Уравновешивание одноцилиндрового двигателя

50.                       Уравновешивание 1цилиндрового двигателя

В одноцилиндровом двигателе неуравновешенными силами являются Р_jI, Р_jII и K_R. Неуравновешенных моментов нет, т. е. ΣМ_jI=0; ΣМ_jII =0 и ΣМ_R =0.

Для уравновешивания центробежной силы инерции вращающихся масс K_R(рис. 9.1) на продолжении щек устанавливают два одинаковых противовеса, центры тяжести которых расположены на расстоянии ρ от оси коленчатого вала.

Полное уравновешивание силы K_Rдостигается при условии 2m_прRρω² = m_RRω² за счет подбора m_прR и ρ.

Силы инерции первого Р_jI и второго Р_jII 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 Р_jI (рис. 9.2). Как видно из рисунка, вертикальная составляющая силы инерции противовеса R_прvуменьшает силу Р_jI,но в двигателе возникает дополнительная горизонтальная сила R_прh.

Масса противовесов (кг)

2m_{пр j}=0,5 m_j R/ρ.                                                                     (9.2)

Таким образом, общая масса каждого противовеса в одноцилиндровом двигателе будет

M_пp= m_прR + m_{пр j} =(R/2ρ)(m_R+0,5m_j).                                                               

Для полного уравновешивания Р_jIнеобходимо установить два противовеса на двух дополнительных валах с центрами 0_{пр jI} и 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 R_{пр jI}, равную половине значения Р_jIи направленную в противоположную сторону. При этом горизонтальные составляющие сил инерции противовесов P_{пр jI}всегда уравновешены, так как они равны по величине и противоположны по направлению.

Равнодействующая вертикальных составляющих сил инерции противовесов 2R_прjIv=2m_прjI·ρ_прjIω²cosφрасположена на оси цилиндров, а сила Р_jI =- m_jRω²cosφ  также действует по оси цилиндров. Следовательно, при ρ_прjI= Rсила Р_jI = 2R_прjIhvполностью уравновешена.

Уравновешивание силы Р_jII осуществляется аналогичным способом за счет установки еще двух противовесов на двух других валах с центрами 0_{пр jII}и 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 P_jIIдостигается при условиях:

m_{пр jII}=0,125 m_j R/ρ_прjII.

2R_прjIIv=2m_прjII·ρ_прjII(2ω)²cos2φ=m_jRω²λcos2φ=-P_jII

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.