Startværdien ved valg af størrelsen på krumtapakselleddene er skyderens fulde slaglængde, specificeret af standarden eller af tekniske årsager for de typer maskiner, for hvilke skyderens maksimale slaglængde ikke er specificeret (saks osv.).
Følgende betegnelser er introduceret i figuren: dО, dА, dВ - diametre af fingrene i hængslerne; e – excentricitetsværdi; R – krumtap radius; L – plejlstangslængde; ω - vinkelhastighed for rotation af hovedakslen; α er vinklen for utilgængelighed for håndsvinget til gearkassen; β - afvigelsesvinkel for plejlstangen fra den lodrette akse; S – størrelsen af skyderens fulde slag.
Baseret på den givne værdi af skyderens slaglængde S (m) bestemmes krumtappens radius:
For en aksial krumtapmekanisme bestemmes funktionerne af skyderforskydning S, hastighed V og acceleration j fra krumtapakselens α rotationsvinkle af følgende udtryk:
S = R, (m)
V = ω R , (m/s)
j = ω 2 R, (m/s 2)
For en disaksial krumtapmekanisme er funktionerne af skyderens forskydning S, hastighed V og acceleration j fra krumtapakslens α rotationsvinkel henholdsvis:
S = R, (m)
V = ω R , (m/s)
j = ω 2 R, (m/s 2)
hvor λ er plejlstangskoefficienten, hvis værdi for universalpresser bestemmes inden for området 0,08...0,014;
ω – krumtappens vinkelhastighed, som estimeres baseret på antallet af skyderens slag pr. minut (s -1):
ω = (π n) / 30
Den nominelle kraft udtrykker ikke den faktiske kraft, der udvikles af drevet, men repræsenterer den maksimale styrke af de pressedele, der kan påføres slæden. Den nominelle kraft svarer til en strengt defineret rotationsvinkel for krumtapakslen. For enkeltvirkende krumtappresser med envejsdrev er den nominelle kraft den kraft, der svarer til rotationsvinklen α = 15...20 o, regnet fra nederste dødpunkt.
Kinematik af krankmekanismen
Forbrændingsmotorer til biler bruger hovedsageligt to typer krumtapmekanismer (krank): central(aksial) og fortrængt(disaksial) (fig. 5.1). En forskudt mekanisme kan skabes, hvis cylinderaksen ikke skærer aksen for forbrændingsmotorens krumtapaksel eller er forskudt i forhold til stempelstiftens akse. En flercylindret forbrændingsmotor er dannet på grundlag af de specificerede CV-motorskemaer i form af et lineært (in-line) eller multi-row design.
Ris. 5.1. Kinematiske skemaer Krumtapaksel til motorkøretøjer: EN- central lineær; b- forskudt lineær
Bevægelseslovene for krumtapakseldele studeres ved hjælp af dens struktur, de grundlæggende geometriske parametre for dens led, uden at tage hensyn til de kræfter, der forårsager dens bevægelse og friktionskræfter, såvel som i fravær af mellemrum mellem de tilhørende bevægelige elementer og en konstant krumtappens vinkelhastighed.
De vigtigste geometriske parametre, der bestemmer bevægelseslovene for elementerne i den centrale krumtapaksel, er (fig. 5.2, a): g- krumtapaksel krumtap radius; / w - længden af plejlstangen. Parameter A = g/1 w er et kriterium for den kinematiske lighed af den centrale mekanisme. Forbrændingsmotorer til biler bruger mekanismer med A = 0,24...0,31. I disaksiale krumtapaksler (fig. 5.2, b) mængden af forskydning af cylinderaksen (stiften) i forhold til krumtapakslens akse (EN) påvirker dets kinematik. For forbrændingsmotorer til biler er den relative slagvolumen Til = a/g= 0,02...0,1 - yderligere kriterium for kinematisk lighed.
Ris. 5.2. Beregningsdiagram af KShM: EN- central; b- fordrevet
Kinematik af krumtapakselelementerne er beskrevet, når stemplet bevæger sig, startende fra TDC til BDC, og krumtappen roterer med uret af lovene for tidsvariation (/) af følgende parametre:
- ? stempelbevægelse - x;
- ? krumtap vinkel - (p;
- ? plejlstangens afvigelsesvinkel fra cylinderaksen - (3.
Analysen af krumtapakslens kinematik udføres kl bestandighed vinkelhastighed af krumtapakslen c eller krumtapakslens rotationshastighed ("), relateret til hinanden ved forholdet co = kp/ 30.
På forbrændingsmotordrift De bevægelige elementer i krumtapakslen foretager følgende bevægelser:
- ? krumtapakslens rotationsbevægelse i forhold til dens akse er bestemt af afhængighederne af rotationsvinklen ср, vinkelhastigheden с og accelerationen e til tiden t. I dette tilfælde er cp = co/, og hvis co er konstant - e = 0;
- ? stemplets frem- og tilbagegående bevægelse beskrives ved afhængighederne af dets forskydning x, hastighed v og acceleration j fra krumtap vinkel gns.
Central stempelbevægelse Krumtappen ved drejning af krumtappen gennem en vinkel cp er defineret som summen af dens forskydninger fra drejning af krumtappen gennem en vinkel cp (Xj) og fra afbøjningen af plejlstangen gennem en vinkel p (x p) (se fig. 5.2). :
Denne afhængighed, ved hjælp af relationen x = g/1 w, forholdet mellem vinklerne ср og р (Asincp = sinp) kan tilnærmelsesvis repræsenteres som en sum af harmoniske, der er multipla af krumtapakslens rotationshastighed. For eksempel for x= 0,3 de første amplituder af harmoniske er relateret til 100:4,5:0,1:0,005. Derefter kan beskrivelsen af stempelbevægelsen med tilstrækkelig nøjagtighed til praksis begrænses til de to første harmoniske. Så for cp = co/
Stempelhastighed defineret som 
og ca
Stempelacceleration beregnet med formlen 
og ca
I moderne forbrændingsmotorer v max = 10...28 m/s, y max = 5000...20.000 m/s 2. Når stempelhastigheden stiger, øges friktionstab og motorslid.
For en forskudt krumtapaksel har de omtrentlige afhængigheder formen
Disse afhængigheder, i sammenligning med deres analoger for den centrale krumtapaksel, adskiller sig i et yderligere udtryk proportionalt med kk. Da dens værdi for moderne motorer er kk= 0,01...0,05, så er dens indflydelse på mekanismens kinematik lille, og i praksis negligeres den normalt.
Kinematikken af den komplekse plan-parallelle bevægelse af plejlstangen i dets svingplan består af bevægelsen af dens øvre hoved med stemplets kinematiske parametre og rotationsbevægelse i forhold til leddet mellem plejlstangen og stemplet .
Når motoren kører, virker følgende kræfter i krumtapakslen på hver cylinder: gastryk på stemplet P, masserne af de fremadgående dele af krumtapakslenG , inerti af translationelt bevægelige deleP Og og friktion i krumtapakslen R T .
