logo
Рабочие процессы 1

11. Уравновешивание двигателей

Во время работы двигателя на детали кривошипно-шатунного механизма действуют различные силы, изменяющиеся по величине и направлению. Одни из них полезны и обеспечивают работу двигателя, другие вредны, вызывая износ деталей.

К полезным относится сила давления газов в цилиндре двигателя при рабочем ходе. К вредным относятся силы инерции движущихся деталей и силы трения, возникающие при движении трущихся пар.

При поступательном движении и вращении деталей кривошипно-шатунного механизма возникают инерционные силы поступательно движущихся масс и центробежные силы вращающихся масс. Эти силы передаются на остов двигателя и раму трактора или автомобиля. Периодическое изменение сил инерции как по величине, так и по направлению вызывает вибрацию двигателя и машины в целом. Эти вибрации ослабляют резьбовые соединения деталей, дополнительно нагружают подшипники коленчатого вала и ускоряют их износ.

Уравновешивание двигателя заключается в создании такой системы сил при установившемся режиме работы, в которой равнодействующие сил и моментов этих сил постоянны по значению и направлению или равны нулю. Уравновешивание сил инерции достигается выбором определенного числа цилиндров, расположения колен вала и применением дополнительных движущихся масс — противовесов. Эти способы обычно применяют совместно. Колена вала четырехцилиндровых двигателей расположены под углом 180°. При этом силы инерции двух крайних поршней и шатунов, движущихся в одну сторону, почти полностью уравновешиваются силами инерции двух средних поршней и шатунов, движущихся в противоположную сторону (рис. 23, а). Противовесы, выполненные на щеках коленчатого вала, уравновешивают детали кривошипно-шатунного механизма каждого цилиндра.

В двухцилиндровом тракторном двигателе сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс может быть полностью уравновешена специальным уравновешивающим механизмом (рис.

23, б). Уравновешивающий механизм этого двигателя состоит из двух грузов 2, закрепленных на концах балансирного вала 3. Вал опирается на втулки, приводится во вращение от коленчатого вала и имеет с ним одинаковую частоту вращения. На маховике и шкиве привода вентилятора расположены противовесы 7 и 5. Силы инерции Рц, действующие по оси первого цилиндра, равны силе инерции Рц2 действующей по оси второго цилиндра, и их сумма равна 0. Но как равные и противоположно направленные, они создают момент, действующий в плоскости осей цилиндров. Этот момент уравновешивается суммарным моментом (направленным в противоположную сторону), создаваемым грузами 2 и противовесами 7 и 5 при работе двигателя.

Уравновешивающий механизм устанавливают и в некоторых четырехцилиндровых тракторных двигателях средней мощности. Он включает в себя два груза 2, которые вращаются в противоположные стороны с частотой, в два раза превышающей частоту вращения коленчатого вала. Центры тяжести грузов при вращении направлены одновременно в одну

сторону.

Рис. 25(19). Способы уравновешивания двигателей: а - четырехцилиндрового, б - двухцилиндрового, в - уравновешивающий механизм двигателя; 1 - противовес на маховике, 2 - грузы, 3 - балансирный вал, 4 - шестерня, 5- противовес на шкиве, 6 - промежуточные шестерни, 7 - шестерни с грузами, 8 - регулировочные прокладки, 9 - зубчатый венец щеки коленчатого вала, 10 - корпус

Грузы отлиты заодно с осями, запрессованными в шестерни 7. Оси грузов вращаются в роликовых цилиндрических подшипниках, установленных в корпусе 10 уравновешивающего механизма. Шестерни приводятся во вращение от зубчатого венца 9, смонтированного на средней части коленчатого вала около третьей коренной шейки.

От вращения грузов возникают центробежные силы Рц, которые раскладываются на составляющие силы — горизонтальные и вертикальные. Горизонтальные силы, действующие в противоположных направлениях, уравновешивают друг друга. Вертикальные силы складываются и в сумме, равные Вс, уравновешивают по вертикали сумму инерционных сил Ри во всех четырех цилиндрах.

Механизм устанавливается на двигатель при положении поршня первого цилиндра в ВМТ. Шестерни должны быть установлены по меткам, нанесенным на их зубьях и впадинах при расположении грузов внизу. Боковой зазор в зацеплении шестерен с венцом (в пределах 0,2—0,35 мм) регулируется прокладками 8.