2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




На страницу 1, 2, 3  След.
 
 Баланс ДВС противовесом и центробежная сила
Сообщение27.10.2024, 14:45 
Добрый день.
Почему шатун с поршнем в ВМТ расположены на 180 градусов к противовесу и при объяснении баланса двигателя говорят, что силы направлены в противоположные стороны? По теории движения тела по окружности не должно быть как на правой части картинки, тело стремится двигаться по прямой (касательной к окружности) и в таком положении баланс сил был бы действительно уравновешенным? (Вращение по часовой стрелке).Спасибо.
Изображение

 
 
 
 Re: Баланс ДВС противовесом и центробежная сила
Сообщение27.10.2024, 15:14 
bejevii cetron
Куда направлена сила, которая заставляет тело двигаться по окружности?

 
 
 
 Re: Баланс ДВС противовесом и центробежная сила
Сообщение27.10.2024, 21:38 
К оси?

 
 
 
 Re: Баланс ДВС противовесом и центробежная сила
Сообщение27.10.2024, 23:54 
bejevii cetron
У вот все и разьяснилось.

 
 
 
 Re: Баланс ДВС противовесом и центробежная сила
Сообщение28.10.2024, 21:44 
Да не. На сколько я понял всё вот как обстоит. Поршень движется вверх с большой скоростью, но в ВМТ должен резко остановиться и поменять направление. Но так как инерция движения вверх высока, то не может быть скомпенсирована только кривошипом и поршень как бы дёргает вверх всю конструкцию. Поэтому в некоторых конструкциях добавляют противовес на кривошип. Масса которого по инерции движется вниз (на картинке) и уравновешивает дерганья от поршня.

 
 
 
 Re: Баланс ДВС противовесом и центробежная сила
Сообщение12.11.2024, 19:41 
sergey zhukov в сообщении #1659760 писал(а):
bejevii cetron
Куда направлена сила, которая заставляет тело двигаться по окружности?

Добрый день.
Вот что подразумевалось в вопросе.
Кажется, что инженеры ДВС рассматривают центробежную силу в инерциальной системе отчёта, то есть непосредственно ими наблюдаемую и измеряемую. Иначе и не понятно зачем переходить в неинерциальную систему отчёта и описывать работу конструкции "с точки зрения" её вращающихся частей. Или, можно добавить, а как же описывалась бы работа ДВС в инерциальной системе?

Ещё не понятно почему фиктивная сила инерции при вращении направлена от оси.
Вот, Вы, пишите правило физики - потому что сила инерции направлена против действия силы. Но тело стремится двигаться по касательной к окружности и кажется логичным, что сила инерции должна быть направлена по этой траектории. Например, к оси прикреплён стержень к стержню металлический шар, система вращается; если резко остановить ось, то инерция шара будет направлена по касательной к окружности? и даже стержень может изогнуться в этом направлении при недостаточной прочности (а не растянуться) при наблюдении из любой из систем?
Вот и не понимаю тело стремится двигаться по касательной, а фиктивная сила инерции направлена от оси ....

 
 
 
 Re: Баланс ДВС противовесом и центробежная сила
Сообщение12.11.2024, 19:45 
Аватара пользователя
bejevii cetron в сообщении #1661303 писал(а):
центробежную силу в инерциальной системе отчёта,


Никакой центробежной силы в инерциальной системе отсчета не бывает.

 
 
 
 Re: Баланс ДВС противовесом и центробежная сила
Сообщение12.11.2024, 21:40 
bejevii cetron в сообщении #1661303 писал(а):
Но тело стремится двигаться по касательной к окружности и кажется логичным, что сила инерции должна быть направлена по этой траектории.

Это было бы логичным, если бы и сила, которая заставляет тело двигаться по окружности, также была бы направлена по касательной. Но нет, она направлена к центру (потому и называется центростремительной). Соответственно, сила инерции, которая ей противоположна в неинерциальной системе - направлена от центра.

 
 
 
 Re: Баланс ДВС противовесом и центробежная сила
Сообщение13.11.2024, 00:43 
bejevii cetron
Когда тело движется по окружности, есть вполне реальная сила, которая заставляет его так двигаться. Если это шарик на веревочке, то эта сила - натяжение веревочки. Натяжение веревочки может быть направлено только вдоль веревочки, и никак иначе. Вот так и описывается движение по окружности в инерциальной системе отсчета. И никакие фиктивные силы вроде центробежной в этой ИСО приплетать не нужно.

Если сила направлена вдоль скорости движения тела, то происходит изменение модуля скорости, но не ее направления (тело движется по прямой с замедлением или ускорением). Если же сила направления поперек скорости тела, то происходит изменение направления вектора скорости, но его модуль остается постоянным (тело движется по кривой с постоянной по модулю скоростью).

Если тело стремится двигаться по касательной, а движется при этом по кругу, то что-то постоянно "толкает его вбок", чтобы оно сворачивало с касательной. Если же попытаться его резко остановить, то разумеется, придется приложить силу вдоль касательной. Но если оно движется по окружности с постоянной по модулю скоростью, и никто его резко не тормозит, то остается только сила, перпендикулярная скорости.

И вообще: тело при движении по окружности сохраняет свою кинетическую энергию, хотя сила на него постоянно действует. Почему? Потому, что сила в данном случае всегда перпендикулярна перемещению, и ее работа равна нулю.