Friktionskræfter kan ikke beregnes nøjagtigt; de betragtes som inkluderet i propelmodstanden og tages ikke i betragtning. Derfor virker drivkraften i det generelle tilfælde på stempletP d = P + G +P Og .
Kræfter henvist til 1 m 2 stempel område,
DrivkraftR d påføres midten af stempelstiften (tværhovedstift) og rettet langs cylinderaksen (fig. 216). På stempelstiftenP d opdeles i komponenter:
R n - normalt tryk, der virker vinkelret på cylinderaksen og presser stemplet til bøsningen;
R w - kraft, der virker langs plejlstangens akse og overføres til krumtapstiftens akse, hvor den igen dekomponeres til komponenterR ? OgR R (Fig. 216).
En indsatsR ? virker vinkelret på krumtappen, får den til at rotere og kaldes tangent. En indsatsR R virker langs krumtappen og kaldes radial. Fra geometriske sammenhænge har vi:
Numerisk værdi og fortegn for trigonometriske størrelser
til motorer med forskellige konstante krumtapakseldrev? =R /L kan tages fra dataene
Størrelse og tegnR d bestemt ud fra drivkraftdiagrammet, som repræsenterer en grafisk gengivelse af loven om ændring af drivkraften for en omdrejning af krumtapakslen for totaktsmotorer og for to omdrejninger for firetaktsmotorer, afhængig af krumtapakslens rotationsvinkel . For at opnå værdien af drivkraften er det nødvendigt først at konstruere de følgende tre diagrammer.
1. Diagram over ændringer i tryk p i cylinderen afhængig af krumtappens rotationsvinkel? Ud fra beregningsdataene for motorens driftsproces opbygges et teoretisk indikatordiagram, hvorfra trykket i cylinderen p bestemmes afhængigt af dens volumen V. For at ombygge indikatordiagrammet fra koordinaterne pV til koordinaterne p-? (tryk - aksel rotationsvinkel), linier c. m. t. m.t. skal forlænges nedad, og en ret linje AB skal tegnes parallelt med V-aksen (fig. 217). Segment AB er divideret med et punktOM i halvdelen og fra dette punkt beskriver radius AO en cirkel. Fra midten af cirkelpunktetOM mod N. m.t. afsætte et segmentOO " = 1 / 2 R 2 / L Brix ændring. Fordi
Værdien af konstanten KShM? = R/L er taget i henhold til eksperimentelle data. For at opnå værdien af korrektionen OO", på diagrammets skala, i formlen OO" = 1 / 2 ?R, i stedet for R, skal du erstatte værdien af segmentet AO. Fra punkt O, som kaldes Brix-polen, beskriv en anden cirkel med en vilkårlig radius og opdel den i et vilkårligt antal lige store dele (normalt hver 15° fra Brix-polen).OM "stråler trækkes gennem divisionspunkterne. Fra strålernes skæringspunkter med en cirkel med radius AO tegnes lige linjer parallelt med p-aksen opad. Derefter plottes gastrykkoordinater i tegningens frie rum. ved hjælp af en målerR - krumtap rotationsvinkel?°; Tag den atmosfæriske tryklinje som referencepunkt og fjern ordinatværdierne for fyldnings- og ekspansionsprocessen fra p-V-diagrammet for vinkler på 0°, 15°, 30°, ..., 180° og 360°, 375° , 390°, ..., 540 °, overfør dem til koordinater for de samme vinkler og forbind de resulterende punkter med en glat kurve. Kompressions- og udløsningssektionerne er konstrueret på samme måde, men i dette tilfælde Brix-korrektionenOO "sæt til side på et segmentAB til siden ind. m.t. Som et resultat af disse konstruktioner opnås et detaljeret indikatordiagram (fig. 218,EN ), som kan bruges til at bestemme gastrykketR på stemplet for enhver vinkel? dreje håndsvinget. Trykskalaen for det udvidede diagram vil være den samme som i diagrammet i p-V koordinater. Når man konstruerer et diagram p = f(?), betragtes de kræfter, der fremmer stemplets bevægelse, som positive, og de kræfter, der hindrer denne bevægelse, betragtes som negative.
2. Diagram over massekræfter af frem- og tilbagegående og bevægelige dele af krumtapakslen. I forbrændingsmotorer i bagagerummet inkluderer massen af translatorisk bevægelige dele stemplets masse og en del af plejlstangens masse. Crosshead-modeller inkluderer desuden masserne af stangen og skyderen. Massen af dele kan beregnes, hvis der er tegninger med dimensionerne af disse dele. Den del af plejlstangsmassen, der udfører frem- og tilbagegående bevægelse erG 1 = G w l 1 / l , HvorG w - plejlstangsmasse, kg; l - plejlstangslængde, m; l 1 - afstand fra plejlstangens tyngdepunkt til krumtapstiftens akse,m :
Til foreløbige beregninger kan de specifikke masseværdier for translationelt bevægelige dele tages: 1) for højhastigheds-firetaktsmotorer i bagagerummet 300-800 kg/m 2 og lav hastighed 1000-3000 kg/m 2 ; 2) til højhastigheds-to-takts motorer 400-1000 kg/m 2 og lav hastighed 1000-2500 kg/m 2 ; 3) til crosshead højhastigheds firetaktsmotorer 3500-5000 kg/m 2 og lav hastighed 5000-8000 kg/m 2 ;
4) til crosshead højhastigheds totaktsmotorer 2000-3000 kg/m 2 og lav hastighed 9000-10 000 kg/m 2 . Da størrelsen af massen af de translationelt bevægelige dele af krumtapakslen og deres retning ikke afhænger af krumtappens rotationsvinkel, vil diagrammet over massekræfter have den form, der er vist i fig. 218,b . Dette diagram er konstrueret i samme målestok som det foregående. I de dele af diagrammet, hvor massekraften fremmer stemplets bevægelse, betragtes den som positiv, og hvor den forstyrrer, betragtes den som negativ.
3. Diagram over inertikræfter af translationelle og bevægelige dele. Det er kendt, at inertikraften af et translationelt bevægeligt legemeR Og =Ga n (G - kropsmasse, kg; a - acceleration, m/sek 2 ). Massen af de fremadgående dele af krumtapakslen, angivet 1 m 2 areal af stemplet, m = G / F. Accelerationen af denne masse bestemmes afformel (172). Inertikraften af de translationelt bevægelige dele af krumtapakslen, refereret til 1 m 2 Stempelarealet kan bestemmes for en hvilken som helst drejningsvinkel på krumtappen ved hjælp af formlen
Beregning P Og for anderledes? Det er tilrådeligt at producere i tabelform. Baseret på dataene i tabellen er et diagram over inertikræfterne af translationelle og bevægelige dele konstrueret i samme skala som de foregående. Karakter af kurvenP Og = f (?) er givet i fig. 218,V . Ved begyndelsen af hvert slag af stemplet hæmmer inertikræfter dets bevægelse. Derfor er kræfterne P Og har et negativt fortegn. Ved slutningen af hvert inertislag kraft P Og bidrage til denne bevægelse og får derfor et positivt tegn.
