Номер 310, страница 48 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Работа газа и пара при расширении. Тепловые двигатели - номер 310, страница 48.

Условие.

310. Чем больше цилиндров у двигателей внутреннего сгорания, тем меньше по размерам маховик. Почему?

Решение.

Решение

Основная функция маховика в двигателе внутреннего сгорания (ДВС) — сглаживание неравномерности вращения коленчатого вала. Эта неравномерность возникает из-за того, что крутящий момент создается только во время одного такта из четырех (рабочего хода) для каждого цилиндра, в то время как остальные три такта (впуск, сжатие, выпуск) потребляют энергию.

В двигателе с малым числом цилиндров (например, с одним) промежутки между рабочими ходами велики. За один рабочий цикл (два оборота коленвала) происходит лишь один мощный толчок. Чтобы двигатель работал плавно и не останавливался в промежутках между этими толчками, требуется массивный маховик с большим моментом инерции. Он накапливает значительную кинетическую энергию во время рабочего хода и отдает ее, поддерживая вращение вала в остальные такты.

С увеличением числа цилиндров рабочие ходы происходят чаще и распределяются более равномерно по всему циклу вращения коленчатого вала. Например, в 4-цилиндровом четырехтактном двигателе рабочий ход происходит каждые 720°/4 = 180° (каждые пол-оборота), а в 8-цилиндровом — каждые 720°/8 = 90° (каждую четверть оборота). В результате суммарный крутящий момент, действующий на коленчатый вал, становится намного более постоянным, а пульсации скорости вращения — значительно меньше.

Поскольку в многоцилиндровом двигателе вращение изначально более плавное, для его стабилизации уже не требуется накапливать и отдавать большое количество энергии. Следовательно, можно использовать маховик с меньшим моментом инерции, а значит, и с меньшей массой и размерами.

Ответ: В многоцилиндровых двигателях рабочие ходы разных цилиндров происходят чаще и перекрывают друг друга, что делает вращение коленчатого вала более равномерным и сглаживает пульсации крутящего момента. Поскольку основная задача маховика — компенсировать эти пульсации, для двигателей с большим числом цилиндров, где неравномерность вращения изначально меньше, достаточно маховика меньших размеров и массы.