КРУТИЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ

Свободные крутильные колебания. Коленчатый вал двигателя и остальные жестко соединенные с ним валы являются упругими телами. На них насажены массы, обладающие значительными моментами инерции. Такая система вал —массы , как и любое тело на планете, имеет частоту собственных колебаний и способна совершать крутильные колебания.

Пусть, например, вал несет на себе две вращающиеся массы (рис. 262). Если приложить к этим массам моменты, как показано сплошными стрелками, то вал окажется скрученным и каждая масса повернется на угол а. При этом предполагается, что вал скручен в пределах упругих деформаций.

Допустим теперь, что действие моментов сразу прекратится. В силу упругости вала система будет возвращаться в положение равновесия, причем массы будут поворачиваться так, как показано пунктирными стрелками. Вследствие инерции массы при возвратных поворотах не остановятся в положении равновесия, а перейдут его, и вал окажется скрученным, но уже в обратном направлении. Упругость вала опять вызовет поворот масс, а они по инерции вновь перейдут через положение равновесия, т. е. процесс повторится. Таким образом, после прекращения действия моментов система начнет совершать колебательное движение, при котором вал будет скручиваться то в одном, то в другом направлении.

Ничто не изменится, если во время совершения колебаний вал будет равномерно вращаться. При этом массы то будут опережать те положения, которые занимали бы, вращаясь с постоянной угловой скоростью, то отставать от них.

Упругие колебания вала и насаженных на него масс, возникающие после прекращения действия моментов, называются свободными крутильными колебаниями. Они совершаются лишь под влиянием упругих сил материала вала и моментов инерции масс.

Свободные крутильные колебания, как и все свободные упругие колебания, происходят всегда с определенной частотой (числом колебаний в единицу времени), называемой частотой свободных колебаний. Эта частота зависит от упругости вала и моментов инерции масс и выражается в герцах (гц).