Inertikræfter kan også bestemmes grafisk. For at gøre dette skal du tage et segment AB, hvis længde svarer til stemplets slag på skalaen af abscisseaksen (fig. 219) i det udvidede indikatordiagram. Fra punkt A ned ad vinkelret plottes et segment AC på ordinatskalaen af indikatordiagrammet, der udtrykker inertialkraften af de translationelt bevægelige dele i c. m.t. (? = 0), lig medP i(v.m.t) = G / F R ? 2 (1 + ?). På samme skala aflægges et segment VD fra punkt B - inertikraften i n. m.t. (? = 180°), lig med P i(n.m.t) = - G / F R ? 2 (1 - ?). Punkterne C og D er forbundet med en ret linje. Fra skæringspunktet mellem CD og AB plottes et segment EK lig med 3 på en ordinatskala.G/A R? 2 . Punkt K er forbundet med lige linjer til punkterne C og D, og de resulterende segmenter KS og KD er opdelt i det samme antal lige store dele, men ikke mindre end fem. Delingspunkter er nummereret i én retning, og lignende er forbundet med lige linjer1-1 , 2-2 , 3-3 osv. Gennem punkterne C ogD og skæringspunkterne for lige linjer, der forbinder de samme tal, tegner en glat kurve, der udtrykker loven om ændring i inertikræfter under stemplets nedadgående bevægelse. For den sektion, der svarer til stemplets bevægelse til c. m.t. vil inertikraftkurven være et spejlbillede af den konstruerede.
DrivkraftdiagramP d = f (?) er konstrueret ved algebraisk at summere ordinaterne af de tilsvarende vinkler i diagrammerne
Når man summerer ordinaterne for disse tre diagrammer, bevares ovenstående tegnregel. Ifølge diagrammetR d = f (?) det er muligt at bestemme drivkraften pr. 1 m 2 stempelområde til enhver krumtapvinkel.
Kraft, der virker ved 1 m 2 areal af stemplet vil være lig med den tilsvarende ordinat på diagrammet over drivkræfter, ganget med ordinatskalaen. Den samlede kraft, der driver stemplet, er
hvor s d - drivkraft pr. 1 m 2 stempelareal, n/m 2 ; D - cylinderdiameter, m.
Ved hjælp af formler (173) ved hjælp af drivkraftdiagrammet kan du bestemme værdierne for normalt tryk p n styrkeR w , tangential kraft P ? og radial kraftP R ved forskellige krankpositioner. Grafisk udtryk for loven om kraftændring P ? afhængig af vinklen? rotation af håndsvinget kaldes det tangentielle kraftdiagram. Beregning af værdierR ? til forskellige? fremstillet ved hjælp af et diagramP d = f : (?) og ifølge formel (173).
På baggrund af beregningsdataene konstrueres et diagram over tangentielle kræfter for en cylinder af totakts (fig. 220, a) og firetaktsmotorer (fig. 220,6). Positive værdier er plottet opad fra x-aksen, negative værdier er plottet nedad. Tangentialkraften betragtes som positiv, hvis den er rettet i krumtapakslens rotationsretning, og negativ, hvis den er rettet mod krumtapakslens rotation. OmrådediagramR ? = f (?) udtrykker på en vis skala tangentialkraftens arbejde i en cyklus. Tangentiale kræfter for enhver vinkel? akselrotation kan bestemmes som følger på en enkel måde. Beskriv to cirkler - den ene med krumtappens radiusR og det andet hjælpemiddel - med radius?R (fig. 221). Udfør for givet vinkel? radius OA og forlænge den, indtil den skærer hjælpecirklen i punkt B. Byg en BOS, hvor BC vil være parallel med cylinderaksen, og CO vil være parallel med plejlstangens akse (til dette?). Fra punkt A plottes størrelsen af drivkraften P på den valgte skala d for det?; derefter segmentet ED tegnet vinkelret på cylinderens akse, indtil det skærer den rette linjeAD , parallelCO , og vil være den ønskede P ? for den udvalgte?.
Ændring i tangential kraft?R ? motor kan repræsenteres som et sammenfattende diagram af tangentielle kræfter?R ? = f (?). For at konstruere det har du brug for så mange diagrammer P ? = f (?), hvor mange cylindre har motoren, men forskudt den ene i forhold til den anden i en vinkel? vsp dreje håndsvinget mellem to efterfølgende blink (fig. 222,a-c ). Algebraisk tilføjelse af ordinaterne for alle diagrammer ved de tilsvarende vinkler, får vi de samlede ordinater for forskellige positioner af krumtappen. Får du et diagram ved at forbinde deres ender?P ? = f (?). Diagrammet over de samlede tangentielle kræfter for en to-cylindret totaktsmotor er vist i fig. 222, v. Et diagram er konstrueret på lignende måde for en flercylindret firetaktsmotor.
Diagram?R ? = f (?) kan også konstrueres analytisk, idet den kun har ét diagram over tangentielle kræfter for en cylinder. For at gøre dette skal du opdele diagrammetR ? = f (?) i sektioner hver? vsp grader. Hver sektion er opdelt i det samme antal lige store segmenter og nummereret, Fig. 223 (til firetaktsz = 4). KurveordinaterR ? = f (?), svarende til de samme punkttal, summeres algebraisk, hvilket resulterer i ordinaterne for den samlede kurve for tangentielle kræfter.
På diagrammet?R ? = f (?) plot den gennemsnitlige værdi af tangentialkraften P ? cp . For at bestemme gennemsnitsordinaten P ? cp totaldiagram af tangentielle kræfter på tegningens skala, kræves arealet mellem kurven og x-aksen i et længdesnit? vsp dividere med længden af dette afsnit af diagrammet. Hvis kurven for det totale diagram af tangentielle kræfter skærer abscisseaksen, så for at bestemme P ? ons du skal dividere den algebraiske sum af arealet mellem kurven og x-aksen med længden af diagramudsnittet. Efter at have plottet værdien P på diagrammet ? ons op fra x-aksen fås en ny akse. Områder mellem kurven og denne akse placeret over linje P ? , udtrykke positivt arbejde, og under aksen - negativ. Mellem R ? ons og modstandskraften af den drevne enhed skal eksistere lighed.
Du kan fastslå afhængigheden P ? ons fra gennemsnitligt indikatortrykR jeg : til totaktsmotor P ? cp = s jeg z/? og til firetaktsmotor P ? cp = s jeg z/2? (z – antal cylindre). Af P ? cp bestemme det gennemsnitlige drejningsmoment på motorakslen
hvor D er cylinderdiameteren, m; R - krumtapradius, m.
Under motordrift virker følgende hovedkraftfaktorer i krumtapakslen: gastrykkræfter, inertikræfter af mekanismens bevægelige masser, friktionskræfter og momentet af nyttig modstand. I den dynamiske analyse af en krumtapaksel ignoreres friktionskræfter normalt.
