Неизвестный танк часть 2 - 31

УРАВНОВЕШЕННОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ

Скорость движения поршня в цилиндре изменяется и в том случае, когда коленчатый вал вращается равномерно. В нижней мертвой точке скорость поршня равна нулю. Затем она начинает возрастать, примерно к середине хода достигает наибольшей величины, после чего умень­шается до прихода поршня в верхнюю мертвую точку, где он меняет направление своего движения.

Поршень стремится сохранить постоянную скорость своего движе­ния, В этом проявляется свойство инерции, присущее всем телам. Вслед­ствие этого свойства изменить величину и направление скорости тела можно только приложив к нему силу извне.

Инерция проявляется в тех случаях, когда неподвижное тело сдви­гают с места (скорость тела была равной нулю), когда перемещающееся тело останавливают (скорость тела делается равной нулю), когда движение тела ускоряют, замедляют или, не меняя величину скорости, из­меняют ее направление (равномерное движение тела по кривой, напри­мер по окружности).

Проявление инерции подобно действию силы, приложенной к телу. Пассажиры резко заторможенного вагона подаются вперед, хотя, ко­нечно, их никто не толкает: в этом случае проявляется инерция. Чтобы сдвинуть с места груженую вагонетку, надо приложить значительно большую силу, чем сила сопротивления ее качению по рельсам. И в этом случае проявляется инерция, хотя кажется, что к вагонетке приложена какая-то сила, препятствующая ее движению.

При рассмотрении движения тел с изменяющейся скоростью нередко бывает удобно считать, что они не обладают инерцией, но зато к ним приложена сила, действие которой соответствует инерции. Эту силу называют силой инерции. Если известна   масса тела (М =G/g  гдеG— вес тела; g— ускорение свободно падающего в пустоте тела, рав­ное 9,81 м/сек²) и ускорение тела (jм/сек²), т. е. изменение скорости в единицу времени, величина силы инерции может быть подсчитана по формуле

Направление силы инерции определяется характером движения тела. При ускоренном движении она направлена против движения, при замед­ленном — в сторону движения. Как и всякая сила, сила инерции может быть изображена в масштабе стрелкой, величина и направление которой соответствуют величине и направлению силы (изобразить таким же образом свойство инерции нельзя).

Понятием о силах инерции можно воспользоваться и при рассмотре­нии движения поршня в цилиндре.

Шатун, заставляя поршень изменять скорость, испытывает вслед­ствие инерции поршня противодействие. Если поршень идет вверх от нижней мертвой точки, то, пока скорость его не станет наибольшей, ша­тун воспринимает силу инерции, направленную вниз (рис, 183); надо отметить, что эта сила может в десятки раз превышать вес поршня.

Рис. 183. Действие силы инерции поршня на опоры двигателя

Сила инерции поршня, действующая на шатун, передается картеру двигателя через коленчатый вал и его опоры; картер прижимается этой силой к фундаменту или раме, на которой установлен дви­гатель.

В тот момент, когда скорость поршня достигает наибольшей вели­чины, сила инерции становится равной нулю. Так как после этого ско­рость начинает уменьшаться, направление силы инерции изменится, т. е. она будет направлена вверх, стремясь оторвать двигатель от  фундамента. Это направление силы инерции сохранится до тех пор, пока поршень, пройдя верхнюю мертвую точку, снова не достигнет максимальной ско­рости.

Таким образом, сила инерции прямолинейно движущегося поршня меняется непрерывно по величине и один раз на протяжении хода поршня — по направлению. Под действием силы инерции двигатель испытывает тряску. От тряски расшатывается крепление самого двига­теля и отдельных механизмов, установленных на нем.

Такое же влияние оказывает на двигатель центробежная сила инер­ции кривошипов коленчатого вала (рис. 184, А, Б).Центробежная сила всегда направлена по радиусу от центра, вокруг которого происходит вращение.

Рис. 184.Действие центробежной силы инерции

Когда поршень находится вблизи нижней мертвой точки, колено кривошипа направлено вниз; вниз направлена и центробежная сила .кривошипа и нижней головки шатуна. Когда поршень находится вблизи верхней мертвой точки, центробежная сила направлена вверх. Таким образом, сила инерции поршня и центробежная сила действуют в этих случаях в одну и ту же сторону (вверх или вниз), хотя и под некоторым углом одна к другой (за исключением мертвых точек, где они действуют по одной прямой).

Чтобы избежать вредного влияния тряски, силу инерции поршня и центробежную силу кривошипа надо уравновесить полностью или хотя бы частично. Последнее можно сделать, например, при помощи противо­весов на щеках кривошипа, направленных в сторону, противоположную кривошипу.

Центробежная сила противовеса (рис. 184, Б) может полностью уравновесить центробежную силу инерции кривошипа и частично силу инерции поршня. Полностью уравновесить силу инерции поршня центро­бежной силой противовеса нельзя, так как эти две силы не все время направлены по одной прямой.

Многоцилиндровый двигатель можно уравновесить и без противо­весов. Так, в четырехцилиндровом двигателе два поршня находятся внизу, в то время как два других находятся вверху, поэтому силы инер­ции одной пары поршней почти полностью уравновесят силы инерции другой пары. В четырехцилиндровом двигателе полностью уравновеши­ваются центробежные силы, поскольку два кривошипа всегда направ­лены в одну сторону, а два других — в противоположную. Примерно та­ким же образом уравновешиваются эти силы у шести-, восьми- и двенадцатицилиндрового двигателя.

Однако силы инерции отдельных поршней, не воздействуя на опоры двигателя, вызывают изгиб коленчатого вала и перегружают коренные подшипники; поэтому на коленчатых валах многоцилиндровых двигате­лей также нередко делают противовесы.

• Назад
• Вперед