Силы и моменты в КШМ непрерывно изменяются и, если они не уравновешены, то вызывают вибрацию двигателя, передающейся раме автомобиля.

Уравновешивание четырехцилиндрового рядного двигателя

Порядок работы двигателя 1-3-4-2. Кривошип расположен под углом 180º.

Силы инерции первого порядка и их моменты при указанном расположении кривошипов взаимноуравновешивается: ΣРjI=0; ΣМjI=0.

Центробежные силы для всех цилиндров равны и направлены попарно в разные стороны. Равнодействующая этих сил и момент равны нулю: ΣКR=0; ΣМR=0.

Суммарный момент от сил инерци второго порядка также равен нулю: ΣМjII=0.

Силы инерции второго порядка для всех цилиндров равны и направленны в одну сторону.

Для разгрузки коленвала от действия местных центробежных сил применяем противовесы.

В целях разгрузки коренных шеек от местных инерционных сил целесообразно установить противовесы на продолжении щек, прилегающих к ним.

Определяем равнодействующую силу инерции второго порядка:

ΣРjII = 4×РjII= 4×mj×R×, (121)

где mj = 1,612 кг – массы, совершающие возвратно-поступательное движение;

;

w = 346 рад/с – угловая скорость вращения коленчатого вала;

φ = 90º.

ΣРjII = 4×1,612×0,043×

Определяем силу инерции одного противовеса:

Рпр = - 0,5× ΣРjII ×l / l1 , (122)

где l = 116 мм (см. рисунок 5.1)

l1 = 85 мм (см. рисунок 5.1)

Рпр = - 0,5× -8926 ×116 / 85 = 6093 Н.

Масса каждого противовеса:

mпр= Рпр/(), (123)

где ρ = 0,04 м – расстояние центра тяжести общего противовеса от оси коленчатого вала

mпр= 6093 / (0,04 × 3462) = 1,27 кг.

Рис. 5.1. Схема сил инерции действующих в четырехцилиндровом рядном двигателе.

Равномерность крутящего момента и равномерность хода двигателя

Из динамического расчета имеем максимальный крутящий момент Мкр.max=636,1 Н×м; минимальный индикаторный крутящий момент Мкр.min= -104,9 Н×м и средний индикаторный крутящий момент Мкр.ср=243 Н×м.

Определяем равномерность крутящего момента:

m = (Мкр.max– Мкр.min) / Мкр.ср , Н×м ; (124)

m = (636,1-(-104,9)) / 243 = 3,05.

Определяем избыточную работу крутящего момента:

Lизб.=·MM·Mφ΄,Дж , (125)

где Mφ΄–масштаб угла поворота вала на диаграмме Мкр., рад/мм;

Mφ΄ = 4 · π / (i·ОА), рад/мм ; (126)

Mφ¢ = 4 · 3,14 / (4·60)= 0,0523 рад/мм.

F¢= 357 мм2 -площадь над прямой среднего крутящего момента;

MM = 16,878 Н· м/мм/

Lизб.= 357 × 16,878 ×0,0523 = 315,1 Дж.

Принимаем коэффициент неравномерности хода двигателя δ=0,01.

Определяем момент инерции движущихся масс двигателя, приведенных к оси коленчатого вала:

Iо = Lизб / (δ· ω2), кг·м2; (127)

Iо = 315,1 / (0,01×3462) = 0,263 кг·м2.