Для полного уравновешивания сил инерции и моментов масс ms, движущихся возвратно-поступательно, необходимо было бы создать в компрессоре специальный механизм, движущий соответствующие уравновешивающие массы в противоположных направлениях.
Но такое устройство значительно усложнило бы машину, поэтому оно не могло найти применения.
В однорядном компрессоре силы инерции 2-го порядка JnII обычно не уравновешиваются противовесами на коленвалу, т.к. период изменения этих сил соответствует времени полуоборота вала. (*)
Частично можно уравновесить только силы инерции 1-го порядка JnI дополнительными противовесами помещенными на концах щек, противоположных кривошипной шейке вала. Таким образом, свободную центробежную силу msRω2 можно создать дополнительными противовесами с массой ms, сосредоточенной на радиусе R. Перенеся эту силу в центр вала и разложив по двум взаимно перпендикулярным направлениям, получим составляющую msRω2cos γ, которая действует вдоль оси ряда, направлена противоположно силе инерции 1-го порядка JnI, равна ей по величине и полностью ее уравновешивает. Вторая составляющая msRω2sinγ, действующая в направлении, перпендикулярном оси ряда, остается свободной. Таким образом, дополнительные противовесы на коленчатом валу, в сущности, не уравновешивают силу JnI, а лишь поворачивают ее в плоскости вращения колена на угол 900.
Когда поршень будет находиться в наружной или внутренней мертвых точках, центробежные силы инерции противовеса будут направлены в сторону, противоположную силам инерции поступательного движения JnI и, следовательно, будут уравновешивать их. При всех других положениях поршня (например, при повороте вала на 900) силы инерции JnI, по-прежнему будут действовать вдоль оси цилиндра компрессора, хотя их величина и будет меньше, тогда как Jпр будут действовать под углом, равным углу поворота вала, и будут является неуравновешенными силами, вызывающими колебания машин. Дополнительными противовесами обычно в таких машинах уравновешивается только ½ JnI.
Когда вал повернется на 900 или 2700, величина JnI=0, но при этих углах поворота в горизонтальной плоскости будет действовать от дополнительных противовесов сила Jпр= ½ JnI, которая сама будет неуравновешенна.
При таком частичном уравновешивании однорядной машины амплитуда колебаний неуравновешенных сил уменьшается в 2 раза.
Дополнительные противовесы обычно выполняются заодно с противовесами, необходимыми для уравновешивания силы JR.
В двухрядных горизонтальных машинах при смещении кривошипов на 1800 и при равных симметрично движущихся массах в обоих рядах силы инерции JnI и JnII полностью уравновешиваются, но остается неуравновешенным их момент, максимальная величина которого равна
Мнеур= Jn· b = ms · R· ω2(1+λш)· b
Для сведения Jn = ∑ms· Rсо2· cos γ+∑ms· R· ω2· λш· cos γ = JnI+JnII
Схема а).
В машинах, выполненных по схеме б) и имеющих по рядам равные массы ms, силы JnI взаимно уравновешиваются. Силы инерции JnII остаются неуравновешенными, и максимальнаявеличина их будет
Jнеур. = 2ms· R· ω2· λш
Схема б)
Максимальный неуравновешенный момент от сил JnI будет
Мнеур.= ms· R· ω2· b.
При прочих равных условиях неуравновешенный момент от силы JnI у машины, выполненной по схеме а), будет меньше, чем у машины по схеме б), т.к. в последнем случае плечо сил «b» всегда будет больше, чем в первом, вследствие одностороннего размещения цилиндров относительно линии коленчатого вала.
