Уравновешивание сил инерции масс, движущихся возвратно-поступательно.

Для полного уравновешивания сил инерции и моментов масс m_s, 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 J_nII 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 J_nI дополнительными противовесами помещенными на концах щек, противоположных кривошипной шейке вала. Таким образом, свободную центробежную силу m_sRω² можно создать дополнительными противовесами с массой m_s, сосредоточенной на радиусе R. Перенеся эту силу в центр вала и разложив по двум взаимно перпендикулярным направлениям, получим составляющую m_sRω²cos γ, которая действует вдоль оси ряда, направлена противоположно силе инерции 1-го порядка J_nI, равна ей по величине и полностью ее уравновешивает. Вторая составляющая m_sRω²sinγ, действующая в направлении, перпендикулярном оси ряда, остается свободной. Таким образом, дополнительные противовесы на коленчатом валу, в сущности, не уравновешивают силу J_nI, 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 J_nI и, следовательно, будут уравновешивать их. При всех других положениях поршня (например, при повороте вала на 90⁰) силы инерции J_nI, по-прежнему будут действовать вдоль оси цилиндра компрессора, хотя их величина и будет меньше, тогда как J_пр 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 J_nI.

Когда вал повернется на 90⁰ или 270⁰, величина J_nI=0, но при этих углах поворота в горизонтальной плоскости будет действовать от дополнительных противовесов сила J_пр= ½ J_nI, 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 J_R.

В двухрядных горизонтальных машинах при смещении кривошипов на 180⁰ и при равных симметрично движущихся массах в обоих рядах силы инерции J_nI и J_nII полностью уравновешиваются, но остается неуравновешенным их момент, максимальная величина которого равна

М_неур= J_n· b = m_s · R· ω²(1+λ_ш)· b

Для сведения J_n = ∑m_s· R_со²· cos γ+∑m_s· R· ω²· λ_ш· cos γ = J_nI+J_nII

Схема а).

В машинах, выполненных по схеме б) и имеющих по рядам равные массы m_s, силы J_nI взаимно уравновешиваются. Силы инерции J_nII остаются неуравновешенными, и максимальнаявеличина их будет

J_неур. = 2m_s· R· ω²· λ_ш

Схема б)

Максимальный неуравновешенный момент от сил J_nI будет

М_неур.= m_s· R· ω²· b.

При прочих равных условиях неуравновешенный момент от силы J_nI 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.