Урівноваження двигуна: Як лікують пропасницю (Частина 1)

  1. Їхати - і навіть сидіти - на тремтячою мотоциклі неприємно: кермо і підніжки «сверблять», в тремтячі...
  2. Матеріали по темі:

01 травня 2013

Їхати - і навіть сидіти - на тремтячою мотоциклі неприємно: кермо і підніжки «сверблять», в тремтячі дзеркала нічого не видно, та й самій машині вібрації не йдуть на користь.


випуск:
Журнал «МОТО» - квітень 2013

Автор:
Олексій Звєрєв (Zver 347), фото Наталії noritsa Косарєва

Теги:

Перегляди:
19615

Залишити коментар

Поділитися з друзями:

На одних апаратах ця тряска непомітна, на інших же двигун б'ється в рамі, немов живе серце. Поговоримо ж про те, як лікують пропасницю.

Історія

Вперше в мотоціклостроенія врівноважує механізм був застосований на моделі Yamaha ТХ750, що випускалася з 1972 по 1974 роки. На цьому мотоциклі стояв двоциліндровий рядний чотиритактний двигун з співвісним розташуванням шатунних шийок, але з чергуванням робочих ходів через 360º. Журнал Cycle World писав: «Закрийте очі, і ви на« четвірці ».

Застосоване в цьому двигуні балансувальне пристрій фахівці компанії називали Omni Sphere Balanser, що можна перевести як «полнофазний балансир». На щоках колінчастого вала створюється дисбаланс, який дорівнює сумі двох противаг.

Перший противагу, що створює силу, рівну половині СI, разом з першим балансирним валом, розташованим на відстані l1, створюють одновальний врівноважує механізм.


Omni Sphere Balanser


Другий балансовий вал служить для врівноваження коливань моментів, створюваних застосуванням одновального механізму. Для цього його дисбаланс, а також другий противагу на щоках колінчастого вала, повинні створювати силу в стільки ж разів меншу половині вектора СI, у скільки разів відстань до першого балансирного вала менше, ніж до другого.

конструкції

Працюючий двигун внутрішнього згоряння не вібрувати не може за визначенням. Адже в ньому поєднуються різні рухи: зворотно-поступальний рух поршнів і обертальний - колінчастого вала (перше в друге перетворює кривошипно-шатунний механізм). Два види рухів - два види вібрацій.

Два види рухів - два види вібрацій

Шатун за родом служби бере участь як в поступальному русі поршня з кільцями і пальцем, так і в обертанні коленвала. Уколюючи на двох роботах, він не може повністю присвятити себе жодної з них. Тому в усьому кривошипно-шатунного механізму шатун - єдина деталь, яка в розрахунках видається не єдиної, а як би складається з двох мас. Маса, зосереджена біля верхньої головки шатуна, рухається разом з поршнем, поршневим пальцем і кільцями. Всі разом називається поступально рухомими масами - ПДМ. А решта маси шатуна, зосереджена біля нижньої головки, обертається разом з шатунной шийкою клонували.


Розглянемо спочатку найпростіший варіант - одноциліндровий двигун. Дисбаланс, створюваний шатунной шийкою і нижньою головкою шатуна, призводить до появи відцентрових сил інерції. По суті, такі ж сили створюють тряску при обертанні незбалансованого колеса. Врівноважити їх нескладно - достатньо розташувати вантаж на протилежному його боці. І противаги на щоках клонували виконують ту ж роль, що важки при балансуванні колеса.

З вібраціями, створюваними поступально рухомими масами (ПДМ), складніше. Адже поршень повинен при підході до верхньої мертвої точки (ВМТ) досить швидко зупинитися, потім так само швидко прискоритися в протилежному напрямку. При цьому, в силу особливостей геометрії КШМ, максимальну швидкість поршень розвиває не в середині ходу, а трохи ближче до мертвим точкам.

Постійні прискорення і гальмування ПДМ створюють сили інерції першого порядку Р1, а особливості геометрії КШМ призводять до появи сил інерції другого порядку Р2. Сили інерції першого порядку також називають первинними вібраціями, а другого порядку - вторинними. Частота первинних вібрацій дорівнює частоті обертання коленвала. Їх амплітуда залежить від маси поступально рухомих мас і частоти обертання коленвала.

Їх амплітуда залежить від маси поступально рухомих мас і частоти обертання коленвала

Рис.1 Найпростіша схема врівноваження двигуна - за допомогою противаг на щоках клонували. При цьому створюються вібрації, перпендикулярні осі циліндра.


Залежність сил інерції, а отже, вібрацій від маси ПДМ лінійна. Це означає, що якщо при модернізації мотора масу ПДМ вдалося знизити на 10%, то і рівень вібрацій знижується на ті ж 10%. А ось залежність сил інерції від оборотів двигуна - квадратична. Це означає, що при збільшенні частоти обертання коленвала в два рази сили інерції зростають в чотири рази, а якщо частота обертання збільшується в три рази, то сили інерції зростають в дев'ять разів!

Зведення вібрацій до мінімуму особливо важливо, якщо двигун вбудований в силову структуру шасі.

Частота вторинних вібрацій вдвічі перевершує частоту обертання коленвала. Їх амплітуда менше амплітуди первинних коливань в стільки ж разів, у скільки радіус кривошипа, рівний половині ходу поршня, менше довжини шатуна. В середньому радіус кривошипа приблизно в чотири рази менше довжини шатуна, і, отже, вторинні вібрації приблизно в чотири рази менше первинних. (Є ще сили інерції третього, четвертого і так далі порядків, але вони настільки малі, що їх зазвичай не враховують).

