Уравновешивание двигателя

Уравновешенность — это состояние двигателя, которое при установившемся режиме работы характеризуется постоянными по значению и направлению силами и моментами, действующими на опоры.

Для уравновешивания сил инерции и моментов этих сил в многоцилиндровых двигателях необходимо, чтобы равнодействующие всех сил инерции, действующих на плоскостях, проходящих через ось вала, а также сумма моментов этих сил относительно выбранной оси равнялись нулю.

Условие полной конструктивной уравновешенности двигателей выражается системой уравнений:

∑Р_j1=0; ∑М_j1=0;

∑Р_j2=0; ∑М_j2=0;

∑Р_с=0; ∑М_с=0;

При разработке двигателей важно правильно выбрать соответствующее число и расположение цилиндров, схему расположения кривошипов, место установки простейших противовесов и сложных уравновешивающих механизмов. С целью достижения уравновешенности двигателя выполняют соответствующие требования при производстве двигателей, их сборке, регулировке, ремонте и эксплуатации. При этом соблюдают допуски на массы и размеры поршней, шатунов, коленчатого вала и других деталей; проводят статическую и динамическую балансировки коленчатого вала; регулируют рабочий цикл во всех цилиндрах, стремясь обеспечить одинаковое их наполнение, одинаковые степени сжатия, моменты зажигания или впрыскивания топлива и т. д.

Уравновешивание — это комплекс конструктивных, производственных и эксплуатационных мероприятий, направленных на уменьшение или полное устранение неуравновешенных свободных сил инерции и моментов. Например, устанавливая противовесы, можно уравновесить центробежную силу Рс и ее момент. Силы инерции первого и второго Рд порядков в одно-, двух- и четырехцилиндровых двигателях можно уравновесить с помощью специальных громоздких уравновешивающих механизмов, которые применяют крайне редко. Для шести- и более цилиндровых двигателей такие устройства не требуются.

К числу дополнительных мероприятий по уравновешиванию двигателей относится установка на переднем конце коленчатого вала гасителя колебаний, поскольку эта часть вала совершает наибольшие по амплитуде отклонения — крутильные колебания. Гасители поглощают энергию колебаний, подводимую к валу двигателя извне, благодаря трению между элементами гасителя и тем самым уменьшают амплитуду колебаний.

Широко применяют гасители колебаний жидкостного трения. Равномерно вращающийся при работе двигателя маховик помещают в герметичный корпус, заполненный кремнийорганической жидкостью (силиконом). При колебаниях стенки маховика вовлекают в движение слои силикона, работа сил трения жидкости поглощает энергию колебаний.

Для уменьшения крутильных колебаний можно также создавать инерционные реактивные моменты в определенном сечении вала. Для этого в соответствующем месте следует установить гасители колебаний маятникового или упругомассового типа.