Co znaczy wyrównoważenie silnika?

‹ Poprzedni wpis

Zdjęcia na jachcie - jak je robić?

Następny wpis ›

Hvar w Chorwacji - co warto zobaczyć?

Dodane dnia 13 Styczeń 2017 r.

Podczas pracy silnika, w jego elementach ruchomych posiadających określone masy, powstają siły bezwładności. Zalicza się do nich siłę bezwładności powstającą od mas wykonujących ruch postępowo–zwrotny (masa tłoka, sworznia i 0,25 masy korbowodu) oraz siłę bezwładności od mas wykonujących ruch obrotowy (masa wykorbienia i 0,75 masy korbowodu).

Pierwszą z tych sił, czyli siłę bezwładności, od mas wykonujących ruch postępowo-zwrotny, w obliczeniach silników rozpatruje się w postaci dwóch składowych, a mianowicie: siły pierwszego rzędu i siły drugiego rzędu. Każda jest iloczynem masy wykonującej ruch postępowo-zwrotny i odpowiednio przyspieszenia pierwszego lub drugiego rzędu. Przyspieszenia te wynikają z podzielenia wzoru na przyspieszenie tłoka. Siły bezwładności drugiego rzędu są kilka razy mniejsze od sił bezwładności pierwszego rzędu, za to dwa razy częściej wystepujące.

Druga z sił bezwładności będąca iloczynem mas wykonujących ruch obrotowy i przyspieszenia dośrodkowego jest, po prostu, siłą odśrodkową rozciągającą ramię wykorbienia i obciążająca łożyska wału korbowego. Wszystkie te siły i powstąjce momenty sił muszą być wyrównoważone („zniwelowane”) ponieważ mogą powodować drgania silnika i obciążenie jego zawieszenia. Wyrównoważenie to uzyskuje się przez osadzenie przeciwciężarów na wykorbieniach wałów, a także przez zastosowanie wałków wyrównoważających. W silnikach wielocylindrowych można to w dużym stopniu osiągnąć przez dobór liczby i układu cylindrów oraz układu wykorbień wału. Największymi siłami niewyrównoważonymi są siły bezwładności w ruchu obrotowym zatem siły odśrodkowe, mniejsze są siły bezwładności w ruchu postępowo-zwrotnym czyli siły pierwszego rzędu, a najmniejsze siły drugiego rzędu. W zależności więc od typu wykorbienia w różnym stopniu wyrównoważa się silniki. Przykłady pokazane są na rysunku. W silniku czterocylindrowym momenty pochodzące od sił odśrodkowych i bezwładności pierwszego rzędu wyrównoważają się wzajemnie i nie przenoszą się na zawieszenie silnika. Mając na uwadze, że pozostają one w obrębie kadłuba i powodują zginanie wału korbowego to w celu odciążenia wału i łożysk stosuje się przeciwciężary. Siły drugiego rzędu wyrównoważa się za pomoca mas umieszczonych na wałkach wyrównoważających. Podobnie zastosowany został wałek wyrównoważający w silniku trzycylindrowym.

Zagadnienie wyrównoważenia silników jest niezwykle ważnym, przy tym dużym i trudnym działem tłokowych silników spalinowych. Poświęcona jest temu jedyna, tak obszerna książka na polskim rynku, profesora Jerzego Jędrzejowskiego pt.:Mechanika układów korbowych silników samochodowych. Wyd Komunikacji i Łączności, Warszawa 1986.