§ 1. Уравновешивание двигателей

Двигатель считается уравновешенным, если во время установивше­гося режима работы на его опоры передаются постоянные по величине и направлению усилия.

У неуравновешенного двигателя давление на опоры непрерывно из­меняется и вызывает вибрацию подмоторой рамы и автомобиля, что сопровождается ослаблением болтовых соединений, перегрузками от­дельных деталей, увеличением их износа и другими нежелательными последствиями.

Первой причиной неуравновешенности поршневого двигателя яв­ляется наличие периодически изменяющихся по величине и по знаку сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс Pi и непрерывно меняющих направление центробежных сил вращающихся масс Кr.

В многоцилиндровом двигателе неуравновешенные силы, Рi и Кr отдельных цилиндров в совокупности могут вызвать появление неурав­новешенных свободных, силы инерции и моментов от них.

Второй причиной неуравновешенности двигателя является неравно­мерность (переменность) суммарного крутящего момента М-кр и рав­ного ему, но противоположно направленного опрокидывающего момен­та Мопр, воспринимаемого опорами. Суммарный крутящим, момент яв­ляется периодической функцией угла поворота коленчатого вала; поэтому, возможно, меньшее изменение реакций опор достигается увеличением числа цилиндров и соблюдением равенства интервалов между рабочими ходами, что обеспечивает большую равномерность суммарно­го крутящего момента. Полностью уравновешенным поршневой двига­тель быть не может, так как неизбежная неравномерность крутящего момента будет вызывать периодическое изменение нагрузки на опоры. Поэтому, говоря об уравновешенности двигателя, обычно имеют в виду соблюдение допустимой степени неуравновешенности в результате пред­принятых конструктивных или производственных мероприятий, способствующих устранению в той или иноймере причин, вызывающих неурав­новешенность.

Практически уравновешивание двигателя осуществляется путем соот­ветствующего выбора числа и расположения цилиндров, размещения ко­лен вала. а также установки противовесов; при этом для суждения об уравновешенности обычно ограничиваются рассмотрением сил инерции и их моментов первых двух порядков.

Установление этих допусков обусловливается необходимостью вы­полнения в большей или меньшей степени условий:

1) равенства масс поршневых групп;

2) равенства масс и одинакового расположения центров тяжести шатунов;

3) статической и динамической уравновешенности коленчатого вала, достигаемой его балансировкой.

Для одновременного обеспечения предусмотренной равномерности хода следует также добиваться идентичного протекания рабочих про­цессов в отдельных цилиндрах;

Уравновешивание сил инерции вращающихся масс кривошипно-шатунного механизма двигателя достигается таким размещением вра­щающихся масс кривошипов или масс противовесов, при котором со­блюдаются два условия:

1) центр тяжести приведенной системы вала должен находиться на оси вращения;

2) 'сумма моментов центробежных сил инерции вращающихся масс относительно любой точки оси вала должна равняться нулю.

Соблюдение первого условия обусловливает так называемую стати­ческую уравновешенность, так как уравновешенность в этом случае проверяетея путем статического вывешивания вала на призмах. Выполнение второго условия (при одновременном соблюдении пер­вого) обеспечивает так называемую динамическую уравновешенность, которая проверяется при вращении вала на балансировочном станке.Это условие соответствует равенству нулю результирующего момента центробежных сил инерции. Многоколенные симметричные валы многоцилиндровых двигателей обычно уравновешены без установки противовесов. Несмотря на это, их часто снабжают противовесами, чтобы уменьшить моменты, изгибаю­щие вал, и разгрузить его коренные подшипники. Противовесы способ­ствуют, кроме того, более равномерному распределению давления по окружности коренной шейки