§ 3.7. Маховик

Маховик являє собою масивний диск, штампований зі сталі чи відлитий з чавуну (рис. 1, поз. 43). Він підвищує рівномірність обертання двигуна і використовується для передачі крутного моменту до трансмісії (наприклад, через механізм зчеплення). На обід маховика звичайно напресовують сталевий зубцюватий вінець, призначений для провертання колінчастого вала стартером при пуску.

ПИТАННЯ 1

Як Ви вважаєте, як змінюється потрібна маса маховика зі збільшенням числа циліндрів двигуна:  зростає;  зменшується.

У сучасних ДВЗ отримують розповсюдження двомасові маховики (рис. 64), які додатково виконують і функцію демпфера крутильних коливань.

Рис. 64. Двомасовий маховик (Ford Mondeo)

§ 4. Балансування двз

Сили і моменти, що виникають при здійсненні деталями КШМ зворотно-поступальних й обертальних рухів, утворюють вібрації, які передаються через опори двигуна на кузов.

Зрівноваженим вважається двигун, на опори якого при сталому режимі роботи передаються постійні за величиною й напрямком зусилля. Якщо вони безупинно й у значних межах змінюються, двигун є незрівноваженим. Існує кілька джерел виникнення цих зусиль: сили інерції деталей, що змінюються за величиною і знаком; нерівномірне, тобто через неоднакові інтервали часу, запалення суміші у циліндрах двигуна; різні й мінливі за величиною і напрямком дії крутні моменти двигуна — сумарний і перекидний; крутні моменти, які з’являються в результаті наявності в різних циліндрах пари сил, що спрямовані у протилежні сторони.

У циліндрі працюючого двигуна поршень і деталі КШМ рухаються із прискореннями, створюючи сили інерції й моменти від них. Їхній напрямок і величини змінюються залежно від кута повороту колінчастого вала. Коливальні збурювання відбуваються з одинарною й подвійною частотою обертання колінчастого вала і називаються незрівноваженими силами і моментами першого та другого порядків. У багатоциліндрових двигунах сили й моменти, що діють на деталі різних циліндрів, складаються та іноді компенсують один одного. Результат цієї суми й визначає ступінь зрівноваженості двигуна.

Виключають незрівноваженість двигуна правильним підбором числа й розташування циліндрів, кутів розміщення кривошипів. У незрівноважених ДВЗ з нетрадиційним розташуванням циліндрів вібрацію гасять за допомогою спеціальних наделастичних опор — гідроподушок. Там, де цей засіб не допомагає, використовують противаги й додаткові балансирні вали протиобертання.

Усі ДВЗ можна розділити на три групи — зрівноважені, частково зрівноважені й частково незрівноважені. До першої групи відносяться рядний та опозитний 6-циліндрові двигуни, V6, VR6 та V12. У цих моторів всі сили й моменти зрівноважені.

Друга група моторів — частково зрівноважені. Ці двигуни — носії незрівноважених сил і моментів, тому колінчасті вали багатьох з них оснащені противагами, а в більш сучасних конструкціях є додаткові балансирні вали.

Частково незрівноважені двигуни сьогодні зустрічаються частіше інших. У них, як правило, незрівноважені або сили, або моменти. У цю групу попадають рядний 4-циліндровий ДВЗ, 4-циліндровий опозитний та V8.

Таблиця 1 Зрівноваженість ДВЗ з розповсюдженими схемами розташування циліндрів

Розташування циліндрів і кривошипів

R2

R3

R4

R5

R6

V4

V6

V6

V6

V8

V10

V12

B4

B6

VR5

VR6

Кількість кривошипів і кут їхнього розташування, °

2/180

3/120

4/180

5/144

6/120

2/180

3/120

3/90-30*

6/120

4/90

6/60

4/180

6/120

5/144

6/120

Незрівноважені сили 1-го порядку

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

-

+

Незрівноважені сили 2-го порядку

-

+

-

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

-

+

Незрівноважені моменти 1-го порядку

-

-

+

-

+

-

-

-

-

-

-

+

+

+

-

+

Незрівноважені моменти 2-го порядку

+

-

+

-

+

-

+

+

-

+

-

+

-

+

-

+

*зсув кривошипа;

+ зрівноважені, – незрівноважені.

Балансирні вали встановлюються у піддоні картера (рис. 65, 66), рядом з колінчастим валом (рис.67, 68) або вище колінчастого вала (рис. 69). Приводяться вони шестернями, ременем або ланцюгом.

Рис. 65. Розташування балансирних валів у піддоні картера (BMW).	Рис. 66. Балансирні вали у зборі (BMW).

Рис. 67. Розташування балансирних валів у картері (Mercedes Benz)

Рис. 68. Розташування балансирних валів у картері (Volkswagen).	Рис. 69. Балансирні вали двоциліндрового мотоциклетного ДВЗ

Рис. 70. Розташування балансирних валів у верхній частині блок-картера (SAAB)