Балансировка двигателя
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
 Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Википедии. |
Балансировка двигателя — операция, предназначенная для снижения вибраций и других нагрузок на компоненты двигателя, а так же увеличения производительности, ресурса и надежности всей силовой установки.
Вышеуказанные преимущества возможны благодаря:
- облегченному маховику;
- уменьшенному износу;
- возможности уменьшить размер и вес других компонентов двигателя;
- уменьшенным вибрациям;
- увеличения мощности за счёт:
- повышенных оборотов вследствие уменьшенных масс.
- равномерной загрузке движущихся частей.
Даже одноцилиндровый двигатель может быть сбалансирован несколькими методами, а многоцилиндровые конфигурации предоставлют ещё большее число вариантов балансировки.
[править] Первичная и вторичная балансировка
Исторически, проектировщики двигателей использовали термины первичная балансировка и вторичная балансировка. Эти термины связаны с порядком возникновения проблем в процессе разработки, и потому в какой то степени отражают важность этих аспектов в балансировке.
Определения первичной и вторичной балансировок разнятся. В общем случае первичная балансировка связана с компенсированием момента движущихся поршней (но не их кинетической энергии) во время оборота коленвала. Вторичная балансировка связана с компенсированием (или отсутствием таковой):
- кинетической энергии поршней;
- несинусоидального движения поршней (иногда является частью первичной балансировки);
- поперечного движения коленвала и балансируещего вала;
- различных паразитных качений, создаваемых балансируемыми массами, как например нежелательный сдвиг оппозитных цилиндров в «оппозитнике», создаваемые дизайном коленвала.
Несмотря на утверждения дизайнеров и производителей, ни одна конфигурация поршней не является идеально сбалансированной. Подгоняя некоторые определения первичной и вторичной балансировок, можно утвержать, что некоторые конфигурации являются идеально сбалансированными в ограниченных рамках. Так, «рядная шестерка», V12 и crossplane V8 отлично сбалансированны по своей природе, а оппозитный двигатель имеет идеальную первичную балансировку, так как движение одной части компенсируется движением противоположной.
[править] Одноцилиндровые двигатели
Одноцилиндровый двигатель порождает три вида вибраций (предполагается, что цилиндр расположен вертикально).
Во-первых, без балансирующих противовесов в двигателе будут присутствовать значительные вибрации, порожденные изменением момента поршня, шатуна и коленвала за каждый оборот. Практически все одноцилиндровые двигатели снабжены балансирами для уменьшения этих вибраций.
Хотя эти балансиры устраняют вибрации на коленвале, они не могут сбалансировать движение поршня по двум причинам. Первая причина состоит в том, что балансирные валы двигаются как по вертикали, так и по горизонтали, поэтому компенсирование вертикального движения поршня массой коленвала порождает горизонтальные вибрации. Вторая причина относится к движению шатуна, который из-за конструкции заставляет поршень двигаться в верхней половине цилиндра быстрее чем в нижней, и потому синусоидальное движение коленвала не может полностью скомпенсировать движение поршня.
Во-вторых, существуют вибрации, порожденные изменением в скорости и кинетической энергии поршня. Так, коленвал будет замедляться, когда поршень ускоряется и поглощает энергию, и будет ускорятся, когда поршень замедляется и отдает энергию в верхней и нижней точке. Эта вибрация имеет двойную частоту по сравнению с первым типом вибраций, и её поглощение —- задача маховика.
Третий тип вибраций происходит из-за того, что двигатель отдает мощность только во время рабочего хода. В четырех-тактовом цикле эта вибрация будет на половине частоты первого типа вибраций, так как горючая смесь взрывается каждый второй оборот коленвала. Поглощение этого типа вибраций тоже задача маховика.
[править] Двухцилиндровые двигатели
Пара цилиндров может располагаться в следующих конфигурациях:
- В ряд
- Под углом
- Противоположно друг к другу
Каждый из этих вариантов имеет как преимущества, так и недостатки с точки зрения баланса.
Два цилиндра, расположенных в ряд, могут иметь простой, одноколенчатый вал, с синхронным достижением верхней мертвой точки. Для четырехтактового двигателя это дает самую выгодную последовательность зажигания - один цилиндр за оборот, но никудышную механическую балансировку, не лучше чем у одноцилиндового двигателя. Поэтому для «рядных двоек» используется двухколенчатый вал с определенным углом между коленами (до 180°), за счет чего поршни достигают верхней мертвой точки в разное время, что улучшает баланс, но снижает эффективность зажигания.