Ris. 8.3. Påvirkning af krumtapakselelementer:
a - gaskræfter; b - inertikræfter Pj; c - inerticentrifugalkraft K r
Gastrykkræfter. Kraften af gastryk opstår som et resultat af implementeringen af arbejdscyklussen i cylindrene. Denne kraft virker på stemplet, og dens værdi bestemmes som produktet af trykfaldet og dets areal: P g = (p g - p 0)F p (her er p g trykket i motorcylinderen over stemplet; p 0 er trykket i krumtaphuset F n - stempelområde). For at vurdere den dynamiske belastning af krumtapakslens elementer er afhængigheden af kraften P g på tid vigtig
Gastrykkraften, der virker på stemplet, belaster krumtaphusets bevægelige elementer, overføres til krumtaphusets hovedlejer og balanceres inde i motoren på grund af den elastiske deformation af krumtaphusets lastbærende elementer af kraften, der virker på topstykket (fig. 8.3, a). Disse kræfter overføres ikke til motorophængene og forårsager ikke motorubalance.
Inertikræfter af bevægelige masser. Krumtapakslen er et system med distribuerede parametre, hvis elementer bevæger sig ujævnt, hvilket fører til forekomsten af inertibelastninger.
En detaljeret analyse af dynamikken i et sådant system er i princippet mulig, men involverer en stor mængde beregning. Derfor, i ingeniørpraksis, for at analysere motordynamik, bruges modeller med klumpede parametre skabt på basis af substituerende massemetoden. I dette tilfælde skal den dynamiske ækvivalens af modellen og det aktuelle system til enhver tid opfyldes, hvilket sikres af ligheden mellem deres kinetiske energier.
Typisk anvendes en model af to masser forbundet med hinanden af et absolut stift inertifrit element (fig. 8.4).
Ris. 8.4. Dannelse af en to-masse dynamisk model af et svinghjul
Den første erstatningsmasse mj er koncentreret ved stemplets grænseflade med plejlstangen og udfører frem- og tilbagegående bevægelse med stemplets kinematiske parametre, den anden m r er placeret i grænsefladepunktet mellem plejlstangen og krumtappen og roterer ensartet med Vinkelhastighed yu ω.
detaljer stempel gruppe udføre en retlinet frem- og tilbagegående bevægelse langs cylinderens akse. Da stempelgruppens massecentrum praktisk talt falder sammen med stempeltappens akse, er det nok for at bestemme inertialkraften P j p at kende massen af stempelgruppen m p, som kan koncentreres i et givet punkt, og accelerationen af massecentret j, som er lig med stemplets acceleration: P j p = - m p j.
Krumtappens krumtap laver en ensartet rotationsbevægelse. Strukturelt består den af en kombination af to halvdele af hovedtappen, to kinder og en plejlstangstap. Med ensartet rotation er hvert af disse krumtapelementer udsat for en centrifugalkraft, der er proportional med dens masse og centripetalacceleration.
I den tilsvarende model er krumtappen erstattet af en masse m k, placeret i en afstand r fra rotationsaksen. Værdien af massen m k bestemmes ud fra den betingelse, at den centrifugalkraft, den skaber, er lig med summen af centrifugalkræfterne af krumtapelementernes masser: K k = K r w.w + 2K r w eller m k rω 2 = m w.w rω 2 + 2m w ρ w ω 2, hvorfra vi får m k = m w.sh + 2m sh ρ sh ω 2 /r.
Elementerne i plejlstangsgruppen udfører kompleks plan-parallel bevægelse. I tomassemodellen af krumtapakslen er massen af plejlstangsgruppen m w opdelt i to erstatningsmasser: m w. n, koncentreret om stempeltappens akse, og m sh.k, relateret til aksen for krumtapakslens krumtapaksel. I dette tilfælde skal følgende betingelser være opfyldt:
1) summen af masserne koncentreret ved udskiftningspunkterne på plejlstangsmodellen skal være lig med massen af det udskiftede krumtapakselled: m w. p + m sh.k = m sh
2) placeringen af massecentret for elementet i den rigtige CVM og dets udskiftning i modellen skal være uændret. Så m w. p = m w l sh.k /l w og m sh.k = m w l sh.p /l w.
Opfyldelsen af disse to betingelser sikrer den statiske ækvivalens af erstatningssystemet til den reelle CSM;
3) betingelsen for dynamisk ækvivalens af udskiftningsmodellen er sikret, når summen af inertimomenterne af masserne placeret ved modellens karakteristiske punkter er lig. Denne betingelse gælder for modeller med dobbeltmasse plejlstang eksisterende motorer er normalt ikke opfyldt; det negligeres i beregninger på grund af dets små numeriske værdier.
Endelig, ved at kombinere masserne af alle led i CVM'en ved udskiftningspunkterne for den dynamiske model af CVM'en, opnår vi:
masse koncentreret om fingerens akse og udfører frem- og tilbagegående bevægelse langs cylinderens akse, m j = m p + m w. P;
masse placeret på plejlstangstappens akse og udfører en rotationsbevægelse omkring krumtapakslens akse, m r = m til + m sh.k. Til V-formede forbrændingsmotorer med to plejlstænger placeret på den ene krumtap på krumtapakslen, m r = m k + 2m sh.k.
I overensstemmelse med den accepterede CVS-model forårsager den første erstatningsmasse m j, der bevæger sig ujævnt med stemplets kinematiske parametre, en inertikraft Pj = - m j j, og den anden masse m r, der roterer ensartet med krumtappens vinkelhastighed, skaber en centrifugal inertikraft K r = K r w + K k = - m r rω 2 .
Træghedskraften P j afbalanceres af reaktionerne fra de understøtninger, som motoren er installeret på. Da det er variabelt i værdi og retning, kan det, hvis der ikke træffes særlige foranstaltninger, være årsagen til ekstern ubalance i motoren (se fig. 8.3, b).
Når man analyserer dynamikken og især motorens balance, under hensyntagen til den tidligere opnåede afhængighed af accelerationen y af krumtappens φ rotationsvinkel, er kraften P j repræsenteret som summen af inertikræfterne af den første (P jI) og anden (P jII) orden:
hvor C = - m j rω 2.
Centrifugalkraften af inerti K r = - m r rω 2 fra krumtapakslens roterende masser er en vektor af konstant størrelse, rettet langs krumtappens radius og roterer med en konstant vinkelhastighed ω. Kraften K r overføres til motorophængene, hvilket forårsager variable reaktioner (se fig. 8.3, c). Således kan kraften K r, ligesom kraften P j, være årsag til ekstern ubalance i forbrændingsmotoren.
Totale kræfter og momenter, der virker i mekanismen. Kræfterne Рg og Рj, som har et fælles anvendelsespunkt for systemet og en enkelt handlingslinje, erstattes i den dynamiske analyse af krumtapakslen med den samlede kraft, som er en algebraisk sum: Р Σ = Рg + Рj ( Fig. 8.5, a).
