Крутильная колебательная система коленчатого вала относится к системам с полисиловым (многоточечным) возбуждением. В этом случае большое значение имеют фазовые соотношения между от­дельными силовыми факторами. Наибольшее количество энергии передается в колебательную систему, когда все факторы действуют синфазно; наименьшее — когда все силовые факторы по фазе от­личаются друг от друга. При резонансе колебания крутильной системы возбуждаются одной (резонирующей) гармоникой М, действующей на каждом из кривошипов. Они имеют одинаковые амплитуды и отличаются только фазой в соответствии с фазовым сдвигом крутящего момента.

Наибольшую опасность для коленчатого вала. будут представлять резонансные колебания, возбуждаемые гармониками, фазы которых совпадают. Такие гармоники называются главными.

Если фазы резонирующей гармоники на каждом из кривошипов не совпадают, то такие гармоники называются слабыми и они не вызывают опасных для прочности вала амплитуд угловых сме­щений.

Промежуточное положение занимают сильные гармоники, фазы которых совпадают на части (обычно половине) кривошипов.

Наибольшие сложности при анализе колебательных характе­ристик упругой системы коленчатого вала вызывает то обстоятельство, что она относится к системам с распределенными параметрами; в них масса и упругость распределены по всему объему элементов, формирующих крутильную систему. Такие системы очень сложны для анализа, так как имеют бесконечно большое число частот и соответствующих им форм собственных колебаний.

Практический анализ крутильных колебаний не требует учета возможного резонанса по большому числу частот собственных колебаний. Для этого достаточно анализа по первым (низшим) двум-трем из них, с которыми в рабочем диапазоне частот враще­ния могут резонировать три-четыре гармоники. В пользу этого говорит то обстоятельство, что значение амплитуд гармо­ник крутящего момента быстро убывает с увеличением их порядка и при резонансе на частоте выше больших амплитуд колебаний не будет в силу малости М_к. С учетом этого при решении данной задачи реальная крутильная система коленчатого вала мо­жет быть заменена системой с сосредоточенными параметрами, динамически ей эквивалентной при резонансных колебаниях по низшим формам.

Эквивалентная крутильная система (рис. 8.2) составляется из участков невесомого цилиндрического вала неизменного диаметра и сосредоточенных масс, динамически замещающих массы подви­жных элементов сходственных участков реальной крутильной систе­мы. Эквивалентность обусловливается равенством их кинетических и потенциальных энергий.