Фэндом


За исключением роторного, у всех мотоциклетных двигателей есть ряд вращающихся деталей и ряд деталей, которые перемещаются вверх-вниз или движутся возвратно-поступательно


ВибрацияПравить

Причиной вибрации двигателя является движение коленчатого вала, шатунов и поршней. Если начать рассмотрение с маховиков в от дельности,они могут вращаться совершенно легко на своих подшипниках и не вызывать никаких вибраций. Как только к маховику добавляется определенное количество вращающихся узлов, а именно: палец кривошипа, подшипник нижней головки шатуна и нижняя часть шатуна, появляется проблема вибрации, вызванная разбалансировкой вращающихся или центробежных сил.

Но когда доходит до деталей двигающихся возвратно-поступательно, как-то: верхняя половина шатуна и поршень, задача становится менее однозначной. Объяснение не менее сложно. Как только поршень достигает вершины своего хода (ВМТ], он должен резко замедлиться, потом остановиться, и затем быстро ускориться в обратном направлении. Он достигает максимальной скорости приблизительно в середине хода вниз, затем он должен замедлиться, остановиться в НМТ, и затем снова ускориться, и так далее. Каждый раз, когда поршень оказывается в ВМТ или НМТ, резкое замедление вызывает импульс вибрации по всему двигателю. Силы, которые вызывают вибрацию, называют возвратно- поступательными или инерционными, они максимальны в ВМТ и НМТ и равны нулю в середине хода поршня, когда скорость его движения максимальна.


УравновешиваниеПравить

Устранить вредное влияние вращающих или центробежных сил достаточно просто: надо удалить часть материала с маховика рядом с пальцем кривошипа или прибавить такое же количество материала напротив него, и конструкция снова сбалансирована Для компенсации возвратно-поступательных сил или сил инерции можно продолжать увеличивать массу маховиков с противоположной пальцу кривошипа стороны так, чтобы был сбалансирован общий вес узлов, перемещающихся возвратно-поступательно. Это называется показателем 100%-ной уравновешенности. Создав неуравновешенные силы второго порядка, мы полностью исключаем неуравновешенность в ВМТ и НМТ хода поршня, и, таким образом, решаем задачу вибрации - или все-таки нет? К сожалению, нет. Проблема заключается в том, что эта схема не работает между ВМТ и НМТ, потому что добавленная (уравновешивающая) масса на маховиках создает постоянную крутящую силу, в то время как возвратно-поступательно движущаяся сила изменяется от максимума до нуля и наоборот. В результате появляется горизонтальная вибрация.

Сложность состоит в том, что поршень и шатун не находятся в одном и том же положении относительно маховиков, и неуравновешенные силы постоянно изменяются по мере поворота коленчатого вала. Даже несмотря на постоянство суммарной массы составляющих коленчатого вала, часть этой массы постоянно изменяет свое положение, и, соответственно, появляются изменяющиеся крутящие силы. Не существует абсолютного решения этой задачи, единственный путь, открытый перед конструктором двигателей - компромисс. Необходимо добиться снижения показателя уравновешенности возвратно-поступательно движущихся масс (ВПДМ) так, чтобы неуравновешенность крутящих сил тоже снизилась, но с приемлемой степенью неуравновешенности ВПДМ. Окончательный показатель уравновешенности устанавливается на основе максимальной расчетной частоты вращения проектируемого двигателя, типа рамы и множества других соображений, он меняется от одного двигателя к другому, но обычно составляет около 60-70%.

Силы, которые мы до сих пор рассматривали, называются неуравновешенными силами первого порядка. Есть еще силы второго порядка, с которыми также приходится иметь дело. На этом этапа все становится еще сложнее. Пока мы предполагали, что величина возвратно-поступательно движущейся силы одинакова - в ВМТ и в НМТ. К сожалению, дела обстоят иначе, и связано это с угловым положением шатуна. Фактически максимальная скорость поршня достигается немного ближе к ВМТ, а не в середине хода поршня. Это означает, что при заданной частоте вращения двигателя меньше времени отводится на то, чтобы поршень замедлился от максимальной значения скорости, остановился, поменял направление и затем ускорился до максимального значения за ВМТ, а затем все повторилось у НМТ. Поскольку возвратно-поступательно движущая сила (или инерция) связана как с массой, так и с ускорением и замедлением, то сила, действующая в ВМТ, больше, чем в НМТ.

