Внешние признаки критических чисел оборотов двигателей

При критических числах оборотов двигателя наблюдаются следующие явления:

1. Неспокойная работа двигателя, сопровождающаяся усилением стуков и вибраций как самого двигателя, так и его фундамента. Удаление от критической точки путем увеличения или уменьшения числа оборотов коленчатого вала влечет за собой ослабление указанных стуков и вибраций. Силы инерции движущихся масс двигателя увеличиваются пропорционально квадрату угловой скорости коленчатого вала. Поэтому указанные выше вибрации нельзя объяснить нормальным воздействием неуравновешенных сил инерции движущихся масс двигателя, так как в этом случае сотрясения увеличивались бы при повышении числа оборотов коленчатого вала. Причиной описанной неспокойной работы двигателя является резонанс, при котором период крутящих моментов, действующих на кривошипы коленчатого вала двигателя, совпадает с периодом свободных колебаний кручения.

   Явление резонанса вызывает значительные периодически изменяющиеся моменты упругих сил вала, наличие которых обусловливается соответствующими периодически изменяющимися колебаниями кручения.

   Вследствие этих колебаний угловые скорости различных кривошипов могут значительно отличаться друг от друга. Различие угловых скоростей отдельных кривошипов нарушает взаимную балансировку сил инерции многоцилиндровых двигателей.

   Внешним проявлением нарушенного равновесия сил инерции движущихся масс двигателя является усиление сотрясений двигателя и его фундамента.

   При удалении от критической точки в ту или другую сторону явление резонанса исчезает, угловые скорости отдельных кривошипов коленчатого вала постепенно выравниваются, вследствие чего нарушенная балансировка сил инерции движущихся масс двигателя постепенно восстанавливается.

   Урванцев Н.М. в своей книге «Критические числа оборотов в дизельных установках» приводит пример такой неспокойной работы двигателя, наблюдавшейся при определенном числе оборотов вала.

   Экспериментальная проверка при помощи торсиографа показала, что указанные числа оборотов двигателя являлись критическими 10 1/2 порядка.

2. Нагревание валов двигателя. Это нагревание наблюдается иногда не около подшипников, а в промежутках между подшипниками, где трение вала о подшипник не происходит.
   Нагревание коленчатых валов двигателя при критических числах оборотов объясняется значительной работой внутреннего (междучастичного) трения, которая имеет место при колебаниях кручения.
3. Падение мощности двигателя при увеличении числа оборотов коленчатого вала. Такой случай приводит Гейгер (Geiger) в своей книге „Mechanische Schwingungen“.
   Рис. Диаграмма изменении мощностиНа рисунке показана диаграмма изменения мощности двигателя в зависимости от числа оборотов коленчатого вала (характеристика).Вместо плавной кривой, показанной пунктиром, характеристика двигателя представлена волнообразной линией, т.е. при некоторых числах оборотов наблюдается снижение мощности.

   Это снижение мощности объясняется колебаниями кручения, при которых некоторая часть мощности двигателя затрачивается на работу внутреннего междучастичного трения, а также на работу внешнего трения, возникающего при колебаниях кручения и вибрации самого двигателя и его фундамента.