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?

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?

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

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?

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.
Сила давления газов над поршнем может быть меньше силы инерции поршня и автомобиль будет ускоряться. При чём тут это...
Не знаю как сравнить мощность газов и мощность стартера...

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

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.

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.

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

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.

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

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.


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.

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.

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.


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.

При чём тут обрыв ремня... Разговор то не об этом...
Раннее зажигание это уже неисправность. Детонация может быть и на исправном двигателе если нагар внутри цилиндра и бензин плохой. Понятное дело что при детонации сила на поршень большая, может быть и больше десятка тонн.
А Вы то сами как считаете правильно говорит "специалист" в видео по ссылке? Что больше силы инерции или давление газов? Многие мои друзья считали, что сила инерции больше. И я так считал, но теперь сомневаюсь.

Дык равны, плюс-минус ускорение маховика. Напишите уравнение движения и все будет очевидно. Или зайдите в ветку по rusefi, там ускорение во время рабочего таката ДВС по интервалам между зубцами маховика прекрасно считают. Вначале такта сжатия оно отрицательное, после ВМТ- положительное.
А вот чисто по давлению без учета маховика - это возможнов 8 и более цилиндровых движках, где рабочие такты двух цилиндров перекрываются по времени. Ну или в экзотике типа 9 цилиндровых звездообразных авиационных поршневых двигателях.

я Вам про фому, а Вы мне про ерёму.. Непонятно при чём тут ускорение..

При чём тут давление газов над поршнем и маховик? я конечно понимаю, что в автомобиле всё взаимосвязано от выхлопных газов до автомагнитолы. Но в данном контексте при чём тут это?!
Лучше скажите чем ограничены максимальные обороты двигателя? (если не учитывать ограничение блоком управления)

Потому что маховик именно эти газы и сжимает. Все остальное- коленвал, шатун, поршень- лишь передаточные элементы.

Если систему смазки переделать, то прочностью шатунов. Ну и еще процессами образования маслянной пленки на поверхности цилиндров ( не успевает образовываться и идут задиры поршневой). Конечно клапанную систему тоже надо переделывать, т.к пружины не успевают закрывать клапана, должен быть безударный распредвал, коррекция фаз газораспределения от оборотов желательна.

Опять Вы про ерёму..


А если без если. Зачем переделывать что-то если работает и при этом есть у двигателя максимальные обороты? Обыватели в интернете пишут, что если превысить некоторое значение оборотов то двигатель разрушится. В книгах по проектированию ДВС примерно то же, только более сложно и непонятно.
я в общем веду речь о том что многие знакомые и не знакомые считают, что силы инерции поршня многократно превышают силы давящие на поршень горящими газами. Мне кажется, что это не так. Но не уверен. По крайней мере упрощённые расчёты показывают обратное.

Масса поршневой одного цилиндра в сборе современных болидов формулы один 2000-2013 около 600 грамм. Сюда входит масса поршня с кольцами, поршневого пальца, и шатуна. Поршень Honda F1 RA806E V8 весит: 2003г - 251гр; 2004г - 210гр; 2005г - 230гр. Ускорение поршней при совершении возвратно поступательного движения около 9000G на 19000 об/мин. Максимальная нагрузка на шейку коленвала около 6000 килограмм на максимальных оборотах и мощности. Среднее эффективное давление на днище поршня при максимальном крутящем моменте 15 бар - что при площади 98 миллиметрового поршня в 75 см2 дает среднюю нагрузку в 1125 кгс, это позволяет снимать с одного поршня около 100 лошадиных сил на высоких оборотах. В итоге получается, что инерционные нагрузки превосходят нагрузки горения топлива более чем в 6 раз! Правда справедливости ради стоит заметить, что максимальные (пиковые) давления в камере сгорания доходят до 100 бар (7.5 тонн на днище поршня), но они очень кратковременны, а инерционные с разной долей действуют практически постоянно и скорей кратковременно их отсутствие.

Източник http://zero-100.ru/index/porshni_formula1_...o_10000_g/0-393

Извиняюсь за некрофилию, но вычисления в первом посте куда больше похожи на правду, чем эти вот про формулу-1. Почему-то сравниваются пиковое значение при ускорении (кстати, что забавно, из-за меньшего хода ускорение поршня в двигателе хонда Ф1 почти такое же, как и в 21083) и среднее от давления газов.
Из соображений "на пальцах" максимальные ускорения поршня - это в.м.т. и н.м.т., максимальное давление газов - тоже около в.м.т.


PS печальная ветка. Отдельным здесь присутствующим не помешало б училище по ДВС. Хотя б на тройку. А то про Ома знают, про Кернигана-Ричи что-то где-то слышали, а дальше глушь и темнота...