 
 
 
 Re: Баланс ДВС противовесом и центробежная сила
Сообщение13.11.2024, 08:34 
bejevii cetron в сообщении #1661303 писал(а):
Кажется, что инженеры ДВС рассматривают центробежную силу в инерциальной системе отчёта, то есть непосредственно ими наблюдаемую и измеряемую.
bejevii cetron, рассмотрите, подумайте, над такой задачей:
Предполагаем, пока, что шатуны и коленчатый вал ДВС не имеют массы.
А поршни этого ДВС имеют массу.

Предположим, что ДВС жёстко закреплён на фундаменте. Определите какая переменная сила (вибрация) действует на крепления двигателя к фундаменту?

 
 
 
 Re: Баланс ДВС противовесом и центробежная сила
Сообщение13.11.2024, 20:05 
Интересно, по теории движения по окружности.
А если вращение с угловым ускорением (тангенциальным). На оси стержень на стержне шар. Если шар начинает вращаться с угловым ускорением, то у него будет инерция покоя направлена по касательной против вращения? Одновременно будет инерция от оси (фиктивная центробежная сила)? Как бы одна и та же масса шара будет участвовать в двух силах инерции (как бы двойная масса не получается)?
А ещё странный, но пример, если поместить вращающийся шар на стержне в воду, то очевидно, чтобы вращение было равномерным нужна сила не только направленная к оси, но и перпендикулярная радиусу сила поддерживающая скорость вращения; тут уже будут другие уравнения для движения по окружности? Или тоже считается, что при достижении постоянной скорости силы уравновешенны и всё как обычно?

Цитата:
рассмотрите, подумайте, над такой задачей:
Предполагаем, пока, что шатуны и коленчатый вал ДВС не имеют массы.
А поршни этого ДВС имеют массу.

Предположим, что ДВС жёстко закреплён на фундаменте. Определите какая переменная сила (вибрация) действует на крепления двигателя к фундаменту?


Кажется, сила так и будет рассчитываться - масса поршня умноженная на ускорение и будет действовать на фундамент с частотой в два раза больше оборотов (будет действовать в ВМТ и НМТ). Да?

 
 
 
 Re: Баланс ДВС противовесом и центробежная сила
Сообщение13.11.2024, 21:44 
bejevii cetron в сообщении #1661388 писал(а):
Кажется, сила так и будет рассчитываться - масса поршня умноженная на ускорение и будет действовать на фундамент с частотой в два раза больше оборотов (будет действовать в ВМТ и НМТ). Да?
Да. Если мы рассматриваем двигатель с одним поршнем.
Зависимость этой переменной силы от времени будет отдалённо напоминать синусоиду. И частота этой "синусоиды" равна частоте вращения коленчатого вала двигателя.
И важный момент - эта сила, действующая на крепления двигателя, направлена вертикально, вдоль цилиндра (либо вверх, либо вниз, горизонтальных составляющих этой силы нет).

Следующий вопрос.
Предполагаем теперь, что поршень и шатун не имеют массы, а коленчатый вал имеет несбалансированную массу.
Какая переменная сила действует на крепления двигателя к фундаменту в этом случае?

 
 
 
 Re: Баланс ДВС противовесом и центробежная сила
Сообщение14.11.2024, 14:33 
Цитата:
Следующий вопрос.

Огласите весь список, пожалуйста (желательно с ответами :-) ).
Ваш второй вопрос, кажется, относится ко вторичному балансу двигателя. И смотря как не сбалансирован коленвал он может стремиться как и развернуть двигатель вокруг вертикальной оси, так и раскачивать в стороны, вверх и вниз.

Хочу напомнить, часть моего вопроса: очень похоже, что инженеры рассчитывая баланс ДВС считают центробежной силой вполне реальной. Иначе и непонятно как фиктивная сила может противодействовать реальным дёрганьям. И как будет выглядеть описание работы ДВС с реальными силами в инерциальной системе.

 
 
 
 Re: Баланс ДВС противовесом и центробежная сила
Сообщение14.11.2024, 15:41 
bejevii cetron в сообщении #1661430 писал(а):
как не сбалансирован коленвал
Предположим, что сначала вал был сбалансирован и на нём были установлены два одинаковых противовеса (с обоих сторон шатунной шейки).
Потом мы эти противовесы сняли. И у коленчатого вала появился дисбаланс.
(Вал со снятыми противовесами, будет сбалансирован относительно оси, которая параллельна оси, проходящей через коренные шейки.)
(Рассматриваем пока одноцилиндровый двигатель, и у коленчатого вала одна шатунная шейка и две коренных)
rascas в сообщении #1661392 писал(а):
Следующий вопрос.
Предполагаем теперь, что поршень и шатун не имеют массы, а коленчатый вал имеет несбалансированную массу.
Какая переменная сила действует на крепления двигателя к фундаменту в этом случае?
Этот вопрос аналогичен вопросу:
Вы раскрутили грузик на нитке. Какая сила действует на Вашу руку, когда грузик вращается на нитке?

 
 
 
 Re: Баланс ДВС противовесом и центробежная сила
Сообщение14.11.2024, 21:12 
Цитата:
Этот вопрос аналогичен вопросу:
Вы раскрутили грузик на нитке. Какая сила действует на Вашу руку, когда грузик вращается на нитке?

Центробежная сила действует на нить, а натяжение нити действует на руку?

 
 
 [ Сообщений: 33 ]  На страницу 1, 2, 3  След.


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group