Ris. 8.5. Kræfter i KShM: a - designdiagram; b - afhængighed af kræfter i krumtapakslen af krumtapakslens rotationsvinkel
For at analysere virkningen af kraften P Σ på krumtapakslens elementer, dekomponeres den i to komponenter: S og N. Kraften S virker langs plejlstangens akse og forårsager gentagne variable kompressionsspændinger af dens elementer. Kraften N er vinkelret på cylinderaksen og presser stemplet mod dets spejl. Effekten af kraften S på plejlstangen-krumtap-grænsefladen kan vurderes ved at overføre den langs plejlstangens akse til punktet for deres artikulation (S") og nedbryde den til en normalkraft K rettet langs krumtappens akse og en tangential kraft T.
Kræfterne K og T virker på krumtapakslens hovedlejer. For at analysere deres handling overføres kræfterne til midten af hovedstøtten (kræfter K, T" og T") Kraftparret T og T" på armen r skaber et drejningsmoment M k, som derefter overføres til. svinghjulet, hvor det udfører nyttigt arbejde. Summen af kræfterne K" og T" giver kraften S", som igen er opdelt i to komponenter: N" og .
Det er tydeligt, at N" = - N og = P Σ. Kræfterne N og N" på armen h skaber et væltende moment M def = Nh, som derefter overføres til motorstøtterne og afbalanceres af deres reaktioner. Motoren og de støttereaktioner, den forårsager, varierer over tid og kan være årsag til ekstern ubalance i motoren.
De grundlæggende forhold for de betragtede kræfter og momenter er som følger:
På krumtappen krumtap, der er en kraft S", rettet langs plejlstangens akse, og en centrifugalkraft K r w, der virker langs krumtappens radius. Den resulterende kraft R w. w (fig. 8.5, b), belaster den plejlstangstappen, er defineret som vektorsummen af disse to kræfter.
Rodhalse krumtappen på en 1-cylindret motor er belastet med kraft 
og krumtapmassernes centrifugale kraft af inerti. Deres resulterende styrke 
, der virker på krumtappen, opfattes af to hovedstøtter. Derfor er kraften, der virker på hver rodtap, lig med halvdelen af den resulterende kraft og er rettet i den modsatte retning.
Brugen af modvægte fører til en ændring i belastningen af rodjournalen.
Samlet motormoment. I en encylindret motor er drejningsmomentet 
Da r er en konstant værdi, er arten af dens ændring langs krumtappens rotationsvinkel fuldstændig bestemt af ændringen i tangentialkraften T.
Lad os forestille os en flercylindret motor som et sæt encylindrede motorer, hvor arbejdsprocesserne forløber identisk, men forskydes i forhold til hinanden med vinkelintervaller i overensstemmelse med den accepterede rækkefølge for motordrift. Momentet, der vrider hovedtappene, kan defineres som den geometriske sum af de momenter, der virker på alle krumtap forud for en given krumtap.
Lad os som et eksempel betragte dannelsen af drejningsmomenter i en firetakts (τ = 4) firecylindret (i = 4) lineær motor med cylinderdriftsrækkefølgen 1 - 3 - 4 - 2 (fig. 8.6).
Ved ensartet skift af blink vil vinkelforskydningen mellem successive arbejdsslag være θ = 720°/4 = 180°. så, under hensyntagen til driftsrækkefølgen, vil vinkelforskydningen af momentet mellem den første og tredje cylinder være 180°, mellem den første og fjerde - 360° og mellem den første og anden - 540°.
Som det følger af diagrammet ovenfor, bestemmes momentet, der vrider den i-te hovedtap, af summeringen af kraftkurverne T (fig. 8.6, b), der virker på alle i-1 krumtap foran den.
Øjeblikket, der drejer den sidste hovedtap, er det samlede drejningsmoment for motoren M Σ, som derefter overføres til transmissionen. Det varierer alt efter krumtapakslens rotationsvinkel.
Det gennemsnitlige samlede motormoment over vinkelintervallet af driftscyklussen M k av svarer til indikatormomentet M i udviklet af motoren. Dette skyldes det faktum, at kun gaskræfter producerer positivt arbejde.
Ris. 8.6. Dannelse af det samlede drejningsmoment for en firetakts firecylindret motor: a - designdiagram; b - drejningsmomentgenerering
Forelæsning 4. KINEMATIK OG DYNAMIK AF STEMPE FORBÆNDINGSMOTORER 1. Kinematik og dynamik i krumtapmekanismen 2. Motorafbalancering krumtapmekanismen (CSM) er den mest almindelige strukturelle implementering af et vigtigt funktionelt element varmemotor endelig konverter. Det følsomme element i denne konverter er stempel 2 (se fig. 1), hvis bund føler gastrykket. Gensidige og lige bevægelse Stemplet (under påvirkning af gastryk) omdannes til rotationsbevægelse af den udgående krumtapaksel ved hjælp af plejlstang 4 og krumtap 5.
De bevægelige dele af krumtapakslen omfatter også svinghjulet monteret i den bageste ende af krumtapakslen. Den mekaniske energi af en roterende krumtapaksel er karakteriseret ved drejningsmoment og rotationshastighed n. De stationære dele af krumtapakslen omfatter cylinderblok 3, cylinderhoved 1 og pan 6. Fig. 1. Ordning stempelmotor intern forbrænding: 1 blokhoved; 2 stempler; 3 cylinder blok; 4 plejlstang; 5 krumtapaksel krumtap; b sump (oliesump)
Driftsforholdene for krumtapakslen i moderne motorer, forbundet med påvirkningen af gaskræfter på stemplet, er karakteriseret ved betydelige og hurtigt variable hastigheder og accelerationer. Forbindelsesstangen og krumtapakslen opfatter og overfører betydelige belastninger. Analyse af alle kræfter, der virker i motorens krumtapaksel, er nødvendig for at beregne motorelementer for styrke, bestemme belastninger på lejer, vurdere balancen i motoren og beregne motorstøtter. Størrelsen og arten af ændringen i mekaniske belastninger, der falder på disse dele, bestemmes på grundlag af kinematiske og dynamiske undersøgelser af krumtapakslen. Den dynamiske beregning er forudgået af en termisk beregning, som gør det muligt at vælge motorens hoveddimensioner (cylinderdiameter, stempelslag) og bestemme størrelsen og arten af ændringen i kræfter under påvirkning af gastrykket.
Abv Fig. 2. Grundlæggende designdiagrammer krumtap mekanismer bilmotorer: en central; b forskudt; c V-formet 1. Krumtapmekanismens kinematik og dynamik I automobilstempelmotorer bruges hovedsagelig krumtapaksler med tre designskemaer (fig. 2): a) central eller aksial cylinderakse skærer krumtapakslens akse; b) forskudt eller disaksial, cylinderaksen forskydes en vis afstand i forhold til krumtapakslens akse; c) med en bugseret plejlstang placeres to eller flere plejlstænger på en krumtap på krumtapakslen.
