单列多缸发动机的平衡

单列多缸发动机的平衡单列多缸发动机的平衡 在考虑多缸发动机的平衡性问题之前 我们先研究了单缸机的平衡 下面 举出几种发动机为例 让我们更深入的了解单列式发动机平衡性规律 单列两缸发动机的 图 1 两曲拐一般互成 180 图 1 单列两缸发动机的平衡发火间隔为 180 540 这样离心力是相互平衡的 Rr Kr Kr 0 这时产生一个离心力矩 Mr aKr 我们可以用在曲轴上加一对平衡块来平衡 Gprp Grr 在分析往复惯性力的平衡性时 我们对各缸各阶惯性力分别写出表达式 而以第一缸的曲柄转角 作为公共的自变量 于是 一缸一阶惯性力 Pa 1 Ccos 二缸一阶惯性力 Pa 2 Ccos 180 Ccos 所以一阶惯性力合力 Ra Pa 1 Pa 2 Ccos Ccos 0 但产生一力偶 Ma a Ccos 作用在气缸轴线平面内 只可能用类似的双轴平衡机构来平衡 但实际应 用这种机构的很少 因为不平衡力偶的危害没有不平衡力那么大 而机构 却很复杂 一缸二阶惯性力 Pa 1 Ccos2 二缸二阶惯性力 Pa 2 Ccos2 180 Ccos2 所以二阶惯性力合力 Pa Pa 1 Pa 2 Ccos2 Ccos2 2 Ccos2 也就是说 二阶惯性力不平衡 它只能用双轴平衡机构来平衡 图 2 四冲程单列四缸 a 和六缸 b 发动机的简图 根据同样的道理 对四冲程四缸和六缸发动机进行分析 图 2 可以知道 四缸发动机的离心力和一阶惯性力是完全平衡的 而二阶惯性力不平衡它需要 用双轴平衡机构来平衡 这种平衡机构对于四冲程四缸发动机来说 过去很少 应用 但近年来由于转速不断提高 同时对发动机运转平稳性的要求也日益提 高 要求在大功率四缸发动机上引用双轴平衡机构的呼声越来越高 至于四冲程六缸发动机 它的离心力和往复惯性力可以认为是完全平衡的 由于这种发动机的优异平衡性 所以在汽车拖拉机及其他动力装置上获得了极 其广泛的应用 总之 四冲程单列发动机 大多具有对称的曲轴 所以平衡性是比较好的 而二冲程发动机 由于曲轴每一转所有各缸都要发火一次 采用对称的曲轴便 不可能 所以发动机的平衡性相对较差 常常会残留不平衡的纵向惯性力矩 在很多情况下要在曲轴上加很大的平衡块 甚至采用种种平衡机构 图 3 四冲程单列四缸发动曲轴平衡块对主轴承负荷的影响 a 无平衡块 b 四平衡块方案 在四冲程四缸 六缸发动机中 曲轴的离心力和离心力矩都是平衡的 但 有时从主轴承负荷和润滑的角度考虑还是经常加有平衡块 例如四缸发动机曲 轴 如果没有平衡块 图 a 中央主轴承 3 将受到很大离心负荷 两端主轴承 1 5 次之 中间主轴承 2 4 基本上不承受离心负荷 因为离心负荷和发动机 转速平方成正比 所以在高速运转时很可能发生轴承故障 为了解决这个问题 可在曲轴上加四块离心力等于 0 5Kr 的平衡块 图 3b 这样 四拐曲轴每一 主轴承基本上不受离心负荷了 对六缸发动机也有类似的情况 图 4 如果没有平衡块 图 4a 第四 中央 主轴承要受很大的离心负荷 其余各主轴承也都承受离心负荷 如果 加四块平衡块 图 4b 中央主轴承可以完全不受离心负荷 但其余主轴承离 心负荷不减小 为把所有主轴承的离心负荷都抵消 只需八块产生 0 5Kr