МЕХАНИЗМ УРАВНОВЕШИВАНИЯ ШЕСТИЦИЛИНДРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
BALANCE MECHANISM OF SIX-CYLINDER INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Настоящее устройство относится к механизмам уравновешивания поршневых двигателей внутреннего сгорания.
Из предшествующих устройств уравновешивания двигателей внутреннего сгорания, служащих для компенсации опрокидывающего момента, известны механизмы уравновешивания, содержащие два уравновешивающих вала (US 3995610 Dec. 7, 1976) и три уравновешивающих вала (RU 61794 U1, 10.03.2007). В этих устройствах уравновешивающие валы вращаются в противоположные стороны и компенсируют одновременно силы инерции и опрокидывающий момент.
За счет схемы кривошипно-шатунного механизма в шестицилиндровых рядных двигателях внутреннего сгорания силы инерции первого и второго порядков кривошипно-шатунного механизма уравновешены. Основной причиной колебаний данных двигателей является действие неуравновешенной третьей гармоники опрокидывающего момента. Для снижения колебаний рассматриваемых двигателей необходимо применять в них механизмы уравновешивания, способные компенсировать только третью гармонику опрокидывающего момента. Применение предшествующих устройств уравновешивания не представляется возможным, так как они компенсируют гармонику опрокидывающего момента совместно с гармоникой силы инерции.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в снижении колебаний, передающихся через опоры двигателя путем компенсации третьей гармоники опрокидывающего момента, воздействующей на опоры двигателя.
Данная задача достигается за счет того, что механизм уравновешивания шестицилиндрового двигателя внутреннего сгорания содержит два уравновешивающих вала, два мультипликатора, передающих вращение от коленчатого вала на уравновешивающие валы с троекратным увеличением оборотов, причем валы вращаются в одном направлении, фазы действия дисбалансов составляют 180°, а величины дисбалансов равны массам, образующим центробежные силы, произведение которых на расстояние между осями уравновешивающих валов равно третьей гармонике пульсаций крутящего момента.
Техническим результатом, обеспечиваемым за счет применения механизма уравновешивания в шестицилиндровом двигателе внутреннего сгорания, является снижение колебаний двигателя и сил, передающихся от двигателя через опоры.
На чертеже схематично изображен механизм уравновешивания шестицилиндрового двигателя совместно с кривошипно-шатунным механизмом.
Механизм уравновешивания шестицилиндрового двигателя внутреннего сгорания содержит два уравновешивающих вала (4 и 5), два мультипликатора (2 и 3), передающих вращение от коленчатого вала (1) на уравновешивающие валы с троекратным увеличением оборотов, причем валы вращаются в одном направлении, фазы действия дисбалансов составляют 180°, а величины дисбалансов равны массам m, образующим центробежные силы, произведение которых на расстояние между осями уравновешивающих валов равно третьей гармонике пульсаций крутящего момента.
Механизм уравновешивания работает следующим образом.
В процессе вращения коленчатого вала двигателя за два оборота в каждом из шести цилиндров реализуется индикаторная диаграмма давления газов и формируется суммарный крутящий момент на коленчатом валу. Суммарный опрокидывающий момент равен по величине и противоположен по направлению крутящему моменту. Первая и вторая гармоники опрокидывающего момента и силы инерции кривошипно-шатунного механизма в шестицилиндровом рядном двигателе уравновешены. Таким образом, низшей и самой значимой гармоникой, действующей на опоры двигателя, является третья гармоника опрокидывающего момента.
Уравновешивающие валы, с установленными предварительными расчетами величинами дисбалансов, смещенными на 180°, создают равный по величине и противоположный по направлению момент, который компенсирует на опорах двигателя третью гармонику опрокидывающего момента. Амплитуда и фаза момента, формируемого уравновешивающими валами, определяются предварительными расчетами на основе гармонического анализа Фурье крутящего момента с определением амплитуды и фазы его третьей гармоники.