ฟังก์ชั่นเพลาสมดุลของเครื่องยนต์รถยนต์

เทคโนโลยีเพลาสมดุลเป็นโครงสร้างที่เรียบง่ายและเทคโนโลยีเครื่องยนต์ที่มีประโยชน์มาก สามารถชะลอการสั่นสะเทือนของยานพาหนะได้อย่างมีประสิทธิภาพและปรับปรุงความสะดวกสบายในการขับขี่ ผู้บริโภคบางคนอาจสงสัยว่าทำไมต้องวางแผนโครงสร้างนี้ในเครื่องยนต์บางรุ่น? เพื่อทำความเข้าใจปัญหานี้ ก่อนอื่นเราต้องชี้แจงสิ่งหนึ่งก่อน นั่นคือ "หลักการของการแกว่งตัวของเครื่องยนต์"

เมื่อเครื่องยนต์อยู่ในสภาพการทำงาน ความเร็วในการเคลื่อนที่ของลูกสูบจะเร็วมากและความเร็วไม่สม่ำเสมอมาก เมื่อลูกสูบอยู่ที่ตำแหน่งกึ่งกลางตายบนและล่าง ความเร็วของมันจะเป็นศูนย์ แต่ความเร็วในตำแหน่งกึ่งกลางของศูนย์ตายบนและล่างจะถึงความเร็วสูงสุด เนื่องจากลูกสูบทำการเคลื่อนที่เชิงเส้นด้วยความเร็วสูงซ้ำๆ ในกระบอกสูบ จึงต้องมีแรงเฉื่อยขนาดใหญ่เกิดขึ้นที่ลูกสูบ หมุดลูกสูบ และก้านสูบ แม้ว่าน้ำหนักถ่วงบนก้านสูบจะสามารถปรับสมดุลแรงเฉื่อยเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตราบใดที่มวลที่กำลังเคลื่อนที่ส่วนหนึ่งมีส่วนร่วมในการเคลื่อนที่เชิงเส้น ส่วนอีกส่วนหนึ่งมีส่วนร่วมในการหมุน ดังนั้น ยกเว้นตำแหน่งศูนย์กลางตายบนและล่าง แรงเฉื่อยอื่นๆ ไม่สามารถเข้าสู่สภาวะสมดุลได้อย่างสมบูรณ์ และเครื่องยนต์จะแกว่งในเวลานี้

เพื่อกำจัดการสั่นดังกล่าว ผู้วางแผนได้เลือกวิธีการต่างๆ มากมาย เช่น การเลือกลูกสูบน้ำหนักเบาเพื่อลดมวลของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว การปรับปรุงความแข็งของเพลาข้อเหวี่ยง และการเลือกเครื่องยนต์รูปตัว "V" ที่มีมุม 60 องศา การเพิ่มเพลาสมดุล (ส่วนที่แสดงในตำแหน่งตรงกลางในรูปด้านบน) ก็เป็นหนึ่งในวิธีเหล่านี้เช่นกัน กล่าวโดยสรุป เพลาบาลานซ์แท้จริงแล้วคือเพลาที่มีน้ำหนักเยื้องศูนย์กลางและหมุนพร้อมกันกับเพลาข้อเหวี่ยง โดยใช้แรงสั่นย้อนกลับที่เกิดจากน้ำหนักเยื้องศูนย์ เพื่อให้เครื่องยนต์เกิดความสมดุลที่ดีและลดการสั่นของเครื่องยนต์

เพลาบาลานซ์สามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท: เพลาบาลานซ์เดี่ยวและเพลาบาลานซ์คู่ เพลาสมดุลเดี่ยว Wang Wenshengyi เลือกเพลาสมดุลเดี่ยวและใช้วิธีการส่งผ่านเกียร์ในการทำงาน เฟืองขับเพลาสมดุลคงที่ เฟืองขับเคลื่อนเพลาสมดุล และเพลาสมดุลขับเคลื่อนโดยการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง เพลาบาลานซ์เดี่ยวสามารถปรับสมดุลการสั่นของลำดับแรกได้ ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนที่มากของการสั่นทั้งหมด เพื่อให้การสั่นของเครื่องยนต์ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากเพลาสมดุลเดี่ยวมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและใช้พื้นที่น้อยกว่า จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องยนต์สูบเดียวและเครื่องยนต์ขนาดเล็ก เพลาบาลานซ์คู่ใช้วิธีการขับเคลื่อนด้วยโซ่เพื่อขับเคลื่อนการหมุนของเพลาบาลานซ์สองตัว โดยเพลาบาลานซ์หนึ่งอันและความเร็วรอบเครื่องยนต์จะเท่ากัน ซึ่งสามารถกำจัดการสั่นในลำดับแรกของเครื่องยนต์ได้ ความเร็วเพลาสมดุลอื่น ๆ นั้นเป็นสองเท่าของความเร็วเครื่องยนต์ สามารถกำจัดการสั่นของเครื่องยนต์ลำดับที่สอง จากนั้นให้เอฟเฟกต์การทำให้หมาด ๆ ที่เหมาะสมยิ่งขึ้น เนื่องจากโครงสร้างของเพลาสมดุลคู่ค่อนข้างยุ่ง ค่าใช้จ่ายสูง และพื้นที่ที่เครื่องยนต์ครอบครองค่อนข้างใหญ่ โดยทั่วไปจะใช้ในยานพาหนะที่มีรางขนาดใหญ่ นอกจากนี้ยังมีวิธีการติดตั้งเพลาบาลานซ์แบบคู่ กล่าวคือ เพลาบาลานซ์ทั้งสองจะจัดเรียงอย่างสมมาตรกับเส้นกึ่งกลางของกระบอกสูบ ทิศทางการหมุนจะตรงกันข้าม และความเร็วในการหมุนจะเท่ากับความเร็วในการหมุนเพลาข้อเหวี่ยงเพื่อความสมดุล แรงเฉื่อยแบบลูกสูบลำดับที่หนึ่งของเครื่องยนต์