Система уравновешивания двигателя

Во время работы двигателя при перемещении деталей кривошипно-шатунного механизма возникают, как известно, сила инерции первого порядка возвратно движущихся масс; сила инерции второго порядка возвратно движущихся масс; центро­бежная сила инерции неуравновешенных вращающихся масс, а также моменты от всех этих сил инерции.

Все эти силы и моменты, если их не уравновесить, дости­гают иногда очень больших значений. Они воздействуют на отдельные детали и их сочленения, передаются блоку двигателя и раме автомобиля, расшатывают крепления и способствуют разрушению автомобиля. Кроме того, вибрации, вызываемые периодически действующими силами и моментами, понижают мощность, а следовательно, и экономичность двигателя. Вслед­ствие этого вопрос уравновешивания двигателя является чрез­вычайно важным. Ниже рассматривается система уравновеши­вания двигателя ЯМЗ-236, схема которой приведена на рис. 1.

Вследствие принятого расположения кривошипов (под углом 120°) равнодействующая центробежных сил инерции неуравно­вешенных вращающихся масс, действующих по радиусу криво­шипа, равна нулю, а момент центробежных сил инерции остается свободным (неуравновешенным). Силы инерции пер­вого порядка возвратно движущихся масс переменны по вели­чине и направлению и действуют вдоль оси цилиндров.

Равнодействующая сил инерции первого порядка возвратно движущихся масс, действующих в двух цилиндрах, шатуны которых расположены на одной шатунной шейке под утлом 90°, постоянна по величине, направлена по радиусу кривошипа и суммируется с центробежной силой инерции неуравновешенных вращающихся масс.

Следовательно, при угле развала цилиндров 90° у шести­цилиндрового двигателя равнодействующая всех сил инерции первого порядка аналогично равнодействующей центробежных сил инерции неуравновешенных вращающихся масс равна нулю, а момент сил инерции первого порядка остается свободным и суммируется с моментом центробежных сил инерции неуравно­вешенных вращающихся масс. Уравновешивание этого свобод­ного суммарного момента достигается с помощью системы про­тивовесов.

Для уменьшения размеров и веса кривошипно-шатунного механизма и двигателя в целом применена система выносных противовесов в сочетании с противовесами, установленными на продолжении кривошипов.

Передний выносной противовес (см. рис. 1) посажен на передний конец коленчатого вала, а задний противовес 8 сде­лан в виде неуравновешенной массы на маховике.

Равнодействующая сил инерции второго порядка возвратно движущихся масс также равна нулю, а момент сил инерции второго порядка остается свободным и его уравновесить при данной конструкции двигателя не удается. Неуравновешенный момент сил инерции второго порядка имеет амплитудное значе­ние и лежит в горизонтальной плоскости.

Таким образом, принятый угол развала цилиндров 90° и рас­положение кривошипов под углом 120° позволили подобрать систему уравновешивания, при которой в двигателе полностью уравновешены силы инерции вращающихся масс и силы инер­ции первого и второго порядка возвратно движущихся частей, а также моменты этих сил, за исключением момента сил инер­ции второго порядка.

Шестицилиндровый двигатель ЯМЗ-236 отличается от дру­гих модификаций двигателей семейства ЯМЗ большей неравно­мерностью крутящего момента. Это объясняется тем, что рабо­чие ходы в цилиндрах следуют не равномерно, а через 90° и 150° (по углу поворота коленчатого вала), что следует из рас­смотрения схемы двигателя (см. рис. 11) и порядка работы цилиндров. При данном порядке работы цилиндров (90° — 150° — 90° — 150° — 90° — 150°) частота низшего порядка гар­монических составляющих крутящего момента равна 1,5я, где n — число оборотов коленчатого вала в единицу времени. Вслед­ствие этого в зоне холостых чисел оборотов наблюдаются коле­бания двигателя 1,5 порядка и, следовательно, неравномерность крутящего момента особенно заметна на малых (холостых) числах оборотов коленчатого вала, когда разница между сред­ними и максимальными значениями этого момента наибольшая.

Благодаря правильно спроектированной подвеске силового агрегата удалось уменьшить вибрации шасси автомобиля вслед­ствие наличия неравномерности крутящего момента и неурав­новешенного момента сил инерции второго порядка до уровня, не превышающего допустимые пределы.