Наша сеть партнеров Banwar
Рядна «четвірка» з «плоским» валом врівноважена точно так же, як і чотирициліндровий оппозіт: сили інерції першого порядку, а також моменти від сил інерції обох порядків повністю самоуравновешени. Залишаються тільки сили інерції другого порядку. Для їх усунення потрібен механізм Ланчестера другого порядку. Як приклад, наводиться мотор Yamaha FJR1300, в якому в якості паразитного шестерні використовується додатковий зубчастий вінець на кошику зчеплення. Але з таким самим успіхом може застосовуватися і самостійна паразитная шестерня.
Якщо в двигуні більш одного циліндра, то, крім сил інерції, виникають ще й моменти від цих сил. Розглянемо виникнення моментів від сил інерції обох порядків на прикладі поперечного двоциліндрового двигуна з шатунними шийками через 180 ° (як на Kawasaki Versys).
Почнемо з сил інерції першого порядку. Для початку проаналізуємо врівноваженість при положенні поршнів в мертвих точках. Коли поршень лівого циліндра знаходиться в ВМТ, а правого - в НМТ, момент від виникає пари сил викликає нахил мотоцикла на правий бік, цей напрямок назвемо позитивним.
Через половину обороту, коли лівий поршень знаходиться в НМТ, а правий - в ВМТ, момент сил інерції першого порядку нахиляє мотоцикл на лівий бік, цей напрямок будемо вважати негативним.
У всіх проміжних точках значення і напрям моменту визначається величиною і напрямком векторів PI = CI * cos. Тепер найскладніше. Це означає, що при обертанні лівого циліндра від -90 ° до ВМТ і 90 ° після неї момент буде позитивний, а від 90 ° до 270 ° - негативний.
У точках 90 ° і 270 ° повороту колінчастого вала (ПКВ) момент дорівнює нулю, так як PI = 0, і в цих точках відбувається зміна знака моменту. Моменти від сил інерції другого порядку при такій схемі клонували в будь-який момент часу взаємно компенсують один одного. А ось сили складаються.
Чотирициліндровий двигун з хрестоподібним коленвалом, встановлений на новій Yamaha R1, неврівноважений тільки по моменту від сил інерції першого порядку. Так як через різної відстані від центру коленвала вклад «внутрішніх» циліндрів менше, ніж «зовнішніх», то цей момент досягає максимуму приблизно через 18 ° і 198 ° повороту колінчастого вала після проходження четвертим циліндром ВМТ. Для його усунення застосовується один балансовий вал з противагами, розгорнутими на 180 °, що взаємодіє з противагами на щоках усіх чотирьох циліндрів. В результаті мотор повністю урівноважений.
Шестициліндрові двигуни, як рядні, так і оппозітниє, повністю самоуравновешени за всіма чинниками.А коли початкова конструкція досконала, то в неї нічого додавати не треба.Часто на V-Твін свідомо відмовляються від балансирних валів, щоб зберегти «позитивні вібрації».Двоциліндрові двигуни з кутом розвалу циліндрів від 45 ° до 52 ° широко поширені на круизерах.З усіх V-образних двигунів вони самоуравновешени гірше всіх.Для боротьби з вібрацією мотоцикла застосовуються два способи: кріплення мотора в рамі через сайлент-блоки або - кардинальний - установка двох балансирних валів.Обидва варіанти застосовують інженери компанії Harley-Davidson - ікони чопперостроенія.У таких моторах, як Twin Cam 88B і Twin Cam 96B, індекс B означає наявність двох балансирних валів.Модифікації цих же моторів без балансирних валів, встановлені через сайлент-блоки, створюють легендарну, лише трохи демпфірованного тряску великого залізного мотоцикла.V-твіни з кутом розвалу циліндрів 60 ° поширені на мотоциклах спортивного типу.Такий двигун краще самоуравновешен, ніж 45-градусний, але не набагато.У двигун Harley-Davidson V-Rod німецькі інженери для зменшення вібрацій поставили один балансовий вал.Для врівноваження своїх моторів компанія Aprilia застосовує механізм AVDC - Anti Vibration Double Countersha ft.Унікальність цієї системи врівноваження в тому, що один з балансирних валів знаходиться в голівці заднього циліндра і наводиться шестеренчатой передачею від випускного валу.При вугіллі розвалу 75 ° мотор добре самоуравновешен.При застосуванні на круїзері, наприклад, Yamaha XVS1100, в балансирними валі немає необхідності.А на спортбайке KTM RC8 один балансовий вал розташовується в розвалі блоку циліндрів.У двигуні LС8 балансовий вал застосовується також для приводу механізмом ГРМ обох циліндрів і помпи рідинного охолодження.Двоциліндровий двигун з кутом розвалу 90 ° повністю урівноважений під силу інерції першого порядку.З усіх V-образних агрегатів цей мотор урівноважений краще за всіх.Двигун Moto Morini Corsa Corta з кутом розвалу циліндрів 87 ° самоуравновешен практично так само, як і при прямому куті між циліндрами.V-подібні «четвірки» з кутом розвалу менше 90 ° досить рідкісні.З поширених можна згадати Yamaha V-Max і Yamaha Royal Star.Для врівноваження такого мотора оптимальним є колінвал з розташуванням шатунних шийок через 180 °, так як в цьому випадку можна застосувати загальний балансовий вал для обох блоків.Моменти від застосування одного балансирного вала в обох блоках будуть виникати в протифазі і, відповідно, врівноважувати один одного.
У V-образних «четвірок» з прямим кутом між блоками є два варіанти клонували - з шатунними шийками на одній осі або через 180 °. Незважаючи на відмінності в конструкції коленвала, ці двигуни самоуравновешени однаково: врівноважені під силу інерції першого порядку, але не врівноважені під силу інерції другого порядку. Для їх врівноваження застосовується механізм Ланчестера, який використовується зазвичай в рядних двигунах. Як приклад можна привести двигун спорт-турера Honda ST1300.
Ми розібрали класичні випадки врівноваження багатоциліндрових двигунів. А про екзотичні конструкторських рішеннях поговоримо наступного разу.
Першу частину читай тут
