хода отключает подачу топлива через систему холостого хода, для чего используется электромагнитный клапан 7, перекрывающий канал непосредственно перед выходом тошшвовоздушной эмульсии в за-дроссельное пространство (см. рис. 5.9).
Пусковое устройство. При пуске двигателя коленчатый вал вращается с малой частотой (50...100 мин'1) и подача топлива системой холостого хода недостаточна ввиду малых разрежений в ее каналах. При холодном пуске значительное количество плохо распыленного топлива выпадает в пленку, а испаряются лишь самые легкие его фракции. Смесь оказывается сильно обедненной парами топлива, а пуск двигателей затрудняется. Надежный пуск холодного двигателя обеспечивается с помощью устройства, которое чаще всего представляет собой воздушную заслонку 13, расположенную в приемном патрубке карбюратора 12 (рис. 5.4, а). Приводы заслонок 13л 1 кинематически связаны между собой, и когда при пуске воздушная заслонка закрывается, то дроссельная, наоборот, несколько приоткрывается и вблизи распылителя главной системы создается разрежение, достаточное для подачи через нее топлива.
Ускорительный насос. В случае резкого открывания дроссельной заслонки смесь, поступающая в цилиндры, может временно обедниться вследствие заполнения каналов главной системы, а также интенсивного выпадения топлива в пленку. Смесеобразование в период быстрого разгона происходит в условиях переходного теплового режима во впускной системе, поэтому на него оказывает влияние так называемая тепловая инерция впускного трубопровода. По этим причинам состав смеси, поступающей в цилиндры, может выйти за пределы воспламеняемости, что вызывает пропуски воспламенения в отдельных циклах и двигатель будет работать с «провалами», т. е. с замедленным повышением нагрузки и частоты вращения вала.
Автоматический предохранительный клапан 11 служит для предотвращения переобогащения смеси сразу после пуска, когда расход воздуха резко возрастает. Управление заслонкой 13, как правило, осуществляется вручную, и после пуска двигателя ее необходимо постепенно приоткрывать. Такое управление воздушной заслонкой весьма несовершенно, поэтому на современ
Устройства обогащения смеси. Чтобы при полностью открытой дроссельной заслонке двигатель развил максимальную мощность, смесь необходимо обогащать (см. кривую ВС на рис. 5.3) до а=0,85...0,95. Эту функцию выполняют устройства обогащения смеси — экономайзер и эконостат.
Ограничитель максимальной частоты вращения. Для ограничения максимальной частоты вращения карбюраторные двигатели грузовых автомобилей снабжают специальными регуляторами (ограничителями).
Вопрос
cyberpedia.su
Для одноцилиндрового двигателя возможно неполное и полное уравновешивание, которое может быть достигнуто только с помощью противовесов. Неуравновешенные силы равны:
;
;
.
Неполное уравновешивание одноцилиндрового ДВС
Для уравновешивания силы инерции первого порядка P1j на продолжении щек коленчатого вала устанавливают противовесы с общей массой тх1 (рис. 1.30), центры тяжести которых расположены на расстоянии 
1 от оси коленчатого вала. Величину тх1 подбирают так, чтобы вертикальная составляющая центробежной силы этой массы при любом положении коленчатого вала была равна по величине силе P1j, но противоположна ей по направлению:
.
Тогда масса противовесов равна:
.
Одновременно с этим будет действовать неуравновешенная горизонтальная составляющая силы S1, равная:
.
Таким образом, установка противовесов массой тх1 лишь переносит действие силы P1j из вертикальной плоскости в горизонтальную и, следовательно, полностью уравновесить эту силу при помощи противовесов, установленных на продолжении щек коленчатого вала, нельзя. Нельзя также уравновесить данным способом и силу инерции второго порядка.
Рис. 1.30. Неполное уравновешивание одноцилиндрового двигателя
Центробежная сила вращающихся масс Рr может быть полностью уравновешена установкой противовесов массой тх2 на радиусе 2 продолжения щек коленчатого вала (рис. 1.30). Масса каждого из противовесов находится из уравнения:
и равна: 
.
Противовесы на продолжении щек коленчатого вала одноцилиндрового двигателя устанавливают таким образом, чтобы сила Рrбыла уравновешена полностью, что способствует уменьшению износа коренных подшипников.
Полное уравновешивание одноцилиндрового ДВС (метод Ланчестера)
Полное уравновешивание сил инерции первого и второго порядков может быть достигнуто лишь при помощи метода дополнительных валов с противовесами (рис. 1.31).
Рис. 1.31. Полное уравновешивание одноцилиндрового двигателя
Для уравновешивания силы инерции первого порядка P1j на дополнительных валах, приводимых в движение от коленчатого вала при помощи соответствующих зубчатых передач и располагаемых симметрично относительно оси цилиндра, устанавливают два противовеса. Противовесы вращаются в разные стороны, но с той же угловой скоростью, что и коленчатый вал. Их укрепляют на валах таким образом, чтобы равнодействующая центробежных сил действовала в плоскости, проходящей через ось цилиндра, и при положении поршня в ВМТ была направлена вниз. Привод дополнительных валов осуществляется от шестерни коленчатого вала при помощи промежуточной шестерни.
Уравнение уравновешивания:
.
Откуда масса каждого из противовесов равна:
,
где 1 – расстояние центра тяжести противовеса от оси вращения.
Горизонтальные составляющие сил S'' всегда равны друг другу по величине, но противоположны по направлению и, следовательно, всегда взаимно уравновешиваются.
Сила инерции второго порядка P2j может быть уравновешена аналогичным методом, т. е. установкой противовесов на валах, приводимых в движение при помощи шестерен (см. рис. 1.31) и вращающихся в разные стороны с удвоенной угловой скоростью. В этом случае масса каждого из противовесов тх2 и расстояние ее центра тяжести от оси соответствующего вала 2 должны быть таковы, чтобы обеспечивалось равенство:
.
Масса противовесов равна:
.
Горизонтальные составляющие силы S'1 взаимно уравновешиваются.
Метод дополнительных валов с противовесами применяется, в частности, для уравновешивания сил инерции первого порядка в одноцилиндровых дизелях Д-14 и Д-20.
Центробежная сила вращающихся масс Рr может быть полностью уравновешена установкой противовесов массой тх3 на радиусе 3 продолжения щек коленчатого вала (рис. 1.31). Масса каждого из противовесов находится из уравнения:
и равна:
.
studlib.info
