Уравновешивание восьмицилиндрового V-образного двигателя

В восьмицилиндровых четырехтактных двигателях с углом между рядами цилиндров 90° применяют коленчатые валы с четырьмя кривошипами, расположенными в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях (рис. 1.35). При уравновешивании условно рассматривают такие двигатели, как соединение четырех двухцилиндровых V-образных двигателей, последовательно установленных по оси коленчатого вала.

Неуравновешенные силы по парам цилиндров составляют:

первая пара,

,

;

вторая пара,

,

;

третья пара,

,

;

четвертая пара,

,

.

Рис. 1.35. Уравновешивание V-образного восьмицилиндрового двигателя

Силы инерции первого и второго порядков, центробежная сила и момент сил инерции второго порядка уравновешены, т. е.

, , , .

Результирующий момент сил инерции первого порядка и центробежных сил составляет:

,

где – горизонтальная составляющая результирующего момента;

– вертикальная составляющая результирующего момента.

Тогда

.

Плоскость, в которой действует суммарный момент и должны быть установлены противовесы, составляет с плоскостью первого колена угол 18? 30'.

Моменты сил инерции первого порядка и центробежных сил обычно уравновешивают противовесами, установленными на щеках коленчатого вала. Продольный момент от сил инерции первого порядка может быть уравновешен установкой противовесов на концах коленчатого вала. Массу каждого противовеса, размещаемого на концах вала, определяют из уравнения:

,

где а –расстояние между соседними плоскостями, в которых располагаются оси цилиндров.

Из уравнения масса противовесов равна:

.

На практике часто устанавливают противовесы на щеках кривошипа и на концах коленчатого вала (двигатели ЯМЗ-236, ЯМЗ-238, ЗИЛ-131 и др.).

Действительная уравновешенность двигателя отличается от рассмотренной теоретической уравновешенности, при которой предполагается, что коленчатый вал абсолютно жесткий, вращается с постоянной угловой скоростью, а детали в различных цилиндрах имеют одинаковые размеры и массу. В действительности размеры и масса деталей двигателя различны и силы инерции для отдельных цилиндров получаются неравными.

Для максимального уменьшения влияния вредных факторов на уравновешенность двигателя вращательно движущиеся части тщательно балансируют, а части, движущиеся возвратно-по-ступательно, подбирают с минимальными отклонениями по размерам и массе. Строго контролируют распределение масс шатуна. Коленчатые валы и маховики подвергают статической и динамической балансировке. Несоблюдение технических условий на сборку деталей двигателя может привести к возникновению значительных неуравновешенных сил инерции.