Номер 3.29, страница 17 - гдз по физике 8 класс задачник Артеменков, Ломаченков

III. Тепловые двигатели - номер 3.29, страница 17.

Условие.

3.29 Чем больше цилиндров у двигателя внутреннего сгорания, тем обычно меньше маховое колесо (маховик). Почему?

Решение.

Маховое колесо, или маховик, в двигателе внутреннего сгорания (ДВС) служит для сглаживания неравномерности вращения коленчатого вала. Вращение коленвала неравномерно, потому что энергия в ДВС вырабатывается не постоянно, а отдельными импульсами — во время такта рабочего хода в каждом из цилиндров.

В четырехтактном двигателе на один рабочий ход (такт, создающий мощность) приходится три вспомогательных такта (впуск, сжатие, выпуск), которые, наоборот, потребляют энергию. Это создает значительные колебания угловой скорости и крутящего момента. Маховик, будучи массивным диском, обладает большим моментом инерции. Он накапливает кинетическую энергию вращения во время рабочего хода и отдает ее во время вспомогательных тактов, тем самым выравнивая скорость вращения коленчатого вала и делая работу двигателя более плавной.

Количество цилиндров напрямую влияет на равномерность работы двигателя. В одноцилиндровом двигателе рабочий ход происходит всего один раз за два оборота коленвала (каждые 720°). В промежутках между рабочими ходами маховик должен в одиночку поддерживать вращение. Это требует очень массивного маховика для запасания достаточного количества энергии. В многоцилиндровом двигателе рабочие ходы распределены во времени. Например, в рядном четырехцилиндровом двигателе рабочий ход происходит каждые $720^\circ / 4 = 180^\circ$. В восьмицилиндровом двигателе — каждые $720^\circ / 8 = 90^\circ$.

Ответ: Чем больше цилиндров у двигателя, тем чаще происходят рабочие ходы и тем равномернее суммарный крутящий момент, передаваемый на коленчатый вал. Работа двигателя становится более плавной и сбалансированной сама по себе. Поскольку естественные пульсации вращения значительно меньше, для их окончательного сглаживания требуется маховик с меньшим моментом инерции, а значит, меньшей массы и/или размера.