一、發(fā)動機(jī)的振動原理
在發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)中,活塞的運(yùn)動速度非?,而且速度很不均勻。在上下止點(diǎn)位置,活塞的速度為零,而在上下止點(diǎn)中間的位置速度達(dá)到最高。由于活塞在氣缸內(nèi)做反復(fù)的高速直線運(yùn)動,必然在活塞、活塞銷和連桿上產(chǎn)生很大的慣性力。在連桿上配置的配重可以有效地平衡這些慣性力.但連桿上的配重只有一部分運(yùn)動質(zhì)量參與直線運(yùn)動,另一部分參與旋轉(zhuǎn)。除了上下止點(diǎn)位置外,各種慣性力不能被完全平衡,使發(fā)動機(jī)產(chǎn)生了振動。
當(dāng)活塞每上下運(yùn)動一次,將使發(fā)動機(jī)產(chǎn)生一上一下兩次振動,所以發(fā)動機(jī)的振動頻率和發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)。在振動理論上,常使用多個(gè)諧波振動來描述發(fā)動機(jī)的振動,其中振動頻率和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速相同的叫一階振動,頻率是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速2倍的叫二階振動,依次類推,還存在三階、四階振動。但振動頻率越高,振幅就越小,2階以上可以忽略不計(jì)。其一階振動占整個(gè)振動的70%以上,是振動的主要來源。
二、解決發(fā)動機(jī)振動的途徑
為了消除振動,采用的方法有很多,例如采用輕質(zhì)的活塞減少運(yùn)動件的質(zhì)量、提高曲軸的剛度、采用90度夾角的v型雙缸布置發(fā)動機(jī)等等。但在摩托車發(fā)動機(jī)上普遍采用的方式是增加一個(gè)平衡軸來解決。平衡軸簡單地說是一個(gè)裝有偏心重塊并隨曲軸同步旋轉(zhuǎn)的軸,利用偏心重塊所產(chǎn)生的反向振動力,使發(fā)動機(jī)獲得良好的平衡,降低發(fā)動機(jī)的振動。
三、平衡軸的分類
摩托車發(fā)動機(jī)采用的平衡軸方式有兩種:雙平衡輔和單平衡軸。兩種方式在工作原理上是相同的,但具體結(jié)構(gòu)有不同。
1.雙平衡軸方式
雙平衡軸采用鏈傳動方式帶動兩根平衡軸轉(zhuǎn)動,其中一根平衡軸與發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速相同,可以消除發(fā)動機(jī)的一階振動;另一根平衡軸的轉(zhuǎn)速是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的2倍,可以消除發(fā)動機(jī)的二階振動,可達(dá)到理想減振效果。雙平衡軸方式較為復(fù)雜,成本高,占用發(fā)動機(jī)的空間大,—般在大排量摩托車上使用。
還有一種雙平衡軸布置方式,就是兩個(gè)平衡軸與氣缸中心線成角度對稱布置,旋轉(zhuǎn)方向相反,轉(zhuǎn)速與曲軸轉(zhuǎn)速相同,用以平衡發(fā)動機(jī)的一階往復(fù)慣性力。例如276Q發(fā)動機(jī)上的平衡軸,就是如上布置。
2.單平衡軸方式
單平衡軸采用單一的平衡軸,利用齒輪傳動方式進(jìn)行工作,通過曲軸旋轉(zhuǎn)帶動固連的平衡軸驅(qū)動齒輪——>平衡軸從動齒輪——>平衡軸。單平衡可以平衡占整個(gè)振動比例相當(dāng)大的一階振動,可以使發(fā)動機(jī)的振動得到明顯改善。由于單平衡軸方式結(jié)構(gòu)簡單,占用的空間小,在單缸和小排量的發(fā)動機(jī)中應(yīng)用較廣。
四、平衡軸的應(yīng)用
綜上所述,平衡軸就是用來平衡和減少摩托車發(fā)動機(jī)的振動,以達(dá)到減少發(fā)動機(jī)振動,降低發(fā)動機(jī)的噪音,延長發(fā)動機(jī)使用壽命,提升駕乘者的舒適度的目的。