Для придушення первинних вібрацій застосовуються механізми, що врівноважують. Найпростіший і компактний варіант - використовувати тільки додатковий противагу на щоках колінчастого вала, що створює реально діючу силу (див. Рис. 1).

Рис.2 Схема врівноваження сил інерції першого порядку за допомогою одного балансирного вала.


Такий механізм не усуває коливання, а переводить їх в площину, перпендикулярну площині осі циліндра. Це означає, що чим більше додатковий противагу послаблює силу Р1 в ВМТ і НМТ, тим більше зростають вібрації перпендикулярно осі циліндра при 90 ° і 270 ° повороту коленвала.

Тому компенсувати більш половини сили інерції першого порядку недоцільно. Повністю усунути вплив сили Р1 можна введенням балансирного вала, що обертається зі швидкістю клонували, але в зворотну сторону (див. Рис. 2).

Кожна з врівноважують сил, що виникають через дисбаланс на балансирних валу і коленвале, дорівнює половині Р1. У будь-який момент часу сума проекцій врівноважують сил на вісь циліндра дорівнює силі інерції першого порядку для цього кута повороту колінчастого вала, але протилежна за знаком. При цьому сума проекцій на вісь, перпендикулярну осі циліндра, дорівнює нулю.

При цьому сума проекцій на вісь, перпендикулярну осі циліндра, дорівнює нулю

Рис.3 Застосування двох балансирних валів дозволяє повністю погасити сили інерції першого порядку.


Але при використанні одновального механізму виникають коливання від моменту, створюваного некомпенсованою силою інерції і вертикальної складової врівноважує сили на плечі від осі циліндра до осі балансирного вала. Для повного усунення первинних коливань застосовується двовальний врівноважує механізм (див. Рис. 3).

В такому влаштуванні додатковий противагу на коленвале, що створює силу, рівну половині Р1, взаємодіє з противагами на балансирних валах, кожен з яких створює силу, в чотири рази меншу, ніж Р1.

Для врівноваження вторинних коливань найчастіше застосовується механізм, запатентований британським інженером Фредеріком Ланчестера в далекому 1904 році. Він складається з двох балансирних валів, що обертаються в різні боки з частотою, удвічі перевищує частоту обертання коленвала (див. Рис. 4).

4)

Рис.4 Механізм Ланчестера, що застосовується для врівноваження вторинних коливань.


Втім, іноді використовується і один балансовий вал, що обертається в два рази швидше клонували. Його робота аналогічна роботі одновального механізму для врівноваження сил першого порядку. Все це відноситься як до одноциліндровим, так і до багатоциліндрові двигунів. Але в багатоциліндрових моторах все набагато складніше: адже в них сили, що виникають при роботі різних циліндрів, можуть як складатися, так і компенсувати один одного. Як це відбувається - розглянемо в наступному номері.

Другу частину читай тут

Автор дякує мотосервіс BUMBLEBEE за допомогу в підготовці матеріалу.

Матеріали по темі:

Залишити коментар

Для додавання коментарів потрібна зареєструватися або авторизуватись на сайті .


наверх

Главное меню
Реклама

Архив новостей
Права на автомат и на механику: отличия в 2018 году
В 2017 году национальное водительское удостоверение Российской федерации привели в соответствие с Венской Конвенцией «О дорожном движении». В документе появились дополнительные подкатегории транспортных

Коробка передач автомобиля ГАЗ-66
Строительные машины и оборудование, справочник К атегория:     Устройство автомобиля Коробка передач четырехступенчатая, с синхронизатором на 3—4-й передачах. Передаточные отношения

Вариатор (вариаторная коробка передач): что это такое, принцип работы. Подробно + видео
У меня много статей про автоматические коробки передач (особенно сильно я люблю обычную АКПП). Однако второй по распространению я считаю вариатор или CVT, достаточно много автомобилей выпускается именно

Устройство АКПП: принцип работы и схема автоматической коробки
Что такое АКПП? Автоматическая Коробка Переключения Передач (АКПП) – вид трансмиссии в машине, в котором переключение скоростей осуществляется за счет электроники, не требуя внимания водителя.

Как правильно пользоваться коробкой автомат (АКПП)
Содержание статьи На сегодняшний день большинство водителей не представляет как бы они ездили на автомобиле, который не имеет автоматической коробки передач. Некоторые новички, приходят в ужас от одной

Автоматическая коробка передач (АКПП): что это такое, устройство и принцип работы для чайников
Двигатели внутреннего сгорания не способны обеспечить движение автомобиля в разных режимах без специальных устройств, изменяющих частоту вращения коленчатого вала. На части транспортных средств для этого

Как пользоваться автоматической коробкой передач?
Уважаемые автомобилисты! Прежде, чем мы с вами рассмотрим основные положения, как управлять автоматической коробкой передач, давайте поймем, что это такое. Нет, мы не станем углубляться в процессы, происходящие

Как пользоваться коробкой автомат АКПП (видео)
Как водит на автомате? Таким вопросом задается практически каждый человек, который раньше ездил на механической коробке, а теперь собирается приобрести автомобиль на автомате. Опасения на счет поломок

Какую автоматическую коробку передач выбрать (какие бывают коробки автомат): роботизированные, вариатор, гидротрансформатор
Более правильным называнием было бы — механическая КПП с автоматическим сцеплением, поскольку с «автоматом» её роднит только количество педалей. «Робот» полностью повторяет схему работы обычной механической

Mercedes-Benz переходит на 9 ступенчатую коробку-автомат
Немецкий автоконцерн Daimler начал оснащать Mercedes-Benz 9-ступенчатой автоматической трансмиссией. «Автомат», получивший название 9G-Tronic, уже используется в серийном Mercedes E350 BlueTec. Пока эта

Реклама

© 2013 mexpola.h1a25414f