|
|
Балансировка деталей
Для уменьшения вибрации все детали, вращающиеся с большой
скоростью, должны быть сбалансированы. Это особенно важно
для больших и тяжелых деталей, таких, как маховик и механизм
сцепления. Хотя эти две конструкции и балансируются по
отдельности в заданных пределах, регулировка каждой
конструкции выполнялась таким образом, чтобы она «правильно
вращалась» вместе с осью коленчатого вала, очень важна. Это
достигается путем использования различных устройств, таких,
как центрирующие выступы, штифты и т. д.
Вообще говоря, хорошая балансировка коленчатого вала и
маховика как одного целого желательна для предотвращения
вибрации. (Из-за того, что детали установлены таким образом,
что их «тяжелые места» совпадают, может возникать вибрация.)
Стоимость, как при изготовлении, так и при ремонте, обычно
исключает раздельную балансировку деталей в двигателях
массового производства.
Для получения хорошей первичной балансировки необходимо
сбалансировать поступательно движущиеся массы. Все детали,
движущиеся таким образом, должны подбираться так, чтобы они
были приблизительно одинакового веса.
Балансировка деталей обычно состоит из двух частей:
статическая балансировка и динамическая балансировка.
Статическая балансировка может осуществляться путем
расположения вала или другой детали на двух «остриях»: после
отпускания детали тяжелая часть будет смещаться вниз. Для
динамической балансировки необходимо дорогое оборудование,
на котором деталь раскручивается до большой угловой скорости
и устройство показывает величину и место нахождения тяжелого
места.
Разбалансировка обычно устраняется путем выборки металла при
высверливании одного или нескольких отверстий в тяжелом
месте детали.
Интервалы зажигания
Углы поворота коленчатого вала между рабочими тактами
многоцилиндрового двигателя должны быть равными, чтобы
добиться максимально равномерной работы двигателя. Кроме
того, отдача мощности ведущим колесам будет тем более
равномерной, чем большее число цилиндров совершают рабочий
ход в течение 720-градусного периода рабочего цикла
четырехтактного двигателя.
Вторичная балансировка
Силы инерции, которые учитывались при выполнении первичной
балансировки, возникают вследствие перемещения поршня,
называемого простым гармоническим движением. Поступательное
движение такого типа изображено на рис. 12.13а. Предположим,
что в точке Р движение происходит с постоянной скоростью по
окружности диаметром АВ, а в точке N движение происходит по
прямой от точки А к точке В. В этом случае точка N совершает
простое гармоническое движение, если она всегда находится в
основании перпендикуляра NP.
Точка N изменяет свою скорость при движении по АВ, как
изображено на графике на рис. 12.13b.
Если сравнивать простое гармоническое
движение поршня двигателя при первых 90 градусах поворота от
положения ВМТ, видно, что поршень проходит при этом большее
расстояние, чем на следующем участке от 90 до 180 градусов
(рис. 12.13с). Это приводит к следующим эффектам:
1 Поршень перемещается более чем на половину своего хода при
вращении коленчатого вала от ВМТ к положению 90°.
2 Начиная с ВМТ, относительная скорость поршня для каждого
участка перемещения поршня величиной 90° изменяется
следующим образом: быстро, медленно, медленно, быстро.
3 Замедление поршня (угловой сектор, в котором перемещение
поршня мало по сравнению с перемещением коленчатого вала) в
НМТ больше, чем в ВМТ.
4 Сила инерции в положении ВМТ значительно больше, чем в
положении НМТ.
В последнем пункте указана причина, из-за которой
конструкторам двигателей необходимо более тщательно изучать
балансировку двигателей, чтобы уменьшить вибрацию. Это
изучение включает в себя анализ вторичной балансировки, при
которой принимается во внимание разница между реальным
перемещением поршня и идеальным простым гармоническим
движением.
На рис. 12.14 показаны силы инерции (первичные), возникающие
при простом гармоническом движении, и вторичные силы,
которые должны прибавляться или вычитаться, чтобы
соответствовать реальному перемещению.
Можно видеть, что частота действия
вторичных сил вдвое больше угловой скорости вращения
коленчатого вала. При помощи приведенной на графике
информации можно определить направление действия вторичных
сил и они добавлены на схеме работы двигателя на рис. 12.15.
На показанном примере видно, что
четырехцилиндровый двигатель с рядным расположением
цилиндров имеет очень хорошую первичную балансировку, но
очень плохую вторичную балансировку.
В результате этой разбалансировки возникает вибрация в
вертикальной плоскости с частотой, в два раза выше частоты
вращения коленчатого вала. В прошлом такая вибрация
допускалась и, благодаря использованию резиновых подушек для
крепления двигателя, предотвращалась передача вибрации к
другим частям автомобиля.
В трех- и шестицилиндровых двигателях с рядным расположением
цилиндров, а также в двигателях V6 вторичные силы
сбалансированы, и это одна из причин того, почему в прошлом
широко использовались шестицилиндровые двигатели с рядным
расположением цилиндров. В настоящее время конструкция из
четырех расположенных в ряд цилиндров применяется для
двигателей с рабочим объемом до 2 литров. Этот тип
конструкции имеет большой потенциал в отношении
экономичности, благодаря малым потерям на трение. Если он
комбинируется с простой системой управления двигателем,
можно получить высокое отношение мощности к массе. Кроме
того, более короткий и жесткий коленчатый вал
четырехцилиндрового двигателя не создает проблем, связанных
с крутильными колебаниями, которые имеются у двигателей с
более длинными валами.
Эффективным способом компенсации действия вторичных сил
является использование вторичного гармонического балансира.
назад
>> |
|