уравновешивания двигателя становится очень сложной задачей с математической точки зрения. Достаточно сказать, что существующие методы представляют собой компромисс по сравнению с идеальной ситуацией. Исходя из того, что основы уравновешивания осмыслены, становится понятно, почему проектировщики двигателей испробовали множество различных схем двигателя и коленчатого вала (взаимное расположение одного поршня относительно другого в многоцилиндровых двигателях): для того, чтобы исследовать и устранить или, по крайней мере, минимизировать присущие им проблемы.

Если мы рассмотрим несколько двигателей,то станет ясно, что задаче усложняется с увеличением размеров двигателя. На мопедном двигателе неуравновешенные силы могут быть достаточно велики, но так как масса поршня и шатуна мала, вибрация ощущается только в виде слабой дрожи на руле-проблема, столь серьезно обозначенная в теории, на практике оказывается незначительной. Однако на больших машинах вибрация становится настолько ощутимой, что в определенный момент она начинает ограничивать максимальную размерность двигателя, хотя и существует множество других соображений, отчасти объясняющих отсутствие одноцилиндровых двигателей объемом 10ОО куб.см.

Проблема вибрации, связанная с возможными структурными схемами двигателя внутреннего сгорания, эффективно ограничивает объем одноцилиндровых двигателей - 650 куб.см. Это также объясняет, почему одноцилиндровые двигатели большого объема обычно выполняются низкооборотными: за счет снижения частоты вращения двигателя износ и вибрация сводятся к минимуму. Большая мощность означает больший объем и более высокие частоты вращения двигателя, так что возникает потребность в увеличении количества цилиндров.

Снижение влияния вибрацииПравить

Существует несколько путей снижения влияния вибрации, избавляющих от необходимости выбора трудного пути устранения самой причины. Очень важна конструкция рамы и навесных элементов, потому что они могут снижать или увеличивать вибрацию. Хорошим примером может послужить и руль, устанавливаемый на некоторых машинах. При эксплуатации вибрация рукояток руля достигает уровня, при котором происходит онемение пальцев. Решить эту проблему достаточно просто: необходимо утяжелить руль в области рукояток. Это приводит к изменению резонансной частоты руля и, следовательно, снижает вибрацию. Подобные методы применяются для устранения вибрации зеркал заднего вида и даже для предотвращения периодического растрескивания кронштейнов крепления.

Суть другого метода заключается в том, чтобы изолировать двигатель от рамы, применив для его крепления резиновые опоры, способствующие поглощению большей части вибрации. Существуют сопутствующие проблемы, связанные с необходимостью надежного закрепления двигателя для обеспечения его центровки с главной передачей, и обычно это приводит к затруднениям на всех двигателях (за исключением самых маленьких).

Использование различных методов снижения влияния вибрации уместно на машинах с низким уровнем вибрации или там, где нежелательно увеличение веса, но, существуют такие схемы двигателей, у которых уровень вибрации гораздо выше, чем у других. В тех случаях, когда комфортабельность и удобство значат больше, чем вес и мощность, необходимо продолжать заниматься причиной, а не ее последствиями.

Поскольку невозможно устранить силы, служащие источником затруднений, необходимо создать равные им, но противоположно направленные силы для устранения влияния уже существующих. Суть общепринятой методики заключается в использовании одного или нескольких уравновешивающих валов с приводом от коленчатого вала, которые вращаются в противоположном ему направлении. На валу размешаются противовесы, масса и расположение которых тщательно рассчитывается. Силы, создаваемые противовесами на уравновешивающем валу, устраняют вибрацию. Если вал используется для борьбы с силами первого порядка, то он вращается с той же частотой, что и коленчатый вал, но в противоположном направлении. Если вал используется для борьбы с силами второго порядка, то частота его вращения вдвое превышает частоту вращения двигателя, и опять же он вращается в противоположном коленчатому валу направлении.

Обнаружено использование расширения AdBlock.


Викия — это свободный ресурс, который существует и развивается за счёт рекламы. Для блокирующих рекламу пользователей мы предоставляем модифицированную версию сайта.

Викия не будет доступна для последующих модификаций. Если вы желаете продолжать работать со страницей, то, пожалуйста, отключите расширение для блокировки рекламы.

Также на Фэндоме

Случайная вики