Обратный крутящий момент в автотракторных двигателях не уравновешивается и при работе двигателя передается раме машины.

Рис. 1. Схема механизма уравновешивания сил инерции первого порядка возвратно-поступательно движущихся частей:
1, 2, 3, 4 — шестерни: 5 — валики: 6, 7 — противовесы.

Уравновешивание сил инерции достигается следующими способами, которые обычно применяют совместно:
а) выбором определенного числа цилиндров двигателя, а также расположением цилиндров и колен вала;
б) применением дополнительных движущихся масс — противовесов.

Уравновешивание одноцилиндрового двигателя. В одноцилиндровом двигателе сила инерции возвратно-поступательно движущихся частей может быть полностью уравновешена только при помощи специального механизма.

Схема механизма для уравновешивания силы инерции первого порядка показана на рисунке 1. На концах двух вспомогательных валиков, расположенных симметрично по обеим сторонам цилиндра и параллельно оси коленчатого вала, жестко посажены шестерни. Эти шестерни приводятся во вращение от шестерни, закрепленной на коленчатом валу, через шестерню. Шестерни имеют одинаковое количество зубьев. Таким образом, оба валика вращаются в разные стороны с угловой скоростью, равной угловой скорости коленчатого вала. На каждом конце обоих валиков 5 жестко закреплены противовесы.

Когда поршень находится в в.м.т., все четыре противовеса должны быть направлены вниз так, чтобы их оси симметрии были вертикальны.

Расстояние гп от оси вращения противовеса до его центра тяжести равно половине величины радиуса г кривошипа коленчатого вала. Масса обоих противовесов на каждом валике равна массе возвратнопоступательно движущихся частей.

Рис. 2. Схема уравновешивания сил инерции неуравновешенных вращающихся частей в одноцилиндровом двигателе.

Аналогичным устройством можно уравновесить силу инерции второго порядка. Для этого нужно противовесы на вспомогательных валиках приводить во вращение с удвоенной угловой скоростью. Однако в этом случае механизм для уравновешивания становится весьма сложным, поэтому сила РИ2 в большинстве автотракторных двигателей не уравновешивается.

Центробежная сила инерции неуравновешенных вращающихся частей полностью уравновешивается постановкой противовесов, которые в автотракторных двигателях могут быть укреплены на щеках коленчатого вала или на маховике и шкиве привода вентилятора. Противовесы подбираются так, чтобы развиваемая ими центробежная сила инерции была равна центробежной силе инерции неуравновешенных вращающихся частей и направлена в противоположную сторону.

Уравновешивание двухцилиндрового двигателя.

Рис. 3. Схема направления сил инерции в двухцилиндровом двигателе, колена коленчатого вала которого расположены под углом 180°.

Рис. 4. Схема направления сил инерции в V-образном двухцилиндровом двигателе, цилиндры которого расположены под углом 90°.

Следовательно, равнодействующая сил инерции второго порядка переменна по величине и направлению и расположена в горизонтальной плоскости.

Центробежная сила инерции неуравновешенных вращающихся частей полностью уравновешивается противовесами, установленными на щеках коленчатого вала. Равнодействующая сил инерции первого порядка может быть полностью уравновешена путем увеличения массы противовесов, устанавливаемых для уравновешивания сил инерции неуравновешенных вращающихся частей.

Из рассмотренных двухцилиндровых четырехтактных двигателей лучше других уравновешен V-образный.

Уравновешивание четырехцилиндрового двигателя. Коленчатые валы отечественных автотракторных однорядных четырехцилиндровых четырехтактных двигателей выполнены с расположением колен под углом 180°. Такой коленчатый вал получен в результате симметричного соединения двух коленчатых валов двухцилиндровых двигателей, уравновешивание которых рассмотрено выше.

Рис. 5. Схема направления сил инерции в четырехцилиндровом двигателе, колена коленчатого вала которого расположены под углом 180°.

Рис. 6. Механизм уравновешивания сил инерции второго порядка двигателя АМ-41:
а — механизм уравновешивания; б — детали механизма уравновешивания: 1 — корпус; 2 — шестерня с грузом; 3 — зубчатый венец; 4 — коленчатый вал; 5, 10 — болты; 6, 7, 11 — шайбы; 8 — роликовый подшипник, 9 — ось; 12— планка.

Моменты от центрооежных сил инерции значительно нагружают коренные подшипники коленчатого вала, особенно средний, и увеличивают прогиб коленчатого вала. Для разгрузки коренных подшипников и коленчатого вала у некоторых двигателей (Д-108, Д-130 и ГАЗ-21А) на щеках коленчатого вала имеются противовесы, уравновешивающие центробежные силы инерции каждого цилиндра.

Рис. 7. Схема направления сил инерции в шестицилиндровом двигателе, колена коленчатого вала которого расположены под углом 120°.

У двигателя АМ-41 для уравновешивания сил инерции второго порядка применен специальный механизм который крепится к блок-картеру двумя болтами. Механизм состоит из корпуса, внутри которого на роликовых подшипниках вращаются две шестерни. Каждая шестерня имеет груз, выполненный как одно целое с ней. Шестерни приводятся во вращение от зубчатого венца, напрессованного на четвертую щеку коленчатого вала. Угловая скорость шестерни в два раза больше, чем угловая скорость коленчатого вала. При сборке механизма уравновешивания нужно, чтобы совпали метки «К» на шестернях и метки «М» на шестерне и зубчатом венце. Механизм уравновешивания значительно сокращает вибрацию двигателя.

Действительная уравновешенность двигателя. Выводы об уравновешенности двигателей, сделанные выше, справедливы, если точно совпадают между собой по весу движущиеся детали, радиусы кривошипов, длины шатунов, углы расположения кривошипов.

В действительности из-за отклонений в пределах допусков размеров деталей и различной плотности их металла силы инерции движущихся деталей для отдельных цилиндров получаются неодинаковыми и уравновешенность двигателя нарушается.