Знакомьтесь - автомобиль

Гайка с зубьями на передней части вала называется храповиком. Обычно водитель обходится без ее помощи. Храповик нужен лишь в тех редких случаях, когда приходится прибегнуть к услугам заводной ручки. Ее конец входит в храповик, зацепляется за зубья и заставляет вращаться коленчатый вал.

Еще на передней части коленчатого вала имеется шестерня, сцепленная с шестерней распределительного валика, и небольшое колесо, называемое шкивом. Последний ремнем соединен со шкивами вентилятора и генератора тока. Получается целая система зацеплений. Повернулся, например, коленчатый вал, и, как мы знаем, в движение пришел кривошипно-шатунный механизм. Кроме того, шестерня заставила вращаться распределительный вал, а ременная передача привела в движение генератор, вентилятор и водяной насос.

В задней части коленчатый вал заканчивается небольшим круглым приливом с отверстиями – фланцем. К нему крепится тяжелый маховик, на котором устанавливается сцепление. Но об этом позже.

 

Колесо смеха

В павильонах аттракционов всегда людно. Большая толпа любителей острых ощущений собралась у «колеса смеха». Несколько человек уселись на нем. Включен мотор, и колесо начало вращаться, постепенно ускоряя бег. У пассажиров уже слегка дружится голова, они весело смеются. Смеются и те, кто наблюдает за ними и ждет своей очереди.

Бегут секунды, скорость вращения все нарастает. Какая-то неведомая сила старается сбросить пассажиров. А удержаться не за что, поверхность гладкая. Один пассажир более плотного телосложения уже соскользнул с колеса, за ним последовал другой, третий... Какая же сила сбросила их? Центробежная сила инерции.

В жизни с этими силами мы встречаемся на каждом шагу. Автомобиль сделал крутой поворот на большой скорости, и пассажира прижало к стене кузова. Не будь стенки, и он вылетел бы наружу. В чем же дело? Оказывается, пришли в действие центробежные силы. Они возникают всегда, когда тело совершает непрямолинейное движение, и особенно велики при вращении. Причем, чем быстрее вращается тело и больше его вес, тем больше и центробежные силы инерции. Они возрастают пропорционально квадрату скорости.

 

Коленчатый вал двигателя вращается с огромной скоростью. Возникают центробежные силы, которые увеличивают нагрузку на подшипники, ускоряют их износ, уменьшают срок службы. На верхнем рисунке вы видите спортсмена с гирей в одной руке, которую вращает вокруг себя. Груз тянет в сторону. Ему трудно стоять на одном месте, спортсмен все сильнее вращает гирю, центробежные силы нарастают, и он уже не может устоять на месте, они увлекают его в сторону. Теперь спортсмен берет две одинаковых гири, в каждую руку по одной. Он начинает вращаться, вытянув руки с гирями в противоположные стороны. Гири растягивают ему руки, тянут с равной силой в противоположную сторону, но спортсмен твердо стоит на одном месте.

 

А ведь коленчатый вал делает четыре тысячи и более оборотов в минуту. При таком вращении возникают центробежные силы, величина которых может измеряться тысячами килограммов. Представляете, какой вред это может причинить двигателю: расшатать его механизмы, ускорить износ подшипников и деталей. И эти силы нельзя уничтожить. А как же быть? Можно уменьшить их вредное действие! Силы можно уравновесить, разгрузить подшипники.

В одну руку возьмем веревку с привязанной небольшой гирей и станем вращать. Возникающие при этом центробежные силы потянут нас в сторону. И чем быстрее мы будем вращаться, тем труднее будет устоять на месте.

А теперь проделаем другой опыт. Возьмем и в другую руку такую же веревку с таким же грузом. Вытянем руки в противоположные стороны и станем вращаться. Веревки натянутся, и гири станут тянуть нас в противоположные стороны с одинаковой силой, и нам легко устоять на месте. Почему? Да потому, что силы уравновесили друг друга. Этот принцип применен для уравновешивания центробежных сил в двигателе.

При изготовлении коленчатых валов металл вокруг его оси стараются расположить так, чтобы вес его распределялся равномерно. Но ведь трудно отличить или выковать такой идеальный вал, всегда может в одном месте оказаться металла больше, в другом меньше. Всего на какие-то граммы, но мы уже знаем, какая огромная центробежная сила возникает при скорости вращения в несколько тысяч оборотов в минуту.