Оглавление

Немного о вибрации коленвала.

Данный текс не носит практической направленности, предназначен скорее для тех, кто любит/умеет/учится думать и понимать как все работает.

vibr1

Чтобы как-то попытаться разобраться с процессами, касающимися вибраций нашего мотора, мы должны посмотреть на него как на совокупность двух одноцилиндровых моторов, расположенных цилиндрами в противоположные стороны, да еще и с небольшим смещением вдоль оси коленвала. Понятное дело ,что из-за требований компактности два полуколенвала были не просто так себе поставлены рядом, как, например, у мотора вихрь. Нет, в нашем случае даже средней опоры не оставили, чтобы уменьшить длинну коленвала.

Но если средняя щека у нас общая, то по понятным причинам она уже не может быть противовесом. Теперь в роли противовесов могут выступать только крайние щеки коленвала. Частично, я бы сказал процентов на 20-30, одна шейка коленвала выступает противовесом второй шейки, но мы от этого в данном обзоре отвлечемся.

vibr2При чем, статически (если просто положить его на ножи) коленвал-то уравновешен, но вот динамически, при вращении, противовесы тянут коленвал (а за ним и мотор) каждый в свою сторону. То есть ось коленвала (черная прерывистая линия), хоти мы того или не хотим, будет «рисовать» в пространстве вокруг продольной оси мотоцикла (красня осевая) некую фигуру, похожую на песочные часы, состоящую из двух конусов повернутых друг к другу вершинами в центре масс коленвала. Это один источник вибрации.

Второй источник вибрации находится там, где живет заблуждение про движущиеся навстречу порни. Считается, что этим они друг друга уравновешивают. Ага, щаззз!

Поршни-то у нас сдвинуты левый вперед и правый назад, и движутся они совершенно не навстречу друг другу. И вот таким образом, когда поршни приходят в НМТ или ВМТ, силы их инерции стремятся развернуть вдигатель то в одну, то в другую сторонуvibr3vibr4 в плоскости осей цилиндров, то есть вокруг вертикальной оси мотоцикла, которая проходит через центр масс коленвала. При мем момент на разворот двигателя при приходе поршней в ВМТ больше, чем момент на разворот при приходе поршней в НМТ. Это происходит от того, что поршни к ВМТ приходят с немного большей скоростью.

Третий источник вибрации нашего мотора — это очередность вспышек смеси в разных цилиндрах. Если бы смесь загоралась одновременно, дыигатель не стремился бы, грубо говоря, «шататься» слева направо и обратно. Это «шатание» хорошо видно на самых малых оборотах.

Случай, когда причиной вибрации выступают не уравновешенные по массе детали шатунно поршневой группы — я даже не рассматриваю. Врядли уважающий себя оппозитчик будет ездить на моторе в котором поршни разной массы.

Силы, приводящие к вибрации во первых увеличивают частоту в след за ростом оборотов, во вторых частично перестают заметно колбасить мотор, поскольку на перемещение из стороны в торону массы мотора, да еще и рамы, к которой он жестко прикреплен (а это где-то около сотни-полторы килограммов все таки) нужно время. Это не значит, что уменьшается вибрация, это всего лишь значит, что нам ее сложно заметить при уменьшении амплитуды движения мотора. Это также значит, что с ростом оборотов растет нагрузка на подшипники и картер.

Для чего нужны противовесы и какая логика выбора их массы можно посмотреть в другой моей статье. Там же можно узнать, что такое вибрация второго порядка. Это даст понимание того, почему двигатель не одинаково стремится провернуться вокруг вертикальной оси в момент прихода поршней в ВМТ и НМТ. Я думаю, если мотор оппозита свободно оставить работающем на поворотном столе, то он постепенно начал бы вращаться против солнца.

Из той же статьи можно понять почему например в оппозитные двухцилиндровые BMW стали со временем устанавливать балансирные валы, и разобраться, собственно, как работают балансирные валы.

То есть, в итоге мы можем сделать вывод о том, что наш мотор нельзя полностью уравновесить и избавить от вибрации без балансирного вала. Наш мотор можно только более-менее усредненно отбалансировать, выбрав для каких-то оборотов компромисс между компенсацией импульсов от массы поршней-колец-поршневых пальцев, центробежных сил от вращения по кругу нижней головки шатуна и центробежных сил от вращения противовесов. Но это совершенно не означает, что детали нашего мотора не надо балансировать вообще.

В каком-то смысле еще и облегчение маховика влияет на склонность мотора к вибрации, но очень уж не значительно.

В нашем случае, чтобы быть ближе к практике, мы должны просто обратить внимание на то, что масса противовесов все таки привязана к массе шатунов, поршневых пальцев, поршней с кольцами. И вот главная задача для нас на данный момент, просто понять, что всякий раз, когда мы облегчаем шатуны, меняем массу поршневых пальцев (при увеличении их диаметра или при проточке и облегчении имеющихся), а так же когда ставим облегченные поршни — всякий раз мы нарушаем динамическую балансировку коленвала.

Можно пренебрежительно утверждать, что ее там никогда и небыло, но все таки мотор, уж какой он ни есть, когда-то кем-то таки разрабатывался, и массы его деталей тоже просчитывались при разработке.

К моему огромнейшему сожалению я не могу рассказать как на практике динамически отбалансировать коленвал. Я знаю, что для этого надо вместо шатунов крепить на шатунные шейки коленвала некие массы, составляющие определенный процент от массы шатуна с пальцем-поршнем-кольцами, но вот какой процент от этой массы надо выбирать для грузов — я не знаю, пока толком не разбирался, да и теории в книгах не хватает. Обычно это все обьясняет слишком витиевато, и толком не поймешь что же таки конкретно хочет посоветовать автор. К тому как правило советовать авторы ничего и не собираются, им лишь бы поморочить голову умными фразами. При чем чем более позднее издание книжки, тем умнее и непонятнее фразы в ней, как ни странно. А что? Прогрес же на дворе!

Пара идей на этот счет конечно есть, но пока говорить о них еще рано.

Комментировать.