Den mest udbredte i bilmotorer er den centrale krumtapaksel. Lad os analysere kinematik og dynamik i dens drift. Opgaven kinematisk analyse KShM er etableringen af bevægelseslovene for stemplet og plejlstangen med den kendte bevægelseslov for krumtapakslens krumtap. Når man udleder de grundlæggende love, negligeres den ujævne rotation af krumtapakslen, idet det antages, at dens vinkelhastighed er konstant. Stempelpositionen svarende til TDC tages som udgangsposition. Alle mængder, der kendetegner mekanismens kinematik, udtrykkes som en funktion af krumtapakslens rotationsvinkel. Stempelbane. Af diagrammet (se fig. 2, a) følger det, at stemplets bevægelse fra TDC, svarende til krumtapakslens rotation gennem en vinkel φ, er lig med Sn = OA1 -OA = R(l - cos φ) + Lsh (I - cosβ) (1) hvor R er krumtapakslens radius, m; L w er plejlstangens længde, m Fra trigonometri vides det, at cosβ = (l - sin2 φ) 2, og fra fig. 2, og det følger heraf, at (2)
Bemærk Udtrykket er et Newton-binomial, som kan udvides til en serie, kan vi skrive For automobilmotorer λ = 0,24...0,31. (3) Forsømmer vilkårene i serien over anden orden, accepterer vi med tilstrækkelig nøjagtighed til praksis at erstatte den opnåede værdi af cosβ i udtryk (1) og tage i betragtning, at vi opnår det endelige udtryk, der beskriver stemplets bevægelse
(4) Stempelhastighed. Formlen til bestemmelse af stempelhastigheden v n opnås ved at differentiere udtryk (4) med hensyn til tid, (5), hvor er krumtapakslens vinkelhastighed. Til en sammenlignende vurdering af motordesign introduceres begrebet gennemsnitlig stempelhastighed (m/s): hvor n er krumtapakslens omdrejningshastighed, rpm. For moderne bilmotorer svinger værdien af vp.sr inden for m/s. Jo højere den gennemsnitlige stempelhastighed er, desto hurtigere slides cylinder- og stempelstyreoverfladerne.
Stempelacceleration. Udtrykket for accelerationen af stemplet jp opnås ved at differentiere udtryk (5) med hensyn til tid (6) I fig. Figur 2 viser kurverne for ændringer i stemplets bane, hastighed og acceleration afhængigt af krumtapakslens φs rotationsvinkle, konstrueret i henhold til formlerne (4)...(6) for én komplet rotation af krumtapakslen. Analyse af kurverne giver os mulighed for at bemærke følgende: når håndsvinget drejes fra startpositionen ved den første kvart omgang (fra φ = 0 til φ = 90°), tilbagelægger stemplet en større afstand Rλ, end når den drejes med den anden kvart omgang, hvilket medfører en højere gennemsnitlig stempelhastighed i de første kvartaler og stort slid på toppen af cylinderen; stempelhastigheden er ikke konstant: den er nul ved dødpunkter og har en maksimal værdi ved φ tæt på 75° og 275°; stempelacceleration når sine største absolutte værdier ved TDC og BDC, dvs. i de øjeblikke, hvor stemplets bevægelsesretning ændres: i dette tilfælde er accelerationen ved TDC større end ved BDC; ved v nmax = 0 (acceleration ændrer sit fortegn).
Opgaven med dynamisk analyse af krumtapakslen er at opnå beregningsformler til bestemmelse af størrelsen og arten af ændringen i kræfterne, der virker på stemplet, plejlstangen og krumtapakslen, og de kraftmomenter, der opstår i krumtapakslen under motordrift. Kendskab til de kræfter, der virker på krumtapakslens dele, er nødvendig for at beregne motorelementer for styrke og bestemme belastninger på lejer. Når motoren kører, er krumtapakseldelene udsat for kræfter fra gastrykket i cylinderen og inertikraften fra mekanismens bevægelige masser samt friktionskraften og den nyttige modstandskraft på motorakslen. Gastrykkraften Pg, der virker på stemplet langs cylinderaksen, beregnes ved formlen (7), hvor Pi er indikatorgastrykket (trykket over stemplet) ved en given krumtapvinkel, MPa; p 0 tryk i motorens krumtaphus (under stemplet), MPa; A n areal af stempelbunden, m2.
Kurverne for afhængigheden af RG-trykkraften af krumtaprotationsvinklen φ er vist i fig. 3. Ved konstruktion af en graf antages det, at kraften er positiv, hvis den er rettet mod krumtapakslen, og negativ, hvis den er rettet væk fra akslen. Ris. 3. Ændring i gastrykkræfter, inerti og total kraft afhængig af krumtapakslens rotationsvinkel
Inertikræfter, afhængigt af arten af bevægelsen af de bevægelige dele af CVM, er opdelt i inertikræfter af frem- og tilbagegående bevægelige masser P j og inertikræfter af roterende masser Ra. Massen m w af plejlstangen, der samtidig deltager i frem- og tilbagegående og roterende bevægelser, erstattes af to masser m 1 og m 2, koncentreret i henholdsvis centre A og B af stempel- og krumtaphovederne (fig. 4, b). For omtrentlige beregninger, tag t x = 0,275 t w og t 2 = 0,725 t w. Træghedskraften af frem- og tilbagegående bevægelige masser (stempel med ringe og stift m p, samt masse m w, plejlstang) virker langs cylinderaksen og er lig med (8) Arten af ændringen i denne kraft svarer til arten af ændringen i stemplets acceleration j n. Minustegnet viser, at kraft- og accelerationsretningerne er forskellige. En graf over afhængigheden af P j af krumtap-rotationsvinklen cp er vist i fig. 3. Inertikraften af de roterende masser, som er en centrifugalkraft, er rettet langs krumtappens radius fra dens rotationsakse og er lig med (9)
Hvor t k er krumtappens ubalancerede masse, som anses for koncentreret om krumtappens akse ved punkt B (fig. 4, b); m w.w. - plejlstangens masse med tilstødende og koncentrisk placerede dele af kinderne; m er massen af den midterste del af kinden indesluttet i kontur a-b-c-d-a, hvis tyngdepunkt er placeret i en afstand p fra akslens rotationsakse (fig. 4, a). Ris. 4. Et system af koncentrerede masser, dynamisk ækvivalent med krumtapmekanismen: et skema til at bringe krumtapmasserne; b vist diagram af krankmekanismen
Total styrke. Gastrykkraften Pg og inertikraften af de frem- og tilbagegående bevægelige masser P j virker sammen langs cylinderaksen. For at studere krumtapakslens dynamik er summen af disse kræfter vigtig (P = P t + P j). Kraften P for forskellige rotationsvinkler af krumtappen opnås ved algebraisk at lægge ordinaterne til punkterne på kurverne P t og P j (se fig. 3). For at studere effekten af den samlede kraft P på krumtapakseldelen, vil vi dekomponere den i to komponenter af kraften: P w, rettet langs plejlstangens akse, og N, der virker vinkelret på cylinderaksen (fig. 5) , a): Lad os overføre kraften P w langs dens virkningslinje til krumtappens midterste plejlstangsstift (punkt B) og erstatte den med to komponentkræfter, tangentiel (7) og radial (K): (10) ) (11)
På krumtappens centrum O påfører vi to indbyrdes modsatte kræfter T" og T", lig og parallel med kraften T. Kræfterne T og T" danner et par med en skulder lig med krumtappens radius R. Momentet af dette par af kræfter, der roterer krumtappen, kaldes motorens drejningsmoment MD = TR Lad os overføre den radiale kraft til centrum O og finde de resulterende Psh-kræfter K og T" (fig. 5, b). Kraften P w er lig og parallel med kraften P w. Nedbrydningen af kraften Psh i retningerne langs cylinderaksen og vinkelret på den giver to komponenter af kraften P" og N". Kraften P" er lig med kraften P, som er sammensat af kræfterne P t og P,. Den første af de to summerede kræfter balanceres af gastrykkets kraft på cylinderhovedet, den anden overføres til motoren understøtter denne ubalancerede inertikraft af de frem- og tilbagegående bevægelige dele Pj er normalt repræsenteret i form af summen af to kræfter (12), som kaldes inertikræfterne af første (PjI) og anden (PjII) orden. Disse kræfter virker langs cylinderens akse.
Kræfterne N" og N (fig. 5, c) danner et par kræfter med et moment M def = -NH, der har tendens til at vælte motoren. Væltemomentet, også kaldet motorens reaktive drejningsmoment, er altid lig med motorens drejningsmoment, men har den modsatte retning. Dette moment gennem de eksterne motorstøtter overføres til bilrammen. Ved hjælp af formlen (10), samt afhængigheden M D =TR, er det muligt at plotte indikatorens drejningsmoment M d. af en encylindret motor afhængig af vinklen φ (fig. 6, a, der er placeret over abscisseaksen, repræsenterer positive, og dem, der er placeret under abscisseaksen, negativt arbejde af drejningsmomentet dividere den algebraiske sum af disse områder længden af grafen l, får vi middelværdien af momentet, hvor M er momentets skala.
For at vurdere graden af ensartethed af det angivne motormoment introducerer vi momentujævnhedskoefficienten hvor M max ; M min; M avg henholdsvis maksimum, minimum og gennemsnit indikatormomenter. Når antallet af motorcylindre stiger, falder koefficienten μ, dvs. ensartetheden af momentet øges (fig. 6). Ujævnheden af momentet forårsager ændringer i krumtapakslens vinkelhastighed, som vurderes ved ujævnhedskoefficienten: hvor: ω max ; ω min; ω av henholdsvis den højeste, laveste og gennemsnitlige vinkelhastighed af krumtapakslen pr. cyklus,
Den givne ujævnhed i slaget δ sikres ved at bruge et svinghjul med et inertimoment J, ved at bruge sammenhængene: hvor A er arealet, der ligger over linjen M av (fig. 6, b) og er proportionalt med overskudsarbejdet W af drejningsmomentet; - skala for krumtapakslens rotationsvinkel, 1 rad/mm i ab - (i antal cylindre, segment ab i mm); n omdrejningshastighed, rpm Overskydende arbejde bestemmes grafisk værdierne af δ og J er specificeret under design. For bilmotorer δ = 0,01...0,02.
2. Afbalancering af motoren Motoren anses for at være afbalanceret, hvis de kræfter og momenter, der virker på dens understøtninger under stationære driftsforhold, er konstante i størrelse og retning eller lig med nul. I en ubalanceret motor forårsager de variable kræfter i størrelse og retning, der overføres til affjedringen, vibrationer i undermotorens ramme og karrosseri. Disse vibrationer forårsager ofte yderligere skade på køretøjets komponenter. I den praktiske løsning af motorafbalanceringsproblemer tages der sædvanligvis følgende kræfter og momenter, der virker på stempelmotorstøtterne: a) inertikræfter af de frem- og tilbagegående masser af den første P jI og anden P jII orden; b) centrifugalkraften af inerti af de roterende ubalancerede masser af KShM Rc; c) langsgående momenter M jI og M jII af inertikræfter P jI og P jII; d) langsgående centrifugalmoment M c inerticentrifugalkraft R c.
Motorbalanceforholdene er beskrevet ved følgende ligningssystem: (13) Afbalancering udføres på to måder, påført separat eller samtidigt: 1. ved at vælge sådanne krank kredsløb krumtapaksel, hvor de angivne kræfter og momenter opstår i forskellige cylindre, er gensidigt afbalancerede; 2. brugen af modvægte, dvs. yderligere masser, hvis inertikraft er lige stor og modsat i retning af de balancerede kræfter. Lad os overveje afbalanceringen af en encylindret motor, hvor inertikræfterne P jI, P jII, P c er ubalancerede. Træghedskræfterne af den første P jI og anden P jII orden kan afbalanceres fuldstændigt ved hjælp af et system af ekstra modvægte.
Kraften P jI =m j Rω 2 cos φ afbalanceres ved at installere to kontravægte med en masse t pr 1 på to yderligere aksler parallelt med krumtapakslens akse og symmetrisk placeret i forhold til cylinderaksen, roterende i modsatte retninger med vinkelhastigheden af krumtapakslen ω. Modvægtene er installeret således, at retningen af deres affjedring til enhver tid danner en vinkel med lodret svarende til krumtapakslens rotationsvinkel φ (fig. 7). Under rotation skaber hver modvægt en centrifugalkraft, hvor p j er afstanden fra kontravægtens rotationsakse til dens tyngdepunkt. Ved at dekomponere vektorerne af to kræfter i vandrette Y I- og vertikale X I-komponenter er vi overbevist om, at for enhver φ er kræfterne Y I indbyrdes afbalancerede, og kræfterne X I giver en resulterende kraft R) fuldstændigt kan balancere kraften P l, hvis betingelsen er mødte
Hvor kraften P og er afbalanceret på samme måde, roterer kun modvægtene i dette tilfælde med dobbelt vinkelhastighed 2ω (fig. 7). Centrifugalkraften af inerti Р c kan afbalanceres fuldstændigt ved hjælp af kontravægte, som er installeret på krumtapakslens kinder på siden modsat krumtappen. Massen af hver kontravægt t pr vælges i overensstemmelse med betingelsen, hvor p er afstanden fra kontravægtens tyngdepunkt til rotationsaksen.
Diagrammet af inertikræfter, der virker i en 4-cylindret enkeltrækket motor er vist i fig. 8. Derfra er det klart, at for en given form af krumtapakslen er førsteordens inertikræfter afbalanceret Σ РjI = 0. I motorens længdeplan danner kræfterne to par, hvoraf momentet P jI M jI = P jI а. Da retningerne af disse momenter er modsatte, er de også afbalancerede (Σ M jI = 0). Ris. 8. Diagram over inertikræfter, der virker i en 4-cylindret enrækket motor
Centrifugalkræfterne og deres momenter og momenter af andenordens inertikræfter er også afbalancerede, hvilket betyder, at i en 4-cylindret motor forbliver kræfterne P jII ubalancerede. De kan afbalanceres ved hjælp af roterende kontravægte, som nævnt ovenfor, men det vil komplicere motordesignet. I en 6-cylindret in-line firetaktsmotor er krumtapakslens krumtap jævnt fordelt på 120°. I denne motor er både inertikræfter og deres momenter fuldstændig afbalanceret. En enkeltrækket 8-cylindret firetaktsmotor kan opfattes som to enkeltrækkede 4-cylindrede motorer med krumtapaksler roteret 90° i forhold til hinanden. I et sådant motordesign er alle inertikræfter og deres momenter også afbalanceret. Diagrammet af en V-formet 6-cylindret 4-taktsmotor med en vinkel mellem rækkerne på 90° (cylinder camber vinkel) og tre parrede håndsving i en vinkel på 120° er vist i fig. 9.
I hver 2-cylindret sektion er de resulterende førsteordens inertikræfter og de resulterende inertikræfter af de roterende masser af venstre og højre cylinder konstant i størrelse og rettet langs krumtappens radius. De resulterende andenordens inertikræfter i sektionen er variable i størrelse og virker i det vandrette plan. I fig. 9 kræfter P jI, P jII, P c - de resulterende inertikræfter for hver sektion af tvillingecylindre, slagene i betegnelsen af kræfter i figuren angiver nummeret på cylindersektionen. For hele motoren (for tre par cylindre) er summen af inertikræfterne nul, dvs. de samlede momenter af førsteordens inertikræfter og centrifugalkræfter er henholdsvis lige store og virker i et roterende plan, der går gennem aksen af motoren. krumtapaksel og lave en vinkel på 30 med planet af den første krumtap °. For at afbalancere disse momenter er der installeret kontravægte på krumtapakslens to ydre kinder (se fig. 9). Modvægtmassen tpr bestemmes ud fra betingelsen
Hvor b er afstanden mellem tyngdepunkterne for modvægtene. Det samlede inertimomentkræfter af anden orden virker i det vandrette plan. Normalt er ΣM jII ikke afbalanceret, da dette er forbundet med en betydelig komplikation af designet. For at bringe den faktiske balance tættere på teoretisk balance i motorproduktionen er der tilvejebragt en række designmæssige og teknologiske foranstaltninger: - krumtapakslen er lavet så stiv som muligt; - frem- og tilbagegående bevægelige dele under samling vælges som et komplet sæt med den mindste forskel i massen af sættene i forskellige cylindre af samme motor; - tilladte afvigelser på dimensionerne af krumtapakseldelene indstilles så små som muligt; - roterende dele er nøje afbalanceret, og krumtapaksler og svinghjul er dynamisk afbalanceret.
Balancering består i at identificere akslens ubalance i forhold til rotationsaksen og afbalancere sig selv ved at fjerne metal eller ved at fastgøre balancevægte. Afbalancering af roterende dele er opdelt i statisk og dynamisk. Et legeme betragtes som statisk afbalanceret, hvis kroppens massecenter ligger på rotationsaksen. Roterende skiveformede dele, hvis diameter er større end deres tykkelse, udsættes for statisk balancering. Delen er monteret på en cylindrisk aksel, som er placeret på to parallelle vandrette prismer. Delen monteres selv ved at dreje sin tunge del nedad. Denne ubalance elimineres ved at fastgøre en modvægt på et punkt diametralt modsat den nederste (tunge) del af delen. I praksis bruges instrumenter til statisk afbalancering, der gør det muligt umiddelbart at bestemme vægten af balancevægten og dens installationssted. Dynamisk balancering er sikret, hvis betingelsen om statisk afbalancering er opfyldt, og den anden betingelse er opfyldt, skal summen af momenterne af de roterende massers centrifugalkræfter i forhold til ethvert punkt på akselaksen være lig nul. Når disse to betingelser er opfyldt, falder rotationsaksen sammen med en af kroppens hovedinertiakser.
Dynamisk afbalancering udføres ved at dreje akslen på specielle afbalanceringsmaskiner. GOST etablerer balanceringsnøjagtighedsklasser for stive rotorer, samt balanceringskrav og metoder til beregning af ubalancer. For eksempel er krumtapakslen på en motor til en personbil og lastbil vurderet til 6. nøjagtighedsklasse, og ubalancen skal være inden for mm · rad/s. Under motordrift er hver krumtapakslens krumtap udsat for kontinuerligt og periodisk skiftende tangentielle og normale kræfter, hvilket forårsager variable vridnings- og bøjningsdeformationer i krumtapakslens elastiske system. Relative vinkelvibrationer af masser koncentreret på akslen, der forårsager vridning af individuelle sektioner af akslen, kaldes torsionsvibrationer. Under visse forhold kan vekslende spændinger forårsaget af torsions- og bøjningsvibrationer føre til udmattelsessvigt af akslen. Beregninger og eksperimentelle undersøgelser viser, at bøjningsvibrationer er mindre farlige for krumtapaksler end torsionsvibrationer.
Derfor kan bøjningsvibrationer som en første tilnærmelse ignoreres i beregninger. Torsionsvibrationer af krumtapakslen er farlige ikke kun for krumtapakseldele, men også for drev forskellige enheder motor og til køretøjers kraftoverførselsenheder. Typisk kommer beregningen for torsionsvibrationer ned på at bestemme spændingerne i krumtapaksel ved resonans, dvs. når frekvensen af den spændende kraft falder sammen med en af akslens naturlige frekvenser. Hvis der er behov for at reducere de spændinger, der opstår, er der installeret torsionsvibrationsdæmpere (dæmpere) på krumtapakslen. I bil- og traktormotorer er de mest almindelige dæmpere intern (gummi) og væskefriktion. De arbejder efter princippet om at absorbere vibrationsenergi og derefter sprede den i form af varme. Gummidæmperen består af en inertimasse vulkaniseret gennem en gummipakning til skiven. Skiven er stift forbundet med krumtapakslen. I resonanstilstande begynder inertimassen at oscillere og deformerer gummipakningen. Deformationen af sidstnævnte bidrager til absorptionen af vibrationsenergi og "frustrerer" krumtapakslens resonansvibrationer.
I væskefriktionsdæmpere er den frie inertimasse placeret inde i et hermetisk lukket hus, stift forbundet med krumtapakslen. Mellemrummet mellem husets vægge og massen er fyldt med en speciel silikonevæske med høj viskositet. Ved opvarmning ændres viskositeten af denne væske en smule. Torsionsvibrationsdæmpere bør installeres på det sted af akslen, hvor vibrationsamplituden er størst.
