Сила инерции больше силы давления газов в ДВС? Опции

[Den64]

Смотрел разные видео на ютубе. И натолкнулся на следующее видео. Где "специалист" утверждает, что силы инерции поршня и шатуна на больших оборотах многократно превышают силу давления сгоревшей рабочей смеси на поршень. Вот видео.
От знакомых часто слышал про оторванные поршни и сломанные шатуны. И сам видел такое. Но в том что силы инерции многократно превышают силу газов на поршень засомневался. Так как я сам "специалист", ведь лет пятнадцать назад в училище проходил курсы ДВС за 300 рублей, два месяца. И в корочке получил твёрдую тройку.
Провел приблизительный расчёт сил инерции и газов, для поршня двигателя ВАЗ21083. Поршень диаметр 82мм, ход поршня 71мм, масса поршня грубо говоря 350 грамм (точнее 340г). Расчёт на оборотах 6000 об/мин - 100 об/сек.
Максимальная_сила_инерции = масса_поршня * ход_поршня * обороты^2 * Пи^3 / 2 ~= 0.35 * 0.071 * 100^2 * 3.14^3 / 2 ~= 3850 Н (грубо говоря 400 кгс)
Максимальная_сила_газов_на_поршень = макс_давление_в_цилиндре * Пи * (диаметр_поршня/2)^2 ~= 80кг/см2 * 3.14 * (8.2см / 2)^2 ~= 4222 кгс

Вывод: сила инерции поршня на палец около 400 кг, а сила газов на поршень около 4000 кг.

Понятное дело что шатун тяжелее поршня и силы на него действуют более сложные. И понятно что оторвать поршень проще чем вдавить.
Многие из моих знакомых считают что силы инерции больше, да и сам думал так. А после расчётов засомневался. Но либо я ошибся в расчётах либо автор видео не прав.
Где я ошибся или силы газов больше? Ваше мнение, что больше?

[ViKo]

Не разбираюсь в ДВС, рассуждаю логически. Поршень соединен с шатуном, шатун с коленвалом, коленвал с коробкой передач... что там дальше? Оно же все вращается. И получается немалый момент инерции. Так?

[Den64]

Не разбираюсь в ДВС, рассуждаю логически. Поршень соединен с шатуном, шатун с коленвалом, коленвал с коробкой передач... что там дальше? Оно же все вращается. И получается немалый момент инерции. Так?

Дальше валы привода колёс и колёса.
Немалый момент инерции. А если ещё учесть момент инерции разогнанного автомобиля, то ещё больший. Но при чём тут этот момент?

[ViKo]

Как это при чем? Пока есть сцепление, они составляют одно целое.

[Den64]

Как это при чем? Пока есть сцепление, они состааляют одно целое.

Так вопрос не в этом. А в силах действующих в кривошипно шатунном механизме. Автор видео, ссылка на которое в первом сообщении, утверждает что силами действующими газами на поршень пренебрегают при расчётах прочности двигателя. А учитывают только силы инерции движущихся механизмов внутри ДВС. Так как автор видео из первого поста утверждает, что силы инерции многократно больше силы газов.
я тоже думал, что они больше. Но не многократно. Но прикинув кое что к носу, в примерном расчёте, оказалось, что силы инерции меньше. Возможно ошибаюсь, вот и спрашиваю мнения или может кто точно знает..

[ViKo]

Не понимаю, почему не в этом... Инерция всего автомобиля передается поршню. Почему вы берете в расчет только массу поршня?
Но если бы сила давления газов была меньше, как бы автомобиль вообще поехал? В установившемся режиме, понятно, газы подталкивают поршень в нужный момент, работают синхронно с инерцией. А вначале? Только стартер и спасает. Надо думать, стартер мощнее газов?

[Den64]

Не понимаю, почему не в этом... Инерция всего автомобиля передается поршню. Почему вы берете в расчет только массу поршня?

Потому, что... Долго объяснять. Во первых проще считать. Во вторых потому что на поршень действуют три большие силы это сила инерции, сила газов над поршнем и сложная сила от шатуна (другими силами пренебрегаем типа трения и давления со стороны цилиндра). В третьих потому что разрушает поршень именно сила инерции поршня/она же сила от шатуна только в противоположном направлении.

Но если бы сила давления газов была меньше, как бы автомобиль вообще поехал?

Сила давления газов над поршнем может быть меньше силы инерции поршня и автомобиль будет ускоряться. При чём тут это...

В установившемся режиме, понятно, газы подталкивают поршень в нужный момент, работают синхронно с инерцией. А вначале? Только стартер и спасает. Надо думать, стартер мощнее газов?

Не знаю как сравнить мощность газов и мощность стартера...

[ViKo]

В Ваттах.
Три силы, так три. Первую с третьей сложите. "В противоположном направлении"? С чего бы? Они противятся второй.

[Den64]

В Ваттах.

Понятно что в ватах, но не понятен сам метод которым Вы меня запутываете. Мощность выделяемая при сгорании рабочей смеси может быть больше а может быть и меньше мощности на валу стартера. Например стартер отключен. Или двигатель заглушен.

Три силы, так три. Первую с третьей сложите. "В противоположном направлении"? С чего бы? Они противятся второй.

Потому, что разрывает поршень именно сила инерции поршня/она же сила от шатуна только в противоположном направлении в момент близкий к верхней мёртвой точке между циклами выпуска и впуска.
Вы видео смотрели? Поняли, что имеет ввиду "спец" из видео? Так вот я об этом.

[Den64]

ViKo а Вы как думаете, что больше? Максимальная сила инерции поршня на больших оборотах или сила газов над поршнем на максимальном газу?

[ViKo]

Видео не смотрел. Если, судя по переписке, шатун отрывается от поршня, так газы вообще не при чем. Газы сгорания появятся позже, когда шатун с поршнем вниз пошли. А отрывать будет в мертвой точке. Если рассматривать только инерцию поршня, думаю, сила газов поболее будет. Но поршень еще может тормозиться трением в цилиндре.

[Den64]

Видео не смотрел.

Всё видео смотреть не стоит оно того. Там одна минута, с 5 по 6 минуту.

Но поршень еще может тормозиться трением в цилиндре.

Эта сила трения не велика. Зеркало цилиндра так то в масле. И пиковая скорость поршня не больше 100 км/ч на очень больших оборотах. Так что трение думаю погоды не меняет.

Если, судя по переписке, шатун отрывается от поршня, так газы вообще не при чем. Газы сгорания появятся позже, когда шатун с поршнем вниз пошли. А отрывать будет в мертвой точке. Если рассматривать только инерцию поршня, думаю, сила газов поболее будет.

Моё мнение, что поршень отрывает когда поршень перегрет. Плюс когда есть зазоры во вкладышах. Или когда поршень заклинивает по ходу движения вниз.
А ещё из опыта, чаще отрывает поршня после ремонта. То ли умельцы такие, толи детали ставим такие. А чтоб на двигателе заводской сборке оторвало не слышал, хоть что делай если не перегрет не оторвёт.

[khach]

А вы запасенную энергию маховика посчитайте на таких оборотах и прикинтье что почти вся она действует на этот поршень в конце такта сжатия. Остальные цилиндры можно не учитывать- два поршня вниз идут, а в третьем конец фазы выхлопа.
Маховик же набирает свою кинетическую энергию за несколько десятков рабочих циклов как минимум, а отдать может и мгновенно, например при обрыве ремня ГРМ и зависании клапанов. Результаты можно посмотреть на ютубе.

[Den64]

А вы запасенную энергию маховика посчитайте на таких оборотах и прикинтье что почти вся она действует на этот поршень в конце такта сжатия.

Если бы почти вся энергия маховика действовала на поршень в конце такта сжатия то маховик бы заметно останавливался. Не убедительно.
Проще нужно E = p * S * l ~= 8 кг/см^2 * 53 см^2 * 0.071 м ~= 30 Дж.
Энергия маховика на оборотах выше холостых на порядок больше 30 джоулей. Посчитал и прикинул, не вся и не почти вся энергия.

Маховик же набирает свою кинетическую энергию за несколько десятков рабочих циклов как минимум, а отдать может и мгновенно, например при обрыве ремня ГРМ и зависании клапанов. Результаты можно посмотреть на ютубе.

При чём тут это?

[khach]

Энергия маховика на оборотах выше холостых на порядок больше 30 джоулей. Посчитал и прикинул, не вся и не почти вся энергия.

При чём тут это?

Потому что при обрыве ремня ГРМ как раз вся энергия маховика выделяется мгновенно на разрушение замятых клапанов. А иногда и всю головку сносит.
И если при холостых оборотах (мала запасенная в маховике энергия) можно погасить двигатель одним ранним зажиганием, то при полных оборотах одиночное ранне зажиганние только вызовет детонационные стуки.