Single Cylinder Engine में Balancing कैसे होती है?

Single cylinder engine सबसे simple form का internal combustion engine होता है। लेकिन इसमें unbalanced forces और couples generate होते हैं जिनकी वजह से vibration, noise और parts पर extra stress आता है। Engine balancing का मतलब है इन unbalanced forces को minimize या cancel करना।

Balancing की जरूरत क्यों होती है?

• Unbalanced forces से engine vibrate करता है।
• Bearings और crankshaft पर extra load आता है।
• Machine parts जल्दी wear out होते हैं।
• Driver और passenger के लिए comfort कम हो जाता है।

Single Cylinder Engine में Forces

Engine में दो main forces generate होते हैं:

1. Primary Forces – Piston के reciprocating motion से आते हैं और crankshaft की speed पर depend करते हैं।
2. Secondary Forces – Piston की non-uniform velocity की वजह से आते हैं और crankshaft की double frequency पर act करते हैं।

Balancing कैसे की जाती है?

Single cylinder engine में balancing पूरी तरह possible नहीं होती। लेकिन कुछ methods से vibrations को कम किया जाता है:

1. Counterweights का Use

Crankshaft पर counterweights लगाए जाते हैं ताकि reciprocating mass (piston, connecting rod) के primary unbalanced forces को balance किया जा सके।

2. Partial Balancing

Engine में full balancing possible नहीं होती, इसलिए केवल primary forces का कुछ हिस्सा balance किया जाता है। Secondary forces अक्सर remain करते हैं।

3. Flywheel का Use

Flywheel speed fluctuation को control करता है और engine के operation को smooth बनाता है, हालांकि यह balancing का complete solution नहीं है।

4. Multi-cylinder Arrangement

Single cylinder engine में balancing limitation को overcome करने के लिए multi-cylinder engines design की जाती हैं। इसमें pistons के motion opposite या alternate होते हैं जिससे balancing improve होती है।

Mathematical Representation

Reciprocating parts का unbalanced force इस प्रकार होता है:

F = m × r × ω² (cosθ + (r/l) cos2θ)

जहाँ, m = reciprocating mass, r = crank radius, ω = angular velocity, l = connecting rod length, θ = crank angle।

इस formula से पता चलता है कि primary (cosθ) और secondary (cos2θ) forces दोनों present रहते हैं।

Conclusion

Single cylinder engine में balancing पूरी तरह संभव नहीं है। Primary forces को counterweights से partially balance किया जा सकता है, लेकिन secondary forces remain करते हैं। इसी कारण modern engines में multi-cylinder design prefer की जाती है जिससे vibration और wear कम